基于校本課程培養學生物理興趣的課堂實踐

陳玉 陳許生

摘 要：校本課程是新課改過程中的一項重要內容，是每個學科都應該積極鉆研和實踐的課程。文章通過調查其他學校物理校本課程的開展情況，總結出物理類校本課程分為物理學史、物理實驗、物理電影以及物理方法四大類。文章作者結合所任教學校的實際教學情況，基于物理電影提出了“觀影悟理”這一課程的開發與實踐，目的是提高學生學習物理的興趣和主動性。該課程的實施使學生懂得利用相關物理知識來解釋影視中的科學現象，提高了學生對物理學科的興趣。

關鍵詞：校本課程;物理電影;科學思維;物理興趣

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 收稿日期：2019-11-28 文章編號：1674-120X（2019）36-0086-02

校本課程的開設是學校教學改革中的重大舉措，深受學生們的喜愛和期待，也適應素質教育的需求。物理是自然科學的基礎，需要大量的人才投入學習和研究中，而在現行中學中普遍存在物理難學、學生畏懼物理學科的現象。在新高考選課走班的背景下，物理學科也遇到了新的挑戰，很多學校學生初選物理的比例不足百分之五十，學校需要做大量的工作才能讓更多的人改選物理。

這讓物理教師們也開始思考如何進行教學設計才能提高學生學習物理的興趣，使校本課程不拘泥于課程和考綱，給師生更廣闊的天地去探究和實踐。

一、物理類校本課程的類別及內容

在大量調查中，很多學校都做了各種嘗試，例如，北京師范大學附屬中學開設了“趣味物理實驗”“物理拓展實驗”，使學生在原有物理學習的基礎上，實驗能力和科學探究素質等方面都有所提高，進一步豐富學生的課外物理知識，還開設了物理競賽輔導，以滿足競賽班的研究需求;天津南開中學的張光辰老師開設了“電影中的物理學”課程;重慶巴蜀中學開設了“物理與生活”“更高更妙的物理”“物理學史趣聞”“魔術中的物理”“高中物理學中的科學方法”課程;等等。

綜上可知，物理類的校本課程可分為四個方向：物理學史、物理實驗、物理電影以及物理方法。

物理學史類的校本課程主要涉及物理學科的發展與由來，現行教材中追溯到亞里士多德的年代，人們對物理的認知基本上是源于經驗總結。人們對事物的發展和變化的新認知總會存在與前人的總結、定論相違背的地方，由此，教師可以舉出很多這方面的故事，讓學生們了解物理是一門在科學家們敢于質疑和敢于創新中不斷發展的學科，也讓學生們的人文知識得到積累。在講授物理學的發展時，還可以插入前沿物理、諾貝爾物理學獎內容，讓學生感受到物理學科的探究是無窮無盡的。

物理實驗類的校本課程主要是以實驗為主，基于生活的素材開發的一些有趣的實驗，可以讓學生們感受到物理源于生活，只要會思考、會動手，就能去發明創造，激發學生的創造力。同時，在開展實驗的時候，教師還可以以實驗室的儀器為基礎，給學生一些設計性實驗，讓學生動手自己去設計實驗報告，并完成實驗內容，培養學生思考和解決問題的能力。另外，還可以給學生演示一些具有視覺沖擊效果的實驗，激發學生的好奇心，讓學生喜歡實驗。

物理電影類的校本課程主要以科幻電影為主，如教師選擇一些適合的電影，將電影完整地播放給學生觀看，然后就電影中的一些片段進行講解，還可以給學生補充與片段相似的生活情境，讓學生思考這些片段的真實性，并用物理知識進行分析，讓學生能夠有理有據地用邏輯語言去闡述。

物理方法類的校本課程主要是總結物理里所用到的一些方法，讓學生做專題性的訓練，培養學生的科學思維能力。在物理學科中用到的方法有很多：排除法、微元法、圖像法、假設法、類比法、整體隔離法、逆向思維法、單位代入法、特殊值代入法等。部分學生通過校本課程，可以強化解題思維，增強學習能力。

這四類的物理校本課程可以滿足學生的各種需求，但前提是教師要精心地去準備，每一類的校本課程教學需要大量的知識儲備，需要教師們發揮集體的力量不斷去鉆研、去磨合，才能讓校本課程有深度、有廣度、有科學性、有趣味性。

二、基于科幻電影品悟物理原理的課堂實踐

2019年春季學期，在學校大力鼓勵教師研發校本課程，為高一選修課做準備的背景下，筆者積極研發并申請加入研發校本課程的隊伍中來，開設了一門“觀影悟理”的物理學課程。本課程內容分為六個部分，前五個部分就電影的場景談論力學、熱學、機械振動、光學、電磁學、天文物理、前沿物理相關內容，第六個部分基于電影中出現的場景結合所學物理知識，需要動手或動腦地去設計實驗或理論推導驗證它的真實性，計劃24節課，每節課就一個電影中的片段進行講授，這可培養學生的批判性思維。筆者期望通過這次校本課程開闊學生的視野，培養學生的科學思維和能夠進行科學論證的能力，能激發學生學習物理的興趣，希望學生能將研究影視作品物理現象的方法遷移到生活中來，解釋生活中的物理現象，解決生活中的物理問題。

在天文物理篇，筆者先讓學生了解宇宙的起源以及天體的演化過程。宇宙是由大約200億年前發生的一次大爆炸形成的，了解宇宙大爆炸理論;不同質量的恒星在演化的最后階段會形成白矮星、中子星、黑洞，了解黑洞產生的原因。再播放《星際穿越》，解釋電影中出現的蟲洞、白洞、五維空間等現象，學生會發現物理知識與電影的結合點。在這個模塊，筆者還播放了《地心引力》，這部電影與物理必修二第六章“萬有引力與航天”結合得特別緊密，對電影中的很多現象，學生基本上都可以用物理知識進行解釋，也看到了在太空中失重的情景，宇航員都飄浮在空中，只能依靠推進器前進，一旦脫離了航天器則會非常危險，同時，還看到了太空垃圾給航天器帶來的危害，對航天有了新的認識。

在力學篇，筆者播放了《蜘蛛俠2》，其中有一個鏡頭是蜘蛛俠憑一己之力使一輛火車停了下來，筆者讓學生們自己把這個場景抽象成一個簡單的物理模型，學生們需要自己查火車的運行速度、質量、摩擦因數，“在特定的時間內火車要停下來，蜘蛛俠必須要給出多大的阻力才可以，普通人能夠做到嗎？”讓學生去驗證思考。

在前沿物理篇，筆者播放了《阿凡達》，電影里面有很多石頭山懸浮的場景，其在電影里面的設定是超導現象。基于這點，筆者給學生科普了超導的特性，讓其了解現實中超導材料是在低溫條件下能出現超導電性的物質，超導材料最獨特的性能是電能在輸送過程中幾乎不會損失;了解超導材料對現代文明社會中的科學技術產生的深刻影響：超導電纜、超導計算機、超導磁懸浮列車。超導成材研究、超導理論研究的廣泛深入的開展將會改變人們的生活。

在第六個部分，關于驗證電影的物理現象的真實性中，筆者播放了《少年方世玉》中的一個場景，方世玉在賽跑中，辮子飛起來保持了斜向上的狀態。由此可以讓學生結合自己實際跑步去思考：辮子能飛成水平直或是斜向上嗎？通過建立如下模型（見下圖），把辮子想象成一個用繩子系住的小球，僅在拉力和重力的作用下，小球不可能斜向上飛起，由此可知，電影中的場景是特效，不具有真實性。

三、校本課程的實踐反思

本學期開設的校本課程“觀影悟理”，學生報名積極，且課堂參與度高。在這六個模塊中，力學和天文物理學這兩個模塊中運用物理學解釋電影中的現象的效果很好，這與學生的知識儲備有很大關系，在高一上學期和高一下學期，物理課程的主要教學內容為力與運動，尤其是春季學期就從“萬有引力與航天”開始進行講授，所以，在播放這兩個模塊的電影時，學生感受頗深。光學模塊的特效非常引人注目，但高一學生所具備的光學知識僅僅局限于光的折射和反射，不能進行深入分析，涉及全息成像、紅外線、激光這些內容時，需要筆者去科普。在前沿物理模塊，學生對新型材料表現出極大的好奇心，超導體在完全抗磁性時表現出來的量子鎖定狀態，使物體懸浮在空中時，學生很是驚奇。再將電影中的情景抽象成物理模型進行探究時，部分學生難以達到課堂要求，這部分內容對學生建模能力要求較高，但通過幾次練習以后，學生基本能了解整個建模分析的過程。

在課程考核時，六個小組都選擇了相應的電影進行分析、報告。做得最好的兩個小組，一是分析物理電影《流浪地球》，依據牛頓第二定律分析地球加速時的加速度，以及衛星的發射與變軌的速度;為了移動地球，地球人建造了萬臺超級聚變發動機，這些發動機噴射火焰產生推力推動地球，這正是動量守恒定律中的應用——反沖運動;影片中還提到地球發動機的能量核反應中的核聚變。二是基于《蜘蛛俠》分析生活中的物理現象，分析了酷炫的動作、攀爬特技，揭秘蛛絲游蕩中的粘連能力：了解到范德瓦爾斯力是存在于中性分子或原子之間的一種弱的電性吸引力，不光可以爬墻壁，還能用它粘東西，主要原理其實是分子間的相互作用力;還從動能與勢能、機械能守恒的角度分析了蜘蛛俠的動作，讓人耳目一新。

雖然物理校本課程是以電影分析為主，但是筆者偶爾還加入了物理實驗來模擬電影中的場景，能感覺到實驗對學生的吸引力。所以，在開設物理學科的校本課程時，教師可以嘗試融入多種元素，這既能開闊學生的視野，又能激發學生的求知欲和好奇心。

參考文獻：

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