高中物理教學(xué)要關(guān)注學(xué)生的“三個點”

陳報南

摘 要：高中物理教學(xué)要關(guān)注學(xué)生的“三個點”——“興趣點”、“困惑點”和“隱性點”，這是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的一種有效方法.關(guān)注“興趣點”的策略是利用實驗、物理學(xué)史、物理學(xué)悖論來激發(fā)學(xué)生的“興趣點”.關(guān)注“困惑點”的策略是從“興趣點”中提煉出“困惑點”、在科學(xué)探究中增添“困惑點”.關(guān)注“隱性點”的策略是暴露學(xué)生錯誤的“隱性點”、點破學(xué)生視而未見的“隱性點”.

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；物理教學(xué)；興趣點；困惑點；隱性點

物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是本次基礎(chǔ)教育課程改革的根本目標(biāo).如何讓物理核心素養(yǎng)落地，是廣大高中物理教師都在思考的問題.在實踐中，我們發(fā)現(xiàn)，高中物理教學(xué)要關(guān)注學(xué)生的“三個點”，即“興趣點”、“困惑點”和“隱性點”.這是發(fā)展學(xué)生物理核心素養(yǎng)的一種有效策略.選擇這“三個點”的理由是：關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的“興趣點”，目的是激發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維；關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的“困惑點”，目的是破解學(xué)生的疑問；關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的“隱性點”，目的是暴露隱藏在學(xué)生內(nèi)心深處的錯誤觀念，點破學(xué)生沒有看到的隱蔽之處.

一、關(guān)注學(xué)生的“興趣點”

所謂興趣是最好的老師.教育學(xué)、心理學(xué)的研究均表明：只有學(xué)生感興趣的東西，他才樂學(xué)；只有樂學(xué)，才能掌握學(xué)習(xí)的主動性，才能克服困難把它學(xué)好.學(xué)生如果對物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生了興趣，就會充分發(fā)揮自己的積極性和主動性，變得想學(xué)習(xí)、愛學(xué)習(xí)、會學(xué)習(xí).因此，要發(fā)展學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，首要一點在于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣點.“興趣點”是學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思維的起點，需要教師激發(fā).關(guān)注學(xué)生的“興趣點”，主要有三種策略.

（一）用新奇的實驗產(chǎn)生“興趣點”

新奇的物理實驗?zāi)墚a(chǎn)生物理學(xué)習(xí)的“興趣點”，能激發(fā)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)學(xué)生進(jìn)一步探索的欲望.例如，在機(jī)械能守恒定律的教學(xué)中，用一根長繩懸掛一個鉛球來演示.教師背靠墻壁站著不動，一位學(xué)生將鉛球拉開較大的角度使之貼近教師的鼻子.學(xué)生放手后，鉛球擺動起來.很多學(xué)生都感到擔(dān)心，生怕擺回來的鉛球會砸破教師的鼻子.結(jié)果，教師安然無恙.學(xué)生感到非常驚訝.驚險的實驗，引發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的“興趣點”——擺回的鉛球為什么不會撞破教師的鼻子？為下一步科學(xué)探究做好了準(zhǔn)備.

（二）用有趣的物理學(xué)史引發(fā)“興趣點”

物理學(xué)史中有很多有趣的事實，如經(jīng)教師挖掘、運用，能有效引發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)的“興趣點”.例如，在能量守恒定律的學(xué)習(xí)中，教師介紹1914年的“能量失竊案”.當(dāng)時，查德威克在做放射性實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象.原子核A放射出粒子后，變成原子核B，原子核B與粒子的總能量卻比變化前原子核A的總能量要小.能量哪里去了，是被誰偷走了嗎？對此，有人認(rèn)為，在微觀領(lǐng)域里，能量不再守恒；也有人認(rèn)為，不管是宏觀世界還是微觀世界，只要有能量轉(zhuǎn)化，就一定遵守能量守恒定律.能量守恒定律是否普遍適用，真實的情況到底是怎樣的？簡明有趣的物理學(xué)史，激起了學(xué)生一探究竟的欲望.

（三）用物理學(xué)悖論激發(fā)“興趣點”

有些物理問題如果直白地說明，教學(xué)就會顯得死板.如果教師設(shè)置一些含有物理悖論的情境，學(xué)生通過理論推導(dǎo)發(fā)現(xiàn)其矛盾之處，效果就明顯不同.它能充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣點.

案例：光的全反射教學(xué)

設(shè)置情境：已知玻璃的折射率為，光從玻璃斜射入空氣中，入射角為，求折射角的大小.

設(shè)置理由：學(xué)生有一個前概念，認(rèn)為光的折射定律是普遍適用的，如果已知折射率和入射角大小，就能根據(jù)光的折射定律求出折射角的大小.通過這一問題情境的求解，引發(fā)悖論，產(chǎn)生認(rèn)知上的沖突，通過理論分析、實驗驗證，從而順利建立光的全反射概念.

導(dǎo)致悖論：學(xué)生由光的折射定律得，則>，發(fā)現(xiàn)與實際情況相矛盾.到底是什么原因造成>的？是光的折射定律錯了嗎，好像又不是.

二、關(guān)注學(xué)生的“困惑點”

物理教學(xué)中，興趣點的激發(fā)只是一個引子，關(guān)鍵還需解決學(xué)生物理學(xué)習(xí)的困惑點.學(xué)生所糾結(jié)和困惑的問題，都是學(xué)習(xí)中的“困惑點”，每一個“困惑點”的突破都意味著科學(xué)思維的發(fā)展.

（一）從“興趣點”中提煉出“困惑點”

還以上述光的全反射教學(xué)為例.在興趣點激發(fā)之后，接下來的工作就是確定困惑點.如以“光的折射定律還能用嗎”為“困惑點”.然后對困惑點進(jìn)行理論分析與實驗驗證.引導(dǎo)學(xué)生從理論上進(jìn)行分析.①由，>，得>，>，即光從玻璃斜射入空氣中時，折射角大于入射角.②光從玻璃斜射入空氣中時，由，為一定值，可知：如入射角增大，則折射角也跟著增大.③當(dāng)入射角 增大到某一值（小于）時，折射角就已達(dá)到.再用實驗來驗證.利用激光演示儀，讓激光射到半圓形玻璃磚上，使光從玻璃射入空氣中的入射角由小增大，發(fā)現(xiàn)入射角增大到某一小于的角度時，折射光線剛好消失.入射角為時，已無折射光線，因此光的折射定律是正確的，只不過沒有了折射光線，求解折射角大小也就失去了意義.原有問題只是一個假問題而已.

（二）在科學(xué)探究中增添“困惑點”

人類對物理概念、物理規(guī)律的認(rèn)識過程并非是一帆風(fēng)順的，而是曲曲折折的.在物理教學(xué)中，需要設(shè)置情境，讓學(xué)生經(jīng)歷人類認(rèn)識物理概念、規(guī)律的“困惑點”.目的是發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力、科學(xué)思維和科學(xué)態(tài)度.

案例：光的折射定律的發(fā)現(xiàn).

實驗演示：光從空氣斜射入玻璃，測出小角度范圍內(nèi)的入射角與折射角如表1所示.然后讓學(xué)生尋找小角度入射角（ 5°～30°）與折射角的關(guān)系，學(xué)生自然想到直接找兩者的比值關(guān)系.發(fā)現(xiàn)的值接近1.53.看來，光從空氣斜射入玻璃時，折射角與入射角成正比關(guān)系.繼續(xù)增大入射角，記錄入射角（40°～80°）所對應(yīng)的折射角大小，求出的值.學(xué)生發(fā)現(xiàn)在入射角較大時的值不再與入射角較小時的值相近.說明，光從空氣斜射入玻璃，入射角較大時，折射角與入射角不再成正比關(guān)系.與學(xué)生原先的學(xué)習(xí)經(jīng)驗發(fā)生了矛盾.這就是教師在教學(xué)中設(shè)置的一個“困惑點”.endprint

教師引導(dǎo)學(xué)生跳出簡單的比值方法，采用其他數(shù)學(xué)方法如求三角函數(shù)值再相比的方法來尋找光的折射規(guī)律.學(xué)生通過計算，發(fā)現(xiàn)的值在入射角較小、較大時都是一個定值.說明，光從空氣斜射入玻璃時，入射角的正弦值與折射角的正弦值成正比關(guān)系.

學(xué)生的科學(xué)思維，就在感受困惑點、突破困惑點中得到發(fā)展.這樣的經(jīng)歷是非常寶貴的，它是學(xué)生發(fā)展物理素養(yǎng)不可或缺的重要途徑.

三、關(guān)注學(xué)生的“隱性點”

關(guān)注學(xué)生的“隱性點”包括兩個方面，一是關(guān)注學(xué)生心中隱藏的錯誤觀點；二是關(guān)注學(xué)生沒有看到的隱蔽之處.暴露學(xué)生內(nèi)心隱藏的錯誤觀點，才能使教學(xué)做到對癥下藥.點破學(xué)生沒有看到的隱蔽之處，才能使學(xué)生學(xué)到的東西能夠融會貫通，自成一體.關(guān)注學(xué)生“隱性點”的具體策略主要有兩個.

（一）挖掘錯誤的“隱性點”

學(xué)生的錯誤觀念常常隱藏在他們的內(nèi)心深處.教師在教學(xué)中，需要關(guān)注學(xué)生錯誤的“隱性點”.教師設(shè)置情境，鼓勵學(xué)生提出問題，目的是暴露學(xué)生的“隱性問題”.

例如，電容概念“隱性點”的挖掘.

情境：教師出示超級電容器的圖片，如圖1所示.

提問1：從這個圖片上，你能獲得哪些信息？

學(xué)生容易說出：2.7V，3000F，電容器有正、負(fù)極.

提問2：有了這些信息，你能得出哪些相關(guān)的結(jié)論？

學(xué)生可能會說出：①電容器的額定電壓是2.7V；②電容器的擊穿電壓是2.7V；③電容器的電容是3000F；④電容器充滿電時，電容器所帶的電荷量是8.1×103C；⑤電容器充電時，左端與電源的正極相接，右端與電源的負(fù)極相接，不能接錯.根據(jù)說法①、②，教師需要組織學(xué)生討論電容器上所標(biāo)電壓值的含義.

提問3：根據(jù)這些信息，你還能提出哪些問題？

有學(xué)生提出：電容器兩端的電壓是2.7V時，電容器的電容是3000F.這一問題暴露了很多學(xué)生心中的想法，需要進(jìn)一步討論.教師可以追問：電容器不帶電時，電容器的電容是多少？然后組織學(xué)生討論電容大小的決定因素.

通過這種借助物理情境，組織學(xué)生討論開放性的物理問題，能很好地暴露學(xué)生概念學(xué)習(xí)中的“隱性”錯誤，鞏固學(xué)生所學(xué)的概念、規(guī)律.學(xué)生在“獲取信息——辨析疑難——提出問題——討論總結(jié)”中，發(fā)展了科學(xué)思維，形成了物理觀念.

（二）點破無視的“隱性點”

由于思維定勢的影響，大多數(shù)學(xué)生對一些物理問題會熟視無睹，看不到這些物理問題中隱藏的本質(zhì)內(nèi)容.這時，需教師點破他們所無視的“隱性點”.

案例：重力做功規(guī)律的教學(xué)，如圖2所示.

情境1：小球從A點沿豎直方向下落到B點，下落高度為h，求重力所做的功.

情境2：小球從A點沿傾斜直線向下運動到B點，下落高度為h，求重力所做的功.

情境3：小球從A點沿曲線路徑向下運動到B點，下落高度為h，求重力所做的功.

對于情境1：學(xué)生認(rèn)為，重力方向與位移方向一致，重力做功為.

對于情境2：學(xué)生認(rèn)為，重力方向與位移方向夾角為，重力做功為.

對于情境3：大部分學(xué)生都提出用微元法，將曲線分割成很多段微小的直線段，每一小段中重力做功等同于情境2中的情況，做功為，則全過程中重力做功為

教師表示肯定的態(tài)度.但學(xué)生沒有看到一個更為本質(zhì)的問題：實際上，由于重力是恒力的緣故，在上述三種情境中，均可以用恒力做功的方法來求解.重力所做的功都等于重力與重力方向上位移大小的乘積.因此，教師做進(jìn)一步的提問：對于情境3中重力做功的問題，還有更簡潔的求解方法嗎？能否從更為一般的角度來求解.

個別學(xué)生提出：由于重力是一個恒力，物體從A點到B點的過程中，物體沿重力方向通過的位移是h，根據(jù)恒力做功特點可以推知，重力所做的功就是重力與重力方向上位移大小的乘積，即.

教師給予充分的肯定，繼續(xù)點破：從上述三種情境中看，我們可以發(fā)現(xiàn)重力做功有什么特點？

至此，學(xué)生能夠說出，重力做功與路徑無關(guān)，而取決于物體的始末位置.

四、結(jié)語

總之，在高中物理教學(xué)中，教師要關(guān)注學(xué)生的“三個點”，即關(guān)注學(xué)生的“興趣點”、關(guān)注學(xué)生的“困惑點”和關(guān)注學(xué)生的“隱性點”.值得注意的是：第一，它的提出并非空穴來風(fēng)，而是立足于“以學(xué)習(xí)者為中心”教學(xué)觀基礎(chǔ)上所提出的教學(xué)策略；第二，實踐表明，能有效地提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)；第三，發(fā)展學(xué)生的物理素養(yǎng)，要從關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程開始，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)有多種答案，本文所說的僅是其中一種比較理想的答案.endprint