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      基于核心素養(yǎng)發(fā)展的物理教學(xué)情境生活化設(shè)計的思考

      2021-01-31 08:50:18
      數(shù)理化解題研究 2021年21期
      關(guān)鍵詞:熱力學(xué)定律生活化

      鮑 龍

      (江蘇省如皋市第一中學(xué) 226500)

      在設(shè)計教學(xué)情境時,教師要注意貼近學(xué)生的生活實際,如此所開展的教學(xué)將有效銜接學(xué)生的已有經(jīng)驗,并讓學(xué)生產(chǎn)生較為深刻的情感體驗.學(xué)生在這樣的課堂上所學(xué)習(xí)的物理將不再是單純地堆砌的物理定律和相關(guān)公式,而是彰顯生命活力和情感元素的科學(xué)知識.這也就要求物理教師能夠關(guān)注學(xué)生的日常生活,并從學(xué)生的生活中搜集相關(guān)的素材,由此來創(chuàng)設(shè)能夠激發(fā)學(xué)生探索欲望的學(xué)習(xí)情境,讓課堂成為溝通物理知識和學(xué)生生活的橋梁.

      一、創(chuàng)設(shè)富有懸念性的生活化教學(xué)情境

      在日常生活中,學(xué)生也經(jīng)常對一些生活現(xiàn)象感到好奇,但是也僅僅只是好奇而已,他們也很少將這些事情和物理研究聯(lián)系起來.物理教師要從生活中發(fā)現(xiàn)這些素材,適當(dāng)加工并由此來創(chuàng)設(shè)情境,引導(dǎo)學(xué)生進行分析,這樣的教學(xué)將有效激活學(xué)生的探索熱情,提升物理研究的興趣,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣一旦被激發(fā)會主動地思考并應(yīng)用已學(xué)知識來解決問題,整個高中物理學(xué)習(xí)進入良性循環(huán),提高學(xué)習(xí)的效果和深度.

      比如在研究離心現(xiàn)象的時候,教師可以緊密聯(lián)系實踐,以汽車拐彎為素材來創(chuàng)設(shè)情境,學(xué)生在坐汽車時都有過這樣的體驗,那就是汽車拐彎時,他們都會有身體往邊上傾斜的情形.當(dāng)時僅僅只是這一點還不足以讓學(xué)生產(chǎn)生較為濃厚的探索興趣,筆者認(rèn)為情境的創(chuàng)設(shè)應(yīng)該更加生動且形象一點,比如可以截取一些賽車視頻,須知賽車行駛的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了一般的汽車,而且路道的特殊程度也超過了常規(guī)路道,比如一級方程式賽道中大量使用的發(fā)夾彎,這種情形下出現(xiàn)車身傾斜甚至側(cè)滑翻車的概率非常高,筆者在一次上課時刻意截取了大量的翻車集錦給學(xué)生在課堂上觀看,大大優(yōu)化了學(xué)生的觀看體驗,視頻內(nèi)容形成了強大的沖擊力,也充分激起了學(xué)生的疑問:為什么汽車的速度大了之后,很容易翻車呢?為什么翻車的情況更容易出現(xiàn)在拐彎的區(qū)域呢?為什么某些場地賽的賽道要做成傾斜的姿態(tài)呢?這些問題都不需要由教師自己提出,完全可以讓學(xué)生在視頻中自己發(fā)現(xiàn)相關(guān)信息,更主要的是這些信息也能更好地溝通他們的回憶,他們能夠在自己的記憶中找到與之相似的場景,甚至能夠聯(lián)想到部分受力體會,這不但能夠強化學(xué)生的懸念感,也能在一定程度上為他們后續(xù)的探索和研究提供相應(yīng)的線索.

      在物理教學(xué)中,我們創(chuàng)設(shè)生活化的情境,就要將學(xué)生習(xí)以為常的生活實例搬運到課堂上,讓學(xué)生從中發(fā)現(xiàn)原本就存在的疑問,問題的進一步發(fā)酵將讓學(xué)生以更加主動的姿態(tài)參與到問題研究中來,并形成更加深刻的認(rèn)識和理解.

      二、創(chuàng)設(shè)能夠拓寬知識面的生活化教學(xué)情境

      教材僅僅是例子.我們在給學(xué)生教學(xué)的過程中應(yīng)該盡可能讓學(xué)生感受到物理概念、規(guī)律的內(nèi)涵、外延,盡可能多展示物理知識的全貌.如何實現(xiàn)呢?干巴巴地講授概念、累加概念學(xué)生會感覺物理知識學(xué)習(xí)很枯燥.筆者認(rèn)為,結(jié)合生活素材來創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境,我們就不能局限于教材上原有的知識框架,教師要聯(lián)系學(xué)生物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),幫助學(xué)生打開眼界,讓學(xué)生以更加開闊的視域來審視物理問題,由此來促進學(xué)生了解更加豐富的知識,同時也要學(xué)生以更加靈活的思維來分析和研究問題.

      比如在指導(dǎo)學(xué)生研究熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律時,學(xué)生對熱力學(xué)第一定律能夠很快地進行理解和接受,但是在熱力學(xué)第二定律的研究中,卻很難進入狀態(tài).事實上,熱力學(xué)第二定律反映著宏觀世界能量自發(fā)轉(zhuǎn)變的方向性,學(xué)生對“自發(fā)”一詞的認(rèn)識頗為生澀,再加上熱力學(xué)第二定律有著諸多不同的表述方式,這也對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和理解能力提出了要求.筆者認(rèn)為,在當(dāng)前能源應(yīng)用頗為緊張的大背景下,引導(dǎo)學(xué)生全視角地研究熱力學(xué)第二定律,這有助于學(xué)生更加深度地理解物理知識,也有助于學(xué)生知識面的拓展.比如探索熱力學(xué)第二定律的第一種表述,即“熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體”,教師結(jié)合生活情境,提出這樣的問題:“冰箱是可以制冷的,那么是否可以這樣操作:在家里將門窗緊閉,然后將冰箱的門打開,這樣不就可以用釋放的冷氣來讓房間降溫了嗎?”這個問題有著很強的生活性,部分學(xué)生可能也曾經(jīng)在生活中有所思考,但是卻沒有從物理學(xué)的角度進行系統(tǒng)化地分析和處理,在物理課堂上引導(dǎo)學(xué)生分析這個問題,學(xué)生會意識到這就是一個從低溫系統(tǒng)將熱量導(dǎo)向高溫系統(tǒng)的模型,而這一切卻無法自發(fā)地發(fā)生,這需要壓縮機做功,并以制冷劑為中介將能量傳輸?shù)酵饨?,如果將房間緊閉,其實里面的溫度不僅不會降低,反而會升高.至于熱力學(xué)第二定律的另外一種表述:“不可能從單一熱庫吸收熱量,使之完全變成功,而不產(chǎn)生其他影響.”其實,這直接對應(yīng)著熱機的效率,我們要讓學(xué)生明確:熱機在能量轉(zhuǎn)化方面,效率不能達(dá)到100%,傳統(tǒng)的蒸汽機效率僅為4%到8%,汽油機的效率為25%到35%,柴油機的效率為35%到45%,理論上最高效率的卡洛循環(huán)也只有80%.上課的過程中,我們聯(lián)系新能源汽車等熱門話題和學(xué)生分析這些熱機的效率,可以讓學(xué)生更加深刻地理解熱力學(xué)第二定律.

      三、結(jié)合實驗創(chuàng)設(shè)生活化的情境

      物理學(xué)習(xí)離不開實驗!我們要通過實驗教學(xué)發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng),串接學(xué)生的物理概念和實驗經(jīng)驗,發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒瀾B(tài)度,筆者認(rèn)為除了教材中的分組實驗和演示實驗外,我們教師應(yīng)該注重自制實驗資源的開發(fā),可以結(jié)合物理知識、規(guī)律教學(xué)的需要,將生活實景與實驗探究相結(jié)合,生活化的情境創(chuàng)設(shè)不能止步于教師的口頭描述或視頻播放,在教學(xué)過程中,教師要能夠結(jié)合實驗將相關(guān)內(nèi)容展示在學(xué)生面前,讓學(xué)生聯(lián)系這些展現(xiàn)在面前的物理場景,積極溝通已有的認(rèn)識,并嘗試用物理化的語言來進行分析和研究.

      比如在分析氣體實驗定律時,有很多規(guī)律在生活中都有原型,比如查理定律,它研究是氣體的等容變化,生活中有這樣的現(xiàn)象:冬天的熱水瓶灌有半瓶開水,如果放上兩天就很難再打開.這是什么原因呢?原因就在于瓶塞是在水溫較高的情形下蓋上,那個時候壓強等于外界大氣壓,時間長了之后,水溫降低了很多,內(nèi)部氣體的壓強也降低很多,這樣外界與內(nèi)部的壓強差就將瓶塞牢牢壓在瓶子上.僅僅只是口頭描述這些情形,學(xué)生很難將相關(guān)場景聯(lián)想到位,這就要求教師準(zhǔn)備相應(yīng)的實驗,筆者預(yù)先向一個密封性較好的塑料飯盒中注入半盒熱水,蓋上蓋子,靜置使其冷卻,課堂上讓學(xué)生設(shè)法打開這個盒子,盒子的邊緣相對較窄,學(xué)生無處著力,打開難度更大.怎樣運用查理定律解決問題呢?學(xué)生在討論中給出答案:將盒子泡在熱水中加熱,內(nèi)部壓強增大之后,自然輕松搞定.

      實踐經(jīng)驗表明,學(xué)生對科學(xué)的認(rèn)識很大程度上與觀察生活,體驗生活相關(guān).在物理教學(xué)的過程中我們教師如果能夠意識到這一點,同時將學(xué)生熟悉的生活情境搬到課堂上來,結(jié)合生產(chǎn)生活中的場景與教學(xué)內(nèi)容的要求來設(shè)計問題情境,或是關(guān)注學(xué)生平時所關(guān)心話題設(shè)置任務(wù),引導(dǎo)學(xué)生帶著任務(wù)來進行物理知識的探究,如此的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置能夠有效激發(fā)學(xué)生的探究熱情,在完成任務(wù)的過程中感受到科學(xué)探究的價值和物理學(xué)習(xí)的意義,并形成用物理視角去觀察生活、思考問題的習(xí)慣.最終,將實踐意識和物理學(xué)科核心素養(yǎng)有機的結(jié)合在一起,實現(xiàn)比學(xué)科核心素養(yǎng)更高階次的核心素養(yǎng)的提升.限于版面,本文筆者也僅僅是簡單介紹了基于核心素養(yǎng)發(fā)展的生活化情境創(chuàng)設(shè)的基本思路,這些內(nèi)容都值得我們在教學(xué)中進一步探索和實踐.

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