追求物理教學(xué)的“真”

熊楚偉 汪仕武

物理教學(xué)要創(chuàng)設(shè)生活化的情境，引導(dǎo)學(xué)生從真實情境中發(fā)現(xiàn)并提出問題，在思考與探索真問題中發(fā)掘現(xiàn)象蘊含的物理本質(zhì)和規(guī)律，建構(gòu)物理觀念，在從現(xiàn)象到本質(zhì)的認(rèn)知過程中掌握科學(xué)探究的方法，發(fā)展科學(xué)思維，在運用物理原理和規(guī)律解決問題的真實體驗中提升應(yīng)用能力，感悟?qū)W科價值。

一、創(chuàng)設(shè)真實情境，建構(gòu)物理觀念

物理觀念是對物理現(xiàn)象本質(zhì)的抽象和概括。在物理學(xué)習(xí)中，注重知識的形成過程，讓學(xué)生在真實情境中體驗和發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象的本質(zhì)特征，有利于學(xué)生深度理解知識，促進物理觀念的形成。

在教學(xué)《兩種電荷》時，筆者讓學(xué)生進行以下活動：將桌上的物體（吸管、氣球、塑料筆）相互摩擦后，再用它靠近小紙屑、彩帶、頭發(fā)、泡沫等，觀察所看到的現(xiàn)象并記錄下來?；顒雍?，學(xué)生發(fā)現(xiàn)吸管摩擦后吸引小紙屑，氣球摩擦后吸引頭發(fā)和泡沫，塑料筆摩擦后吸引小彩帶。筆者提問：同學(xué)們剛才看到的實驗現(xiàn)象有什么共同之處？（學(xué)生：吸引）吸引什么樣的物體呢，能不能用兩個字來描述一下它的特征？（啟發(fā)學(xué)生想到“輕小”物體）我們剛才是用什么方法使物體帶上電的？（學(xué)生：摩擦）筆者總結(jié)：如果一個物體能夠吸引輕小物體，我們就說這個物體帶電;用摩擦的方法使物體帶上電的現(xiàn)象叫摩擦起電。

這一活動，讓學(xué)生體驗到不同的兩個物體相互摩擦后能吸引輕小物體這一共性，建構(gòu)“帶電體”和“摩擦起電”的物理概念，使抽象的概念有了具體形象的支撐。這是學(xué)生形成物理觀念的重要基礎(chǔ)。

二、探究真實問題，發(fā)展科學(xué)思維

科學(xué)思維是物理素養(yǎng)的核心，決定著學(xué)生解決問題的水平和能力。探究真實問題能為學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展提供認(rèn)知依據(jù)，使學(xué)生在解決問題的過程中認(rèn)識物理本質(zhì)和規(guī)律，建構(gòu)新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)從“感”到“悟”的升華。

如何讓學(xué)生認(rèn)識到自然界中只有正、負(fù)兩種電荷是本節(jié)課的教學(xué)難點之一。為此，筆者創(chuàng)設(shè)了3個實踐探究活動。

活動1：首先，筆者將兩支玻璃棒分別與絲綢摩擦，兩支橡膠棒分別與毛皮摩擦，并提問：這兩支玻璃棒（或橡膠棒）帶的電相同嗎，為什么？學(xué)生認(rèn)為相同，因為各自都是與另一相同的物質(zhì)摩擦。然后，筆者讓學(xué)生將其中一支玻璃棒（或橡膠棒）放在絕緣支架上，用另一支相同的棒去靠近它，并觀察現(xiàn)象。學(xué)生操作發(fā)現(xiàn)兩支玻璃棒相互排斥，兩支橡膠棒也相互排斥。在真實的探究體驗支持下，學(xué)生順利得出“同種電荷相互排斥”的結(jié)論。

活動2：用絲綢摩擦過的玻璃棒靠近絕緣支架上毛皮摩擦過的橡膠棒，再反之操作，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。筆者提問：同學(xué)們看到了什么現(xiàn)象？絲綢摩擦過的玻璃棒帶的電與毛皮摩擦過的橡膠棒帶的電相同嗎？學(xué)生從玻璃棒與橡膠棒相吸的現(xiàn)象得出“異種電荷相互吸引”這一結(jié)論。筆者追問：自然界中有多少種不同的電荷呢？由此引導(dǎo)學(xué)生初步感知自然界中至少存在兩種不同的電荷。該過程體現(xiàn)了由淺入深、由具體到抽象的思維過程。

活動3：學(xué)生用桌上的材料相互摩擦使它帶電，然后用它分別靠近絕緣支架上用絲綢摩擦過的玻璃棒和毛皮摩擦過的橡膠棒，記下它們是相互吸引還是相互排斥，并判斷這一物體所帶的電與哪個物體相同。有的學(xué)生用在頭發(fā)上摩擦過的塑料筆靠近與絲綢摩擦過的玻璃棒，發(fā)現(xiàn)相互排斥，靠近與毛皮摩擦過的橡膠棒，發(fā)現(xiàn)相互吸引，從而判斷塑料筆所帶電與玻璃棒相同。還有的學(xué)生用紙巾摩擦過的吸管與絲綢摩擦過的玻璃棒靠近，發(fā)現(xiàn)相互吸引，與毛皮摩擦過的橡膠棒靠近，發(fā)現(xiàn)相互排斥，從而判斷吸管帶的電與橡膠棒相同。筆者要求學(xué)生將實驗現(xiàn)象、物體的帶電情況等列舉出來。學(xué)生發(fā)現(xiàn)這些帶電體要么與絲綢摩擦過的玻璃棒所帶電荷相同，要么與毛皮摩擦過的橡膠棒所帶電荷相同。筆者指出：科學(xué)家收集到無數(shù)次實驗數(shù)據(jù)后，也得出上述結(jié)論，事實表明自然界中只有兩種電荷——正電荷和負(fù)電荷。

活動設(shè)計基于對真實問題的真實探究，通過“操作—觀察—思考—總結(jié)”，抽象出現(xiàn)象背后的本質(zhì)和規(guī)律，提升了學(xué)生由感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的科學(xué)思維能力。

三、經(jīng)歷真實體驗，培養(yǎng)探究能力

科學(xué)探究是獲取物理知識的重要途徑，也是物理學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容。科學(xué)探究能力是決定學(xué)生自主學(xué)習(xí)水平和終身學(xué)習(xí)能力的關(guān)鍵?？茖W(xué)探究的過程包含多個環(huán)節(jié)，如提出問題、猜想與假設(shè)、設(shè)計實驗、實驗驗證等?？茖W(xué)探究的方法有很多，如控制變量法、轉(zhuǎn)換法、科學(xué)推理法等。這些過程和方法要在長期地滲透和體驗中獲得提升。

例如，在“驗電器的作用及原理”探究活動中，筆者首先讓學(xué)生分組自制驗電器，并用帶電體檢驗其效果;接著用手機將各組的自制驗電器實驗效果投屏展示，引導(dǎo)學(xué)生觀察、發(fā)現(xiàn)金屬箔都是張開的，說明驗電器的原理是同種電荷相互排斥;然后引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)各組的驗電器金屬箔張開的角度不同，并指出這是因為電荷的多少不同，從而引出“電量”概念;隨后將兩根帶電玻璃棒相互靠近并逐漸改變兩棒之間的距離，讓學(xué)生根據(jù)絕緣支架上玻璃棒偏轉(zhuǎn)的快慢來判斷兩棒之間相互作用力的大小，猜想電荷間相互作用力的大小與電荷間的距離有關(guān);最后讓學(xué)生根據(jù)猜想提出自己的探究方案并進行實踐探究。

這樣教學(xué)讓學(xué)生經(jīng)歷了發(fā)現(xiàn)問題、猜想假設(shè)、實驗探究等科學(xué)探究過程，既檢驗了學(xué)生科學(xué)探究的能力，也是再次學(xué)習(xí)與提高的過程。

四、“情境—模型”轉(zhuǎn)化，提升應(yīng)用能力

隨著評價導(dǎo)向的轉(zhuǎn)變，物理習(xí)題非常重視對學(xué)生分析綜合能力、模型建構(gòu)能力等素養(yǎng)的考查。筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生遇到這類情境題不知從何處著手的主要原因是缺乏對真實情境的體驗和理解，不能將真實情境轉(zhuǎn)化為物理模型。如何解決呢？教師要引導(dǎo)學(xué)生從物理視角分析情境，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)情境中的物理元素，從而將真實情境轉(zhuǎn)化為物理模型。

如下圖，A、B是兩個輕質(zhì)泡沫小球，C是用毛皮摩擦過的橡膠棒，A、B、C三者之間相互作用時的場景如圖所示。由此可以判斷（? ）。

A.小球A帶正電 B.小球B帶正電

C.小球B可能不帶電 D.小球A可能不帶電

學(xué)生能根據(jù)題目信息準(zhǔn)確地判斷C帶負(fù)電，再根據(jù)電荷間的相互作用簡單地判斷A帶正電、B帶負(fù)電，錯誤地選擇A。此題的解答顯現(xiàn)了學(xué)生思維的局限性。為了糾正錯誤，筆者設(shè)計實驗重構(gòu)題目中的物理模型，引導(dǎo)學(xué)生用帶正電的玻璃棒和帶負(fù)電的橡膠棒分別靠近不帶電的氣球，都出現(xiàn)相互吸引的現(xiàn)象，通過摩擦讓氣球帶上電后再分別靠近上述兩種棒，此時氣球與玻璃棒相吸、與橡膠棒相斥。學(xué)生歸納：“相吸”說明兩個物體中一個帶電、另一個不帶電，或者兩個物體帶異種電荷，而“排斥”只能是兩個物體都帶電且是異種電荷。“不帶電”引發(fā)了學(xué)生的深度思考：由題設(shè)可知C帶負(fù)電，根據(jù)B與C相互排斥確定B也帶負(fù)電，由B和C都吸引A，不能簡單地判斷A一定帶正電，因為A可能不帶電，所以正確選項是D。

利用重構(gòu)實驗將問題情境轉(zhuǎn)化為物理模型，使學(xué)生學(xué)會用物理的視角觀察問題、思考問題，用物理的方法解決問題，從而強化了學(xué)生的應(yīng)用能力，促進了學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的提升。

（作者單位：麻城市黃土崗中心學(xué)校）

責(zé)任編輯? 劉佳