防疫題材走進(jìn)物理課堂 融合教學(xué)培養(yǎng)核心素養(yǎng)

陳 穎

(江蘇省姜堰第二中學(xué) 225500)

隨著新課程的不斷深化與發(fā)展，《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》對(duì)物理課堂教學(xué)提出新的要求，倡導(dǎo)物理課堂教學(xué)中借助于真實(shí)情境構(gòu)建物理概念與模型，探究物理規(guī)律與內(nèi)涵，進(jìn)而提升解決實(shí)際問題的能力.在教學(xué)實(shí)踐中，不少物理教師以情境引入課堂教學(xué)，但是課堂教學(xué)的效率比較低，特別是教學(xué)細(xì)節(jié)的處理不夠流暢與細(xì)膩.實(shí)踐表明，在物理教學(xué)中實(shí)施融合教學(xué)，有助于提升學(xué)生綜合素養(yǎng)能力，主要是從物理真實(shí)情境出發(fā)，物理核心概念入手，以問題導(dǎo)向的方式，融合學(xué)科多個(gè)核心素養(yǎng)串聯(lián)相關(guān)概念，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和思維能力，啟迪學(xué)生的綜合能力與智慧，落實(shí)物理學(xué)科核心素養(yǎng).融合教學(xué)具有“廣角度、低難度、多維度”的顯著特點(diǎn)，這也是一線教師樂于運(yùn)用融合教學(xué)的重要原因之一.所謂的廣角度是指，在物理真實(shí)情境中進(jìn)行融合教學(xué)能夠?qū)崿F(xiàn)已學(xué)知識(shí)、技能與現(xiàn)學(xué)知識(shí)、技能的融會(huì)貫通，促進(jìn)學(xué)生物理知識(shí)結(jié)構(gòu)的形成.所謂的低難度是指，融合教學(xué)中細(xì)化物理知識(shí)的內(nèi)容與結(jié)構(gòu)，構(gòu)建日常生活情境，分解物理學(xué)習(xí)內(nèi)容的難度梯度，讓學(xué)生容易接受，樂于接受所學(xué)知識(shí)，讓學(xué)生在日常生活經(jīng)驗(yàn)中獲得對(duì)物理知識(shí)的理解，學(xué)會(huì)運(yùn)用科學(xué)的思維方法解決物理實(shí)際問題.所謂的多維度是指，在物理課堂教學(xué)中融合多種教學(xué)方法，采取多種教學(xué)手段，教師引導(dǎo)學(xué)生借助活動(dòng)展示、辯論交流等方式進(jìn)行有效教學(xué)，讓學(xué)生在活動(dòng)中充分展示自身才能，讓學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)活動(dòng)之中，讓學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中獲得物理素養(yǎng)和能力的提升.本文筆者以“防疫題材”(三種測(cè)溫設(shè)備)融合物理課堂教學(xué)為探究載體，采取理論與實(shí)際案例相結(jié)合的方式，充分體現(xiàn)融合教學(xué)的“廣角度、低難度、多維度”的三個(gè)特征，旨在拋磚引玉，以期引起教育同仁的進(jìn)一步探究與思考.

1 以“水銀體溫計(jì)”進(jìn)行教學(xué)，凸顯融合教學(xué)的“廣角度”

水銀體溫計(jì)是日常生活中常見的醫(yī)用測(cè)溫儀器，具有測(cè)量精度高、攜帶方便等特點(diǎn)；這種溫度計(jì)的讀數(shù)涉及光學(xué)、熱學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)等知識(shí)，這也是學(xué)生難以掌握讀數(shù)技巧的重要原因.筆者在此教學(xué)中，以多元視角進(jìn)行融合教學(xué)，體現(xiàn)融合教學(xué)的“廣角度”.

問題1：水銀體溫計(jì)測(cè)量體溫的原理是什么？溫度是如何顯示的？

物理教師依據(jù)水銀體溫計(jì)實(shí)物進(jìn)行教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生從玻璃管、水銀泡等部位依次觀察與分析，讓學(xué)生了解水銀泡是測(cè)溫的重要部分，水銀泡與人體接觸足夠時(shí)間后，兩者達(dá)到熱平衡，即溫度相等，在此過程中，水銀泡內(nèi)的水銀溫度升高熱脹冷縮，水銀泡體內(nèi)的水銀溢出進(jìn)入玻璃管內(nèi)進(jìn)而呈現(xiàn)溫度讀數(shù).此教學(xué)過程中，物理教師可以引導(dǎo)學(xué)生分析、回憶熱平衡的知識(shí)，讓學(xué)生達(dá)成溫故而知新的效果.

問題2：水銀體溫計(jì)與人體接觸是否能改變?nèi)梭w的溫度？水銀熱脹冷縮使得體溫計(jì)有讀數(shù)，在此過程中玻璃管為什么沒有膨脹？

根據(jù)已學(xué)知識(shí)，兩個(gè)冷熱程度不同的物體相互接觸達(dá)到熱平衡時(shí)兩個(gè)物體的溫度相等(Q吸=Q放即c1m1Δt1=c2m2Δt2).體溫計(jì)測(cè)量的是人體的溫度，兩者存著一定的矛盾.水銀與人體(大部分是水)比熱容不同，水的比熱容大于水銀，人的質(zhì)量遠(yuǎn)大于水銀泡質(zhì)量，顯然人體的溫度改變微乎甚微；在測(cè)量的過程中玻璃管溫度也升高膨脹，但是膨脹的系數(shù)不同，所以玻璃管變化不明顯.

問題3：水銀體溫計(jì)的讀數(shù)方式如何？讀數(shù)過程中涉及的光學(xué)知識(shí)如何？

教學(xué)實(shí)踐中，物理教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作，讓學(xué)生自己測(cè)量體溫自己讀讀數(shù)，讓學(xué)生在實(shí)踐中獲得讀數(shù)的技巧和方式(垂直于溫度計(jì)讀數(shù))；學(xué)生根據(jù)初中光學(xué)知識(shí)，根據(jù)事先準(zhǔn)備好的白紙上劃出折射光路圖，引導(dǎo)學(xué)生再次回顧折射定律.

問題4：水銀體溫計(jì)的讀數(shù)如何恢復(fù)“零點(diǎn)”的？

物理教師可以直接利用體溫計(jì)實(shí)物教學(xué)，也可以利用測(cè)量視頻進(jìn)行教學(xué)，物理教師可以事先錄制實(shí)驗(yàn)操作視頻，通過觀察比較容易明白體溫計(jì)測(cè)溫結(jié)束后水銀很快就會(huì)收縮.學(xué)生觀察到玻璃管與水銀泡之間的細(xì)管部分，水銀難以直接靠自身的重力流入至水銀泡內(nèi)，根據(jù)平時(shí)生活經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生都知道通過甩動(dòng)使得讀數(shù)“歸零”.引導(dǎo)學(xué)生觀察水銀泡與玻璃管之間存著一段細(xì)彎，使得玻璃管中的水銀不會(huì)自動(dòng)流入水銀泡.當(dāng)然也可以引導(dǎo)學(xué)生從理論上進(jìn)行分析為何用甩的方式進(jìn)行恢復(fù)“零點(diǎn)”，此時(shí)物理教師引導(dǎo)學(xué)生從運(yùn)動(dòng)和相互作用的角度進(jìn)行分析，最終獲得理論上的理解，讓學(xué)生感受到成功的喜悅.

問題5：水銀體溫計(jì)利用“甩動(dòng)恢復(fù)”的方式中涉及哪些物理知識(shí)與規(guī)律？

物理教師可以引導(dǎo)學(xué)生嘗試?yán)脠A周運(yùn)動(dòng)知識(shí)進(jìn)行闡釋，不少學(xué)生能意識(shí)到“離心運(yùn)動(dòng)”本質(zhì)——提供的合外力小于需要的向心力.

2 以“手持式測(cè)溫儀”進(jìn)行教學(xué)，凸顯融合教學(xué)的“低難度”

自從2019年底新冠疫情暴發(fā)以來(lái)，測(cè)溫工作是每個(gè)班級(jí)每位學(xué)生必備事件，學(xué)校為每個(gè)班級(jí)提供手持式測(cè)溫儀器，該儀器上存著“表面”和“體溫”兩種模式；某同學(xué)出于好奇心，拿著測(cè)溫儀給自己手腕測(cè)溫?cái)?shù)為26.5，此時(shí)圍觀的學(xué)生都感到驚訝，其中有學(xué)生發(fā)現(xiàn)測(cè)量?jī)x器上的模式是“表面”，調(diào)整“體溫”模式后，再次測(cè)量變?yōu)?3.2.物理教師可以借助于此案例進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究、科學(xué)思維與表達(dá)的能力，充分體現(xiàn)融合教學(xué)的“低難度”.

問題1：手持式測(cè)溫儀中“表面”和“體溫”兩個(gè)模式的內(nèi)涵？

根據(jù)中文字面意思，“表面”是指皮膚外表層的溫度，“體溫”是人體的實(shí)際溫度；物理教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考為何兩個(gè)模式溫度不同.這一過程實(shí)際上是讓學(xué)生回顧熱學(xué)的熱傳遞規(guī)律，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)“表面”溫度遠(yuǎn)低于人體正常體溫的原因；手持式測(cè)溫儀與待測(cè)部位之間的距離不同，最后呈現(xiàn)的溫度讀數(shù)不同，顯然測(cè)溫距離是一個(gè)變量，此實(shí)驗(yàn)中學(xué)生也進(jìn)一步理解控制變量在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的靈活運(yùn)用.

問題2：手持式測(cè)溫儀中“表面”和“體溫”兩個(gè)模式之間的關(guān)系？

為了探究?jī)蓚€(gè)模式之間的關(guān)系，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作：在測(cè)量距離、面積相同的情況下，采取兩種不同模式，在不同部位進(jìn)行分別測(cè)量，得出一系列如表1數(shù)據(jù).

表1

問題3：上述表格中呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)，是否可以利用函數(shù)關(guān)系進(jìn)行表達(dá)？

物理教師可以利用excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)系表達(dá)，在軟件中輸入數(shù)據(jù)，利用軟件中擬合功能呈現(xiàn)圖像，進(jìn)而得出“表面”和“體溫”兩種模式之間的函數(shù)關(guān)系式：y=0.7839x+12.088(x-“表面”，y-“體溫”)，如圖1.

圖1

問題4：手持式測(cè)溫儀在測(cè)量過程中涉及的物理原理是什么？

在探究手持式測(cè)溫儀的原理方面，物理教師可以利用儀器說明書進(jìn)行教學(xué)，通過對(duì)說明書內(nèi)容的解說，學(xué)生初步了解原理是紅外線測(cè)溫.此時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源收集資料，弄清“什么是紅外線？物體輻射紅外線的特點(diǎn)什么？”等問題；在這過程中學(xué)生對(duì)紅外線獲得深入的理解，無(wú)形中學(xué)生探究科學(xué)知識(shí)的能力、自主學(xué)習(xí)的能力獲得提升.

3 以“紅外線熱成像測(cè)溫儀”進(jìn)行教學(xué)，凸顯融合教學(xué)的“多維度”

情境教學(xué)是落實(shí)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的重要手段，在物理課堂教學(xué)中，物理教師構(gòu)建圖像展示的情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行辨析，學(xué)生在原有的知識(shí)基礎(chǔ)上進(jìn)行分析與思考，讓學(xué)生在探究過程中提升分析、辯證能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)融合教學(xué)的“多維度”.

問題1：照片中如何體現(xiàn)溫度的高低？

在實(shí)際課堂教學(xué)過程中，物理教師呈現(xiàn)如圖2所示的黑白圖片，引導(dǎo)學(xué)生觀察圖片中人物各部分的顏色分布情況，讓學(xué)生判別黑色、白色代表的溫度情況，經(jīng)過分析和討論：顏色越黑代表溫度越低，顏色越淺代表溫度越高.

圖2

問題2：照片中能否判斷天氣情況？

在物理課堂中，要求學(xué)生根據(jù)圖片判斷天氣情況，看似與物理課堂教學(xué)無(wú)關(guān)；但是此問題的提出能夠激發(fā)學(xué)生的探究興趣；各個(gè)小組的學(xué)生都能說點(diǎn)自己的思想和方法；有的學(xué)生根據(jù)人物是否打傘判斷是否下雨，有的學(xué)生根據(jù)衣服上斑點(diǎn)的顏色深淺判斷溫度的高低，進(jìn)而確定是否有雨滴落在衣服上.這樣的過程培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí).

問題3：紅外線熱成像測(cè)溫儀是如何識(shí)別、確定人臉位置？如何測(cè)體溫？

常用的智能手機(jī)上都有人臉的識(shí)別功能，學(xué)生都知道識(shí)別物體時(shí)都有一個(gè)識(shí)別框.對(duì)于人臉位置的識(shí)別且測(cè)體溫，學(xué)生對(duì)此比較感興趣.我們教師可以借此進(jìn)行引導(dǎo)，要求各學(xué)習(xí)小組課外收集資料進(jìn)行探究其中內(nèi)涵與實(shí)質(zhì)，讓學(xué)生更多的了解人臉識(shí)別技術(shù)，讓學(xué)生感受科學(xué)技術(shù)的先進(jìn)性，激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)的動(dòng)力.

總而言之，形式新穎的融合教學(xué)是學(xué)生喜愛、老師樂用的教學(xué)形式，在問題導(dǎo)向下的融合教學(xué)是提升物理核心素養(yǎng)的重要平臺(tái)，作為一線的高中物理教師，應(yīng)該根據(jù)自身教學(xué)實(shí)踐，收集各種教學(xué)資源與素材，多視角、多維度、多方式開展行之有效的融合教學(xué)，從物理核心素養(yǎng)“物理觀念、科學(xué)探究、科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”等維度進(jìn)行思考，精心設(shè)計(jì)融合教學(xué)的創(chuàng)新形式，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的真正落地.