在物理熱學(xué)教學(xué)中注入人文生活元素

符偉成

(東莞市厚街中學(xué) 廣東 東莞 523962)

高中物理新課程標準的課程總目標是：學(xué)習(xí)終身發(fā)展必備的物理基礎(chǔ)知識和技能，了解這些知識與技能在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用，關(guān)注科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[1].物理學(xué)是與人類生產(chǎn)和生活最為密切的科學(xué)，物理來源于生活，那么我們的物理教學(xué)應(yīng)加強物理與實際生活的聯(lián)系，讓物理知識真正走進生活.教師要緊密聯(lián)系學(xué)生的生活環(huán)境，從學(xué)生的經(jīng)驗和已有的知識出發(fā)，平時注意觀察生活現(xiàn)象，有意識積累生活、生產(chǎn)中與物理有關(guān)的素材，創(chuàng)設(shè)生動的物理情境，對于生活中我們熟知的一些現(xiàn)象和器具要注意觀察，搞清它們所蘊含的物理知識，在生活中學(xué)習(xí)物理.

下面以學(xué)習(xí)熱學(xué)知識為例，把熱學(xué)教學(xué)的幾個片段與大家分享.

1 利用生活現(xiàn)象 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣

美國心理學(xué)家布魯納說過：“學(xué)習(xí)最好的刺激乃是對所學(xué)學(xué)科的興趣.”興趣是人積極探索某種事物的認識傾向，是人們認識需要的情緒表現(xiàn).興趣可以調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，使學(xué)生集中精力去獲取對某種事物的認識，是學(xué)習(xí)的強大動力.熱學(xué)的知識枯燥，要做到讓學(xué)生對熱學(xué)的知識產(chǎn)生較強的興趣不很容易，掌握這部分內(nèi)容就更困難些.為增強物理教學(xué)的生活化，筆者在氣體壓強教學(xué)時，先創(chuàng)設(shè)生活化情境，演示綠豆砸天平的實驗(如圖1)，將托盤天平的左盤反扣在支架上，調(diào)節(jié)天平平衡后，將綠豆一粒粒、源源不斷地從同一高處撒到左盤上，發(fā)現(xiàn)天平指針偏轉(zhuǎn)并保持一定角度，左盤受到一個持續(xù)的壓力.

容器中氣體分子碰撞器壁的現(xiàn)象與上述實驗現(xiàn)象十分相似.可見，容器中大量氣體分子不斷碰撞器壁時也會產(chǎn)生一個持續(xù)的壓力，氣體分子對器壁的碰撞也就有了壓強.這時再讓學(xué)生思考：

(1)要使天平左盤壓力加大，綠豆應(yīng)如何撒？

(2)氣體壓強增大，則單位體積內(nèi)的氣體分子數(shù)目怎樣？或氣體分子的平均速率怎樣？

(3)影響氣體壓強的因素是什么？如何改變氣體壓強大小？

圖1 綠豆砸天平的實驗

圖2 人的呼吸生理圖

另外，學(xué)生最關(guān)心自己的身體，最熟悉的也莫過于自己的身體，用自己的身體、自己的切身經(jīng)歷感受學(xué)習(xí)氣體的定律，使自己成為學(xué)習(xí)氣體的定律最好的老師.于是在講氣體狀態(tài)參量間關(guān)系時，先掛出人的呼吸生理圖(圖2)，學(xué)生先是為物理課中出現(xiàn)生物知識感到驚訝、好奇，然后在教師的引導(dǎo)下，讓每個學(xué)生做吸氣與呼氣過程，感覺吸氣時，膈肌擴張運動，擴大胸腔體積，胸腔內(nèi)氣體壓強變小，小于外界大氣壓，空氣在大氣壓的作用下被壓入肺里，即為吸氣； 相反，呼氣時，胸腔體積變小, 胸腔內(nèi)氣體壓強變大，大于外界大氣壓，空氣在氣壓的作用下從肺中壓出.胸腔內(nèi)體積的變化，正是造成氣體壓強變化的根本原因.

這樣，讓學(xué)生積極參與到知識的形成過程中，使學(xué)生經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)、質(zhì)疑、猜想、驗證等環(huán)節(jié)，在獨立思考、合作交流等形式中鞏固了有關(guān)的熱學(xué)知識，讓學(xué)生在做中學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性、主動性，點燃學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣之火.

2 利用生活現(xiàn)象 激活學(xué)生的想像及思維

愛因斯坦說過：“想像力比知識更重要，因為知識是有限的，而想像力概括世界的一切，并且是知識進化的源泉，嚴格地說想像力是科學(xué)研究中的實在因素 .”如果不懂得展開想像，就不懂得再創(chuàng)造.如果不懂得學(xué)會想像，就不懂得學(xué)習(xí)物理.創(chuàng)設(shè)有效的問題情境是對維果茨基提出的“最近發(fā)展區(qū)”理論很好的運用實例，獲取知識——這就意味著發(fā)現(xiàn)真理、解答疑問.你要盡量使你的學(xué)生看到、感覺到、觸摸到他們不懂的東西，使他們面前出現(xiàn)疑問.如果你能做到這一點，事情就成功了一半[2].使學(xué)生面臨某個迫切需要解決的問題，引起學(xué)生思維的沖突，從而激起學(xué)生疑惑、詫異的“情感”，進而產(chǎn)生一種積極探索的愿望，在課堂上集中注意力，引起積極的物理思維.

學(xué)完氣體實驗定律后，筆者給學(xué)生出示兩款玩具噴水槍(如圖3)，噴水槍的出現(xiàn)立即引來學(xué)生的一陣騷動，它勾起每位學(xué)生孩童時在炎熱的下午和朋友及家人一起打水仗的情景.

問：有哪位同學(xué)玩過這兩款水槍？哪款水槍射程遠？

答：超級水槍.

問：超級水槍是利用什么提高水槍的射程和持續(xù)射水的時間？

答：壓強；液體壓強；氣體壓強……

問：哪個箱內(nèi)的氣體壓強？

答：B箱.

問：如何改變B箱內(nèi)的氣體壓強？

答：壓縮B箱內(nèi)的氣體體積.

圖3 兒童玩具噴水槍

接著看水槍的演示動畫，演示說明道出超級水槍有兩個貯水箱(圖中標為A和B).給水槍“裝彈”時，只給容量較大的貯水箱 (A) 灌水.水槍準備噴射時，反復(fù)拉動水泵把手(C)幾次，每次將從大貯水箱A的水推入小貯水箱B，就會向上推擠小貯水箱B內(nèi)部的空氣.當(dāng)將越來越多的水添加到小貯水箱B時，水就會占據(jù)越來越大的容積，因此貯水箱B的空氣的壓強遠高于水槍外的空氣壓強.當(dāng)向后扣拉扳機時，貯水箱B有足夠大的壓力，水就會以極高的速度噴射.

因為這些都是學(xué)生在生活中自己經(jīng)歷過的現(xiàn)象，他們有話可說，而學(xué)生爭強好勝的心理更能促使他們進入主動思維和展開想像的狀態(tài)，激活他們的思維，實現(xiàn)了師生互動、生生互動的物理課堂.

3 利用生活現(xiàn)象 延伸學(xué)生的課堂

認知教學(xué)論認為,在教學(xué)過程中學(xué)習(xí)活動是否有效，主要看新的學(xué)習(xí)內(nèi)容能否與學(xué)生原有的知識系統(tǒng)建立實質(zhì)性的聯(lián)系.其實，當(dāng)今社會生活中所涉及氣體的熱學(xué)知識很多，學(xué)生之所以缺乏感性體驗，只不過是學(xué)生對生活中的現(xiàn)象熟視無睹，沒有認真地觀察和分析.如果教師有意識地用問題將我們的課堂延伸至課外，突破課堂的時空限制,拓展課堂學(xué)習(xí),使學(xué)生多一些體驗和共鳴，則不僅能有效提高課堂效率，也能開闊學(xué)生視野，提高學(xué)生解決實際問題的能力，借此可以讓學(xué)生意識到，學(xué)習(xí)物理不僅是有趣的還是有用的，讓學(xué)生感受到物理的社會價值，讓學(xué)生因探索物理世界奧秘而產(chǎn)生的愉悅心情.

例如，學(xué)生學(xué)習(xí)廣東版教材“氣體狀態(tài)參量”一節(jié)，對氣體的狀態(tài)參量間關(guān)系有了一定的了解后，筆者讓學(xué)生了解氣壓式減震器的減震原理(如圖4)，讓學(xué)生課后思考：

(1)當(dāng)車輪上下跳動時，減震器的工作活塞在缸筒內(nèi)做什么運動？主氣室體積如何變化？

(2)主氣室氣體壓強有何變化？

(3)氣壓式減震比彈簧減震有何優(yōu)勢？

允許學(xué)生帶著未解的疑團離開教室，把問題帶到課堂外，到生活中去體驗、去解決.實踐證明，經(jīng)過自己的探索性學(xué)習(xí)，學(xué)生會更喜歡學(xué)物理，學(xué)生的潛能因為教師的引導(dǎo)而被激發(fā)，從而使物理教學(xué)在學(xué)生想學(xué)、愿學(xué)、樂學(xué)基礎(chǔ)上展開.

圖4 氣壓式減震器原理圖

4 利用生活現(xiàn)象 激勵學(xué)生樹立遠大的志向

從第一艘載人飛船“神舟五號”發(fā)射升空到“神舟九號”的升天，大大地激發(fā)海內(nèi)外華人的民族自信心和自豪感.幾代航天人辛勤的汗水，不僅鑄就了中國航天的騰飛，也同時化作民族奮進的精神火炬，激勵人們昂然踏上中華民族復(fù)興偉業(yè)的新征程.任何一個科技成果無不激勵一代又一代人的成長.在STS教育如此發(fā)達的今天，科學(xué)教育不能僅僅傳授科學(xué)知識，更應(yīng)透過對科學(xué)、技術(shù)、社會相互作用問題的探究，培養(yǎng)了解社會、致力改善社會問題的科學(xué)人才.發(fā)揮在物理課堂中進行情感態(tài)度與價值觀教育，喚起學(xué)生的情感體驗，樹立他們愛科學(xué)，為科學(xué)而奮斗的理想和信念.

在高中熱學(xué)知識教學(xué)中滲透生活中的科學(xué)技術(shù)，讓學(xué)生覺得科學(xué)離我們生活并不遙遠，物理就在身邊.在氣體實驗定律的學(xué)習(xí)時，筆者為學(xué)生播放客車車門緩緩開啟的視頻，讓學(xué)生了解客車車門系統(tǒng)(見圖5)，這對于男孩居多的理科班來說，無疑是一劑課堂興奮劑，因為每個理科生都天生愛動手、愛機械，當(dāng)時的課堂就差不多到了失控的地步，直到筆者提出問題——如果車門“啪”的一下子就打開了的情況，你覺得可能是什么原因引起的？才讓他們陷入久久的沉思.

圖5 客車車門開啟、關(guān)閉系統(tǒng)

長期在課堂中貫徹STS教育，對學(xué)生的人生觀、價值觀的影響是深遠的，筆者曾問過2011年畢業(yè)的一位叫小方的女生，為什么作為女生卻報考機械設(shè)計專業(yè)，她說，您的課堂中有機械的味道，我要設(shè)計更強大的機械服務(wù)人類.

將學(xué)生熟悉的蘊含著物理知識的生活實例引進課堂，給知識注入生命，也把生命融入知識.強化了學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)生既熟悉又陌生的生活現(xiàn)象的整合，營造出了 “生活態(tài)”的物理課堂，并形成了學(xué)生物理學(xué)習(xí)的“生活場”.只要我們留心觀察生活，總能找到所需的物理情景或模型，如熱學(xué)部分還有高壓鍋、手風(fēng)琴、氣墊鞋、空氣壓縮機、吹出的肥皂泡…… 都能作為熱學(xué)教學(xué)的情景，這樣使學(xué)生親身體驗身邊到處存在著物理問題，從而增強他們學(xué)好物理的內(nèi)驅(qū)力，有效地喚起他們的求知欲，激發(fā)他們學(xué)習(xí)物理的熱情.

參考文獻

1 教育部.高中物理新課程標準.北京:人民教育出版社,2003.5

2 (蘇聯(lián)) 蘇霍姆林斯基著. 杜殿坤譯.給教師的建議.北京:教育科學(xué)出版社,2000.24