基于校本課程培養(yǎng)學(xué)生物理興趣的課堂實(shí)踐

陳玉 陳許生

摘 要：校本課程是新課改過程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是每個(gè)學(xué)科都應(yīng)該積極鉆研和實(shí)踐的課程。文章通過調(diào)查其他學(xué)校物理校本課程的開展情況，總結(jié)出物理類校本課程分為物理學(xué)史、物理實(shí)驗(yàn)、物理電影以及物理方法四大類。文章作者結(jié)合所任教學(xué)校的實(shí)際教學(xué)情況，基于物理電影提出了“觀影悟理”這一課程的開發(fā)與實(shí)踐，目的是提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和主動(dòng)性。該課程的實(shí)施使學(xué)生懂得利用相關(guān)物理知識(shí)來解釋影視中的科學(xué)現(xiàn)象，提高了學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的興趣。

關(guān)鍵詞：校本課程;物理電影;科學(xué)思維;物理興趣

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 收稿日期：2019-11-28 文章編號(hào)：1674-120X（2019）36-0086-02

校本課程的開設(shè)是學(xué)校教學(xué)改革中的重大舉措，深受學(xué)生們的喜愛和期待，也適應(yīng)素質(zhì)教育的需求。物理是自然科學(xué)的基礎(chǔ)，需要大量的人才投入學(xué)習(xí)和研究中，而在現(xiàn)行中學(xué)中普遍存在物理難學(xué)、學(xué)生畏懼物理學(xué)科的現(xiàn)象。在新高考選課走班的背景下，物理學(xué)科也遇到了新的挑戰(zhàn)，很多學(xué)校學(xué)生初選物理的比例不足百分之五十，學(xué)校需要做大量的工作才能讓更多的人改選物理。

這讓物理教師們也開始思考如何進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)才能提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，使校本課程不拘泥于課程和考綱，給師生更廣闊的天地去探究和實(shí)踐。

一、物理類校本課程的類別及內(nèi)容

在大量調(diào)查中，很多學(xué)校都做了各種嘗試，例如，北京師范大學(xué)附屬中學(xué)開設(shè)了“趣味物理實(shí)驗(yàn)”“物理拓展實(shí)驗(yàn)”，使學(xué)生在原有物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)探究素質(zhì)等方面都有所提高，進(jìn)一步豐富學(xué)生的課外物理知識(shí)，還開設(shè)了物理競(jìng)賽輔導(dǎo)，以滿足競(jìng)賽班的研究需求;天津南開中學(xué)的張光辰老師開設(shè)了“電影中的物理學(xué)”課程;重慶巴蜀中學(xué)開設(shè)了“物理與生活”“更高更妙的物理”“物理學(xué)史趣聞”“魔術(shù)中的物理”“高中物理學(xué)中的科學(xué)方法”課程;等等。

綜上可知，物理類的校本課程可分為四個(gè)方向：物理學(xué)史、物理實(shí)驗(yàn)、物理電影以及物理方法。

物理學(xué)史類的校本課程主要涉及物理學(xué)科的發(fā)展與由來，現(xiàn)行教材中追溯到亞里士多德的年代，人們對(duì)物理的認(rèn)知基本上是源于經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。人們對(duì)事物的發(fā)展和變化的新認(rèn)知總會(huì)存在與前人的總結(jié)、定論相違背的地方，由此，教師可以舉出很多這方面的故事，讓學(xué)生們了解物理是一門在科學(xué)家們敢于質(zhì)疑和敢于創(chuàng)新中不斷發(fā)展的學(xué)科，也讓學(xué)生們的人文知識(shí)得到積累。在講授物理學(xué)的發(fā)展時(shí)，還可以插入前沿物理、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)內(nèi)容，讓學(xué)生感受到物理學(xué)科的探究是無窮無盡的。

物理實(shí)驗(yàn)類的校本課程主要是以實(shí)驗(yàn)為主，基于生活的素材開發(fā)的一些有趣的實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生們感受到物理源于生活，只要會(huì)思考、會(huì)動(dòng)手，就能去發(fā)明創(chuàng)造，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。同時(shí)，在開展實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，教師還可以以實(shí)驗(yàn)室的儀器為基礎(chǔ)，給學(xué)生一些設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生動(dòng)手自己去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生思考和解決問題的能力。另外，還可以給學(xué)生演示一些具有視覺沖擊效果的實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的好奇心，讓學(xué)生喜歡實(shí)驗(yàn)。

物理電影類的校本課程主要以科幻電影為主，如教師選擇一些適合的電影，將電影完整地播放給學(xué)生觀看，然后就電影中的一些片段進(jìn)行講解，還可以給學(xué)生補(bǔ)充與片段相似的生活情境，讓學(xué)生思考這些片段的真實(shí)性，并用物理知識(shí)進(jìn)行分析，讓學(xué)生能夠有理有據(jù)地用邏輯語言去闡述。

物理方法類的校本課程主要是總結(jié)物理里所用到的一些方法，讓學(xué)生做專題性的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。在物理學(xué)科中用到的方法有很多：排除法、微元法、圖像法、假設(shè)法、類比法、整體隔離法、逆向思維法、單位代入法、特殊值代入法等。部分學(xué)生通過校本課程，可以強(qiáng)化解題思維，增強(qiáng)學(xué)習(xí)能力。

這四類的物理校本課程可以滿足學(xué)生的各種需求，但前提是教師要精心地去準(zhǔn)備，每一類的校本課程教學(xué)需要大量的知識(shí)儲(chǔ)備，需要教師們發(fā)揮集體的力量不斷去鉆研、去磨合，才能讓校本課程有深度、有廣度、有科學(xué)性、有趣味性。

二、基于科幻電影品悟物理原理的課堂實(shí)踐

2019年春季學(xué)期，在學(xué)校大力鼓勵(lì)教師研發(fā)校本課程，為高一選修課做準(zhǔn)備的背景下，筆者積極研發(fā)并申請(qǐng)加入研發(fā)校本課程的隊(duì)伍中來，開設(shè)了一門“觀影悟理”的物理學(xué)課程。本課程內(nèi)容分為六個(gè)部分，前五個(gè)部分就電影的場(chǎng)景談?wù)摿W(xué)、熱學(xué)、機(jī)械振動(dòng)、光學(xué)、電磁學(xué)、天文物理、前沿物理相關(guān)內(nèi)容，第六個(gè)部分基于電影中出現(xiàn)的場(chǎng)景結(jié)合所學(xué)物理知識(shí)，需要?jiǎng)邮只騽?dòng)腦地去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)或理論推導(dǎo)驗(yàn)證它的真實(shí)性，計(jì)劃24節(jié)課，每節(jié)課就一個(gè)電影中的片段進(jìn)行講授，這可培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。筆者期望通過這次校本課程開闊學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和能夠進(jìn)行科學(xué)論證的能力，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，希望學(xué)生能將研究影視作品物理現(xiàn)象的方法遷移到生活中來，解釋生活中的物理現(xiàn)象，解決生活中的物理問題。

在天文物理篇，筆者先讓學(xué)生了解宇宙的起源以及天體的演化過程。宇宙是由大約200億年前發(fā)生的一次大爆炸形成的，了解宇宙大爆炸理論;不同質(zhì)量的恒星在演化的最后階段會(huì)形成白矮星、中子星、黑洞，了解黑洞產(chǎn)生的原因。再播放《星際穿越》，解釋電影中出現(xiàn)的蟲洞、白洞、五維空間等現(xiàn)象，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)物理知識(shí)與電影的結(jié)合點(diǎn)。在這個(gè)模塊，筆者還播放了《地心引力》，這部電影與物理必修二第六章“萬有引力與航天”結(jié)合得特別緊密，對(duì)電影中的很多現(xiàn)象，學(xué)生基本上都可以用物理知識(shí)進(jìn)行解釋，也看到了在太空中失重的情景，宇航員都飄浮在空中，只能依靠推進(jìn)器前進(jìn)，一旦脫離了航天器則會(huì)非常危險(xiǎn)，同時(shí)，還看到了太空垃圾給航天器帶來的危害，對(duì)航天有了新的認(rèn)識(shí)。

在力學(xué)篇，筆者播放了《蜘蛛俠2》，其中有一個(gè)鏡頭是蜘蛛俠憑一己之力使一輛火車停了下來，筆者讓學(xué)生們自己把這個(gè)場(chǎng)景抽象成一個(gè)簡(jiǎn)單的物理模型，學(xué)生們需要自己查火車的運(yùn)行速度、質(zhì)量、摩擦因數(shù)，“在特定的時(shí)間內(nèi)火車要停下來，蜘蛛俠必須要給出多大的阻力才可以，普通人能夠做到嗎？”讓學(xué)生去驗(yàn)證思考。

在前沿物理篇，筆者播放了《阿凡達(dá)》，電影里面有很多石頭山懸浮的場(chǎng)景，其在電影里面的設(shè)定是超導(dǎo)現(xiàn)象?；谶@點(diǎn)，筆者給學(xué)生科普了超導(dǎo)的特性，讓其了解現(xiàn)實(shí)中超導(dǎo)材料是在低溫條件下能出現(xiàn)超導(dǎo)電性的物質(zhì)，超導(dǎo)材料最獨(dú)特的性能是電能在輸送過程中幾乎不會(huì)損失;了解超導(dǎo)材料對(duì)現(xiàn)代文明社會(huì)中的科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生的深刻影響：超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)計(jì)算機(jī)、超導(dǎo)磁懸浮列車。超導(dǎo)成材研究、超導(dǎo)理論研究的廣泛深入的開展將會(huì)改變?nèi)藗兊纳睢?/p>

在第六個(gè)部分，關(guān)于驗(yàn)證電影的物理現(xiàn)象的真實(shí)性中，筆者播放了《少年方世玉》中的一個(gè)場(chǎng)景，方世玉在賽跑中，辮子飛起來保持了斜向上的狀態(tài)。由此可以讓學(xué)生結(jié)合自己實(shí)際跑步去思考：辮子能飛成水平直或是斜向上嗎？通過建立如下模型（見下圖），把辮子想象成一個(gè)用繩子系住的小球，僅在拉力和重力的作用下，小球不可能斜向上飛起，由此可知，電影中的場(chǎng)景是特效，不具有真實(shí)性。

三、校本課程的實(shí)踐反思

本學(xué)期開設(shè)的校本課程“觀影悟理”，學(xué)生報(bào)名積極，且課堂參與度高。在這六個(gè)模塊中，力學(xué)和天文物理學(xué)這兩個(gè)模塊中運(yùn)用物理學(xué)解釋電影中的現(xiàn)象的效果很好，這與學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備有很大關(guān)系，在高一上學(xué)期和高一下學(xué)期，物理課程的主要教學(xué)內(nèi)容為力與運(yùn)動(dòng)，尤其是春季學(xué)期就從“萬有引力與航天”開始進(jìn)行講授，所以，在播放這兩個(gè)模塊的電影時(shí)，學(xué)生感受頗深。光學(xué)模塊的特效非常引人注目，但高一學(xué)生所具備的光學(xué)知識(shí)僅僅局限于光的折射和反射，不能進(jìn)行深入分析，涉及全息成像、紅外線、激光這些內(nèi)容時(shí)，需要筆者去科普。在前沿物理模塊，學(xué)生對(duì)新型材料表現(xiàn)出極大的好奇心，超導(dǎo)體在完全抗磁性時(shí)表現(xiàn)出來的量子鎖定狀態(tài)，使物體懸浮在空中時(shí)，學(xué)生很是驚奇。再將電影中的情景抽象成物理模型進(jìn)行探究時(shí)，部分學(xué)生難以達(dá)到課堂要求，這部分內(nèi)容對(duì)學(xué)生建模能力要求較高，但通過幾次練習(xí)以后，學(xué)生基本能了解整個(gè)建模分析的過程。

在課程考核時(shí)，六個(gè)小組都選擇了相應(yīng)的電影進(jìn)行分析、報(bào)告。做得最好的兩個(gè)小組，一是分析物理電影《流浪地球》，依據(jù)牛頓第二定律分析地球加速時(shí)的加速度，以及衛(wèi)星的發(fā)射與變軌的速度;為了移動(dòng)地球，地球人建造了萬臺(tái)超級(jí)聚變發(fā)動(dòng)機(jī)，這些發(fā)動(dòng)機(jī)噴射火焰產(chǎn)生推力推動(dòng)地球，這正是動(dòng)量守恒定律中的應(yīng)用——反沖運(yùn)動(dòng);影片中還提到地球發(fā)動(dòng)機(jī)的能量核反應(yīng)中的核聚變。二是基于《蜘蛛俠》分析生活中的物理現(xiàn)象，分析了酷炫的動(dòng)作、攀爬特技，揭秘蛛絲游蕩中的粘連能力：了解到范德瓦爾斯力是存在于中性分子或原子之間的一種弱的電性吸引力，不光可以爬墻壁，還能用它粘東西，主要原理其實(shí)是分子間的相互作用力;還從動(dòng)能與勢(shì)能、機(jī)械能守恒的角度分析了蜘蛛俠的動(dòng)作，讓人耳目一新。

雖然物理校本課程是以電影分析為主，但是筆者偶爾還加入了物理實(shí)驗(yàn)來模擬電影中的場(chǎng)景，能感覺到實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的吸引力。所以，在開設(shè)物理學(xué)科的校本課程時(shí)，教師可以嘗試融入多種元素，這既能開闊學(xué)生的視野，又能激發(fā)學(xué)生的求知欲和好奇心。

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