例談物理教學(xué)中文學(xué)資源的開發(fā)與應(yīng)用

(南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院，江蘇 南京 210097)

1 問題的提出

基礎(chǔ)教育的根本目標是促進學(xué)生的全面發(fā)展，僅從文化基礎(chǔ)這一方面來說，學(xué)生的全面發(fā)展應(yīng)包括科學(xué)與人文兩大素養(yǎng)的共同發(fā)展[1]。然而在實際教學(xué)中，由于文理分科制度，學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)的發(fā)展似乎處于相對獨立的狀態(tài)，從而致使學(xué)生發(fā)展片面化。物理課程作為典型的理科課程，著重于對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升，課程內(nèi)容中較少體現(xiàn)人文精神。為了促進學(xué)生的全面發(fā)展，在物理教學(xué)中“如何促進科學(xué)與人文的整合”，是值得物理教師思考的問題。

隨著課程改革的不斷發(fā)展，文學(xué)資源早已應(yīng)用于物理教學(xué)中。利用文學(xué)資源開展物理實踐活動，對于促進學(xué)生全面發(fā)展有著不可或缺的作用。若能以文學(xué)作品為素材，開展物理實踐活動，可創(chuàng)設(shè)人文氣息濃厚的學(xué)習(xí)環(huán)境，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在不斷地探究的過程中逐漸體會到文學(xué)與物理學(xué)科相結(jié)合的魅力。

2 中學(xué)物理教學(xué)中文學(xué)資源的使用情況分析

目前，文學(xué)資源主要以科普讀物和試題素材的形式應(yīng)用于中學(xué)物理教學(xué)，根據(jù)對蘇科版初中物理教材和人教版高中物理教材中文學(xué)資源的使用情況的統(tǒng)計，可以粗略地說明文學(xué)資源在物理教學(xué)中的使用情況，結(jié)果如表1所示。

表1

續(xù)表

通過對初、高中兩套物理教材中文學(xué)資源使用統(tǒng)計可以看出，編者能夠注重科學(xué)與人文的有機結(jié)合。從文學(xué)在教材中分布的欄目來看，文學(xué)主要作為習(xí)題素材來使用。

3 以文學(xué)為主題開展物理實踐活動的實例

3.1 力學(xué)實例

實例1：麻繩提豆腐——提不起來

活動器材：豆腐、粗細不同的細線。

活動過程：先利用單根繩子嘗試將豆腐提起，但由于豆腐過于細嫩、易破碎，無法提起。再嘗試利用多根繩子進行不同組合或者利用不同粗細的繩子將豆腐提起，并開展與該諺語有關(guān)的探究活動。

物理解釋：當壓力一定時，受力面積越小，壓強越大。日常食用的豆腐十分細嫩，僅用一根繩子，由于受力面積過小，壓強過大，豆腐易破碎。但利用多根繩子提起豆腐，則能夠增大豆腐的受力面積，減小壓強，細嫩的豆腐也可以被繩子提起。

簡析：“麻繩提豆腐——提不起來”中所描述的現(xiàn)象對于學(xué)生來說是簡單、易理解的，可在學(xué)生學(xué)習(xí)過有關(guān)壓強部分的知識之后，學(xué)生以此素材開展家庭實驗，通過“探究穩(wěn)定提起豆腐時，豆腐的受力面積為多少”等問題來提升學(xué)生對有關(guān)壓強部分知識的理解與應(yīng)用。用家庭物理實驗替代傳統(tǒng)的習(xí)題訓(xùn)練，學(xué)生不僅能夠自主經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，也能體會到文學(xué)中的科學(xué)性，從而促進學(xué)生將科學(xué)與人文相整合的意識。

實例2：四兩撥千斤

活動器材：繩子。

活動過程：讓兩個力氣較大的男生緊拉繩子的兩端，將繩子拉直。此時力氣較小的女生從繩子的中間部分向第三個方向拉動繩子，則可輕易地將前兩位男生拉動，從而體現(xiàn)了“四兩撥千斤”的效果。

物理解釋：如圖1所示，根據(jù)共點力平衡知識，可以發(fā)現(xiàn)由于兩根繩子之間的夾角較大，則中間施加的拉力遠比兩端拉繩子的力小，因此力氣較小的女生可以輕松地將繩子另兩端力氣較大的男生拉動。

圖1

簡析：組織學(xué)生開展課外拔河比賽，巧用共點力平衡知識，可輕易地改變比賽的結(jié)果。該過程既體現(xiàn)了諺語“四兩撥千斤”的內(nèi)涵，也使得學(xué)生對其中的原理產(chǎn)生好奇，從而激發(fā)學(xué)生自主探究的興趣。在教師適當?shù)闹笇?dǎo)下，學(xué)生自主展開研究性課題，如“定量探究共點力平衡問題”等。在學(xué)生進行課題探究之余，也可鼓勵學(xué)生運用探究所得的結(jié)論，開展家庭物理趣味活動，向父母展示“四兩撥千斤”的效果。學(xué)生在講解的過程中既加深了對物理知識的理解，提高了表達能力，也切身體會到物理學(xué)的實用性。

3.2 光學(xué)實例

實例3：一滴水可見太陽，一件事可見精神

活動器材：吸管、水、智能手機。

圖2

活動過程：利用吸管獲取水滴，將水滴對向太陽，不斷地調(diào)節(jié)人眼和水滴的距離。與此同時，實驗者通過水滴觀察遠處的太陽，仔細觀察水滴中像的大小以及隨著距離調(diào)整的過程中像的大小的變化，最終利用手機拍攝出水滴中的成像(如圖2)。

物理解釋：將水滴作為凸透鏡，利用透鏡成像原理使得遠處的物體能夠在水滴中成像。根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，當物體與水滴之間的距離大于水滴透鏡的2倍焦距時，則可以在另一側(cè)觀察到一個倒立縮小的實像。

簡析：以“一滴水可見太陽，一件事可見精神”作為學(xué)生物理實踐活動的主題，讓學(xué)生在課后動手設(shè)計并完成照片的拍攝。此過程中學(xué)生不僅需要應(yīng)用物理知識，還需要將實踐能力和攝影技巧融入其中，從而確保照片藝術(shù)性和科學(xué)性。隨著智能手機的不斷發(fā)展，微距攝影、高速攝影等專業(yè)攝影技術(shù)也能夠為非專業(yè)人士所用，為學(xué)生物理學(xué)習(xí)提供了更多的途徑。在物理實踐活動中使用智能手機等現(xiàn)代技術(shù)產(chǎn)品，有助于學(xué)生從實踐層面上理解物理與科技的緊密聯(lián)系，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和研究物理的興趣[3]。

3.3 聲學(xué)實例

實例4：開水不響，響水不開

活動器材：鐵架臺、酒精燈、玻璃杯、水、智能手機。

活動過程：用酒精燈加熱水至沸騰，利用手機聲音響度測量軟件記錄該過程中聲音響度的變化。水沸騰前某一分鐘內(nèi)的聲音響度的變化曲線如圖3所示，該段時間內(nèi)聲音響度的均值為33dB。而水在保持沸騰的一分鐘內(nèi)聲音響度的變化曲線如圖4所示，該段時間內(nèi)聲音響度的均值為28dB。通過比較這兩組的變化以及具體的數(shù)值可以證明“開水不響，響水不開”。

圖3

圖4

物理解釋：水沸騰之前，燒杯底部的水溫較高，而水面附近水溫較低。在加熱水的過程中，可以觀察到水中有氣泡產(chǎn)生。氣泡在上升的過程中，由于遇到上方溫度較低的水而產(chǎn)生液化現(xiàn)象，導(dǎo)致氣泡逐漸減小。大量的氣泡在逐漸上升的過程中，氣泡的體積先變大后變小，在水中產(chǎn)生振動而發(fā)聲。當水沸騰時，燒杯中上下水溫相同，上浮的氣泡不僅不會因為液化變小，反而由于水內(nèi)部和表面的劇烈汽化使得氣泡越來越大直至破裂，此時氣泡在水中產(chǎn)生的振動幅度變小，響度也降低[4]。

簡析：以“開水不響，響水不開”為物理實踐活動的主題，鼓勵學(xué)生在開展物理實踐活動中使用現(xiàn)代科技手段。將日常生活經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為定量數(shù)值，使得學(xué)生在感性認識的基礎(chǔ)上，獲得更為理性的理解。文學(xué)的理解和科學(xué)的定量測量的有機結(jié)合，有助于學(xué)生人文素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)的共同發(fā)展。

4 以文學(xué)為主題開展物理實踐活動的優(yōu)勢

4.1 改變習(xí)題訓(xùn)練模式，提升學(xué)生綜合實踐能力

相較于傳統(tǒng)機械的習(xí)題訓(xùn)練，物理實踐活動更加有利于學(xué)生對所學(xué)物理知識的理解和運用。在參與活動的過程中，學(xué)生親身經(jīng)歷了觀察、探究、反思、評價等環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)有助于學(xué)生分析問題、運用知識、動手實驗等綜合能力的提升。

4.2 拓寬物理學(xué)習(xí)空間，提高學(xué)生主體意識和合作意識

物理實踐活動旨在提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，其主要特點是實踐性、開放性、自主性和生成性強。這些特點也就表明了物理實踐活動的開展不能僅限于物理課堂教學(xué)，而應(yīng)該將學(xué)生置身于更加真實的環(huán)境中。在參與實踐活動的過程中，大多數(shù)活動是學(xué)生以小組合作的形式完成的，小組成員需要進行分工以及自主決策、完成活動課題。在不斷合作的過程中，學(xué)生的主體意識和合作意識都能有所提升，

以適應(yīng)現(xiàn)代社會的需要。

4.3 促進人文與科學(xué)融合，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

以文學(xué)為主題開展的物理實踐活動為學(xué)生營造了文學(xué)氣息濃厚的物理學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中既能夠體會到文學(xué)的含義，又能通過親身經(jīng)歷探究活動，感受到科學(xué)探究的魅力。人文與科學(xué)的整合不僅能夠促進學(xué)生人文素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)的共同發(fā)展，還能夠提升學(xué)生對于物理學(xué)習(xí)的興趣，尤其是對那些相對偏文科的學(xué)生而言，充滿文學(xué)氣息的物理課堂更具有吸引力。

[1] 林堅,黃婷.科學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)的整合[J].科普研究,2011,6(2):61-65.

[2] 閻金鐸,郭玉英.中學(xué)物理教學(xué)概論[M].北京:高等教育出版社,2009.

[3] 余峰,陳嫻.試探物理學(xué)習(xí)與攝影結(jié)合的教育價值——以美國中學(xué)物理攝影比賽為例[J].物理教師,2016,37(9):78-85.

[4] 于雪嬌.成語、俗語及古詩詞中的物理教學(xué)資源[D].大連:遼寧師范大學(xué),2012.