《加油！向未來》融入中學物理教學的實施建議

杜 一

(南京師范大學教師教育學院,江蘇 南京 210097)

《加油！向未來》融入中學物理教學的實施建議

杜 一

(南京師范大學教師教育學院,江蘇 南京 210097)

近年來,越來越多的科學實驗進入電視欄目，不僅豐富了電視熒屏,而且在公民科普教育方面發揮了重要作用。這其中不乏有許多精彩內容可作為課程資源引入到中學物理教學中，本文以《加油!向未來》為例,闡述將科學實驗欄目合理、有效地引入教學中的策略,針對操作過程中的注意事項提出了相關建議。

中學物理教學;課程資源;《加油!向未來》

1 《加油!向未來》概述

《加油!向未來》是央視打造的大型科學實驗欄目,自2016年7月3日開播以來,好評如潮。11期欄目累計呈現了66個實驗,其中的31個與中學物理緊密相關，如第3期中呈現了“液氮彩色云”，實驗員將液氮倒入盛有各式蔬菜瓜果的盆中,此時盆內外煙霧繚繞,新鮮瓜果已經被凍住,現場食用別有一番風味,產生這種現象的原因就是液氮的沸點極低,足以將蔬菜瓜果迅速冷凍。

這類蘊含豐富科學知識的實驗在該欄目中比比皆是,對于學生而言,觀看電視無疑成了絕佳的學習機會。因此,教師應大力挖掘這些潛在的課程資源,將其融入中學物理教學中,還學生一個充滿趣味性、探究性的課堂。下面,筆者將對《加油!向未來》中呈現的一個典型對抗性實驗進行具體分析。

2 “利用吸塵器攀爬玻璃墻”實驗賞析

在第6期的錄制現場出現了兩堵玻璃墻,高達5.5米,這里要開展的是一個科學對抗性實驗——利用吸塵器攀爬玻璃墻。

如圖1所示,每名參賽隊員穿戴兩臺改裝后的吸塵器,它們分別連接一個吸盤,吸盤的手柄處設有裝置的開關,下方連接腳踏板。隊員腳踩踏板、手握吸盤,通過對裝置的控制,快速攀爬到頂端,率先抵達5.5米處的隊伍獲勝。

圖1

這一比賽巧妙地運用了大氣壓強的原理，隊員打開吸塵器開關,玻璃墻和吸盤之間的空氣便會被吸走,內外壓強差使得吸盤被牢牢地壓在墻上,由此產生的摩擦力足以能夠承受人的體重,這樣人就不會滑落。斷開開關,玻璃墻和吸盤之間不斷充氣,壓強差逐漸減小,壓力、摩擦力也隨之減小,人就可以輕松地將吸盤拿開。由此可見,該比賽不僅是力量的對抗,更是一場智慧的較量。

在證明大氣壓強存在時,教師通常會采用傳統的課堂素材——“家用吸盤掛鉤”,然而,生活中的吸盤掛鉤經常掉落,這對于缺乏感性認識的八年級學生來說,容易產生對大氣壓強存在與否的懷疑。在這種情況下,教師不妨引入上述實驗視頻,震撼的效果會讓學生深刻地感受到大氣壓強的存在,可活躍氣氛、改善教學效果。

3 科學實驗欄目引入中學物理課堂的建議

科學實驗欄目經過深度挖掘可以成為優質的課程資源,彌補傳統課堂素材中存在的不足。那么,如何有效地將其融入中學物理教學中呢？下面筆者就以《加油!向未來》為例，提出以下建議。

3.1 創設教學情境

興趣是最好的老師,學生全身心投入學習的必要前提就是充滿興趣和求知欲,而《加油!向未來》中的許多場景都可以成為良好的教學情境,筆者對這些實驗進行了梳理,具體內容見表1。

表1 適用于激發學生學習興趣的科學實驗

例如第1期欄目中呈現的“人體大擺球”實驗,有極高的驚險系數。主持人坐上大擺球后被吊到八米高空,另一人坐在完全對稱的位置上,完成擺球擺動實驗。根據能量守恒定律可知,當大擺球擺動時,如果勢能和動能完全轉化,擺球將擊中對稱位置上毫無保護的人,但由于空氣阻力和裝置摩擦力的存在,能量將被消耗一部分,對面位置上的人理應安然無恙。驗證過程驚險刺激,給學生帶來的視覺沖擊將深深吸引他們全身心的參與課堂教學。

能量守恒的內容抽象難懂,引入該實驗會大大減少學生的畏難情緒。然而在教室里百分百還原操作并不現實,我們可以簡化模型,用一根足夠長的繩子拴住石塊,在對面完全對稱的位置上放一塊橡皮泥,釋放石塊后,觀察橡皮泥的形狀變化,當實驗發現橡皮泥完好無損時,學生會由于好奇爭相動手嘗試并思考如果石塊位置高一點會怎樣？低一點又如何？經過親身體驗,學生的感性認識增強,這會為后面的教學奠定良好的基礎。

3.2 編制習題

練習是知識運用的主要方式、教學評價的重要手段。針對物理習題目前存在的模式化、脫離現實等傾向,人們開始重視情境化試題的命制?！都佑?向未來》中有許多吸人眼球的情境與我們的生活聯系密切,將其稍加改造,可改編成情境性很強的習題供學生練習，以鞏固所學知識。筆者對這些實驗進行了梳理,具體內容見表2。

表2 適用于編制習題的科學實驗

比如在第1期中出現的“浪漫的秋千”這一實驗可改編成一道有關大氣壓強的估算題:如圖2、3所示,兩個成年人可以安全地坐在由三只高腳杯吊起的秋千上,逐一敲碎杯子,試估算最少幾只高腳杯可以成功地吊起兩個成年人？

圖2

長期以來,通過“題海戰術”學生被訓練成做題機器,問題解決能力得不到提高,究其原因就是教學與實際生活相距甚遠。而《加油!向未來》提供的素材和資源可供教師深度挖掘,改編習題,有效解決上述問題。

圖3

3.3 提高中學物理課堂的人文性

在科學教育中滲透人文教育,培養學生人文素養,已經成為當今科學教育教學改革的重要課題。將物理教學與人文教育有效融合可以彰顯人文關懷、提高學生的學習興趣，筆者對欄目中可以充當這一角色的實驗進行了梳理,見表3。

表3 適用于提高課堂人文性的實驗內容

第1期欄目中呈現了“神奇的懸浮”實驗,泡沫碗、氣球環等我們熟悉的物品在鼓風機的作用下,可以懸浮起來,這是伯努利原理的體現。科學博士在解釋懸浮現象產生原因的同時,重點提到地鐵站站臺上的那根安全黃線的緣由,如果列車經過站臺沒有停車,那么此處的空氣流速就會極大,壓強極小,就會把人朝車的方向吸過去,有潛在的危險性。

這些不經意的情景隱含著豐富的物理知識與安全常識,該欄目飽含濃厚的人文情懷,這也啟發教師可以精選同類型的實驗,在教授課堂知識的同時積極尋求其與社會、文化之間的聯系,提高學生理論聯系實際的能力,體現科學課堂的人文關懷。

4 科學實驗欄目引入中學物理教學的注意事項

《加油！向未來》中的物理教育資源非常豐富且珍貴,適當地將其引入到課堂中會顯著提高教學效果。然而在引入之前需要教師做好準備工作,以免在教學環節中出現問題。

4.1 實驗篩選需謹慎

《加油!向未來》中有兩類實驗在引入時需慎重考慮。一類是夾雜著“科里奧利力”“轉動慣量”等大學物理知識的實驗,另一類是與現實脫節的材料、資源,這些都不能夠入選融入課堂教學的素材庫。教師應該精選一些效果震撼、明顯,能夠直觀反映中學物理原理的實驗片段,以保證課堂教學的有效性和高效性。

4.2 播放長度需適當

《加油!向未來》作為一檔電視欄目,制作過程中大量嘉賓對話、烘托欄目效果的片段必不可少,因此教師可以選擇提前剪輯或者播放過程中恰當快進等方式，避免課堂進度受到影響。

4.3 安全問題需提防

欄目中的部分實驗會存在安全隱患,比如:魯本斯火焰跳舞、冰凍大蝦滾油鍋、穿越的火焰等,他們或者器材本身有危險性、或者實驗結果不安全,所以在觀看視頻的過程中教師務必提醒學生不可擅自模仿操作,提高大家的安全意識。在欄目中這些實驗都是由專業實驗員進行操作的,周圍人員也佩戴護目鏡等安全設備,但是現實的環境達不到這樣的安全防護級別,切不可一時疏忽釀成大錯。因此,筆者建議在選取資源時盡量避免存在安全隱患的項目,迫不得已就需要教師有意識提醒學生注意安全。

近年來的電視熒屏涌現了許多類似的科學實驗欄目,比如CCTV-2每周六19:30播出的《是真的嗎》、CCTV-10每周日17:15播出的《原來如此》、湖南衛視每周二、三18:00播出的《新聞大求真之求真科學秀》等等,它們吸引了觀眾的目光,對于中學生來說更是益處多多。所以在享受欄目的同時,作為中學物理教師更應該善于洞察這其中蘊含的科學教育價值,思考如何將其有效與中學物理教學結合。

[1] 孫風波.電視欄目引入中學物理教學的探討[J].中學物理教學參考,2015,(4).

[2] 閻金鐸,郭玉英.中學物理教學概論[M].北京：高等教育出版社,2008.

[3] 胡曉琦,吳偉.深挖文本課程資源 打造探究式學習課堂——由“馬德堡半球實驗”的爭議帶來的思考[J].物理教學探討,2016，(7).

[4] 呂致遠.科學與人文——物理教學中如何滲透人文教育[J].內蒙古師范大學學報,2009，(10).