T型教學法促進學生物理核心素養的培養

曾哲

(武漢市青山區武鋼三中 湖北 武漢 430000)

物理教學不能僅是傳遞知識，而更應該注重物理思想的傳授與培養.不能授之以“魚”，應該授之以“漁”.有了科學的思想和方法才能促進學生獨立思考，培養創造性思維，超脫教科書之外，進行發現和發明.

1 從物理學發展史到物理學核心素養——T型思維

回顧物理學發展史，早在2 000多年前，亞里士多德、阿基米德等一批科學家就開始了對自然現象的觀測，總結了杠桿原理等實驗規律.

16-17世紀，伽利略和牛頓等人在前人總結的實驗規律的基礎上，進行深入理解，提出力學理論，其理論計算預測的結果與實驗相一致.首先建立了實驗觀測和理論分析計算相結合的研究方式.1687年，《自然哲學的數學原理》的出版標志著現代意義的物理學正式誕生.而創立于17世紀的牛頓力學被廣泛應用于紡織業、造船等工程技術，大大推動了社會發展.生產條件的便利反過來進一步推動了科學研究的探索.

18-19世紀，工程上對蒸汽機等熱機的應用，又迫使人們對熱的問題進行深入研究.人們對永動機實驗的探索，引發了熱力學理論的巨大發展.

19世紀初，人們已經知道電流能產生磁場，基于理論猜想電同樣能生磁，英國科學家法拉第對此進行了大量實驗.之后麥克斯韋在法拉第電磁感應實驗的基礎上深入理解并提出了麥克斯韋電磁理論，預言了電磁波的存在，之后被赫茲發現.電磁學的發展導致發電機和無線電通信的誕生.電磁現象被廣泛應用，電話和電報等發明進一步加速了人與人之間的交流從而進一步促進理論的發展.

20世紀以后，人們通過認識微觀世界的規律，更有力地推動了技術進步，反過來也進一步推進了理論和實驗的發展.對原子分子物理學和光學現象的應用，引發了原子鐘、激光和光纖通信等技術的發明.光纖網是互聯網的物理載體，更進一步互聯世界，促進了理論的交流.對固體中電子運動現象的研究與應用，引發了半導體工業的誕生、計算機的發明.計算機的發明進一步為理論計算提供了有效手段.對微觀粒子的實驗，使人們更進一步認識微觀粒子的現象和規律，進行應用后制造出了更加高能的粒子對撞機，為更深入的微觀粒子現象的探索提供了實驗基礎.

筆者對物理學史進行提煉總結，提出如圖1所示的T型思維.

圖1 T型思維導圖

其強調科學的目標是對自然界人類未知的探索，而非“終極理論”.更準確的理論計算所進行的預言對實驗進行的指導，從而更精確的實驗測量導致對未知實驗現象的發現，在發現新的實驗現象后進行應用而產生發明，最終推動人類生活的改善和人類文明的進步.相對體育的口號以“更高、更快、更強”來表現體育精神，筆者提出以“實驗測量更精確、理論計算更準確、應用范圍更廣泛”來表現科學的思想方法.

2 T型教學法的具體內容

T型教學法的具體內容是以T型思維為核心，將其融入具體的教學工作.

首先在初中與高中階段第一課(前言課)，將如圖1所示的T型思維圖介紹給學生，使學生對科學技術有正確的思想觀念，人類生活的改善來源于發現了新的實驗現象從而對新發現的實驗現象進行應用產生的發明.并明確告知學生，中學和本科階段學習人類已知的實驗現象，研究生階段需要自己運用科學的思想方法探索發現和發明創造.

而在后序的具體教學過程中，時刻告知學生自己正在進行的是T型思維的哪一個箭頭，如圖2所示.需向學生明確實驗告訴我們自然界是怎樣的，是探索未知.實驗結論分為定性實驗結論、半定量實驗結論和定量實驗結論.

圖2 T型教學法的4個箭頭

學生自己嘗試回答為什么有這些實驗現象，努力理解這些實驗現象，而產生理論.

在獲得實驗現象是怎樣的、理解為什么有這樣的實驗現象之后，自己嘗試聯系生活尋找生活已有的應用，或自己努力嘗試應用實踐.

若教科書中并沒有展現其中某個箭頭，擁有T型思維的學生會自己思考補全，進行主動創造.即使教科書T型思維的4個箭頭都給予充分討論，學生也可努力思考更精確的測量方法、更準確的理論計算，更廣泛的應用嘗試，進行探究式學習和科技創新.

3 T型教學法在中學物理教學中的實踐

下面以人教版八年級上“凸透鏡成像的規律”一課為例具體實踐T型教學法.

3.1 實驗

首先通過教材中如圖3所示的實驗裝置進行演示實驗.學生自己獲得實驗數據.

圖3 探究凸透鏡成像規律的實驗裝置

學生自己去分析數據，嘗試自己去獲得實驗結論.

在學生自己分析實驗數據時，注意引導學生對定性實驗結論、半定量實驗結論、定量實驗結論進行區分.

定性實驗結論是所成清晰像的像距v和物距u有關.

半定量實驗結論是(以下用f表示焦距)

(1) 在u2f時，成倒立縮小的實像.u越小，v越大，放大率越大；

(2) 在2fuf時，成倒立放大的實像.u越大，v越小，放大率越大；

(3) 在u

在分別獲得定性實驗結論、半定量實驗結論、定量實驗結論之后，需進一步引導學生認識3個實驗結論的關系.可引導學生自行進行推導，是否定量實驗結論完全覆蓋了半定量實驗結論(半定量實驗結論是否可由定量實驗結論導出).

3.2 理論

學生在做完實驗后肯定會感到困惑，為什么會有這些實驗現象.

可在此時傳遞科學的思想方法，實驗就是一種獲得我們未知自然現象的過程.而這些自然現象有時候并不被人類徹底理解，從何而來.

對于學有余力的學生，可以進一步指導其閱讀相關文獻資料[1].或教師基于凸透鏡的3條典型光線的幾何，數學上導出凸透鏡成像規律的定量實驗結論.但需注意向學生明確這樣的導出運用了哪些理論假設和近似.

3.3 應用

引導學生聯想生活中是否已有這些實驗現象的應用(照相機、投影儀、放大鏡)，提升學生的發散性思維.

是否可以把這些實驗現象主動運用到生活中，提升學生的創造性思維.

4 總結

T型教學法可以讓學生很快地去掌握科學本質，理解科學技術前進的方向.

在教學中深度融合T型教學法，可以促進學生物理核心素養的養成.有了科學的T型思維，可以在教科書的基礎上，促進學生知識的自我生成，能使教學工作不完全拘泥于教科書，更能促進學生的創造性，帶給學生更大的學習興趣和學習動力.

致謝：感謝中國科技大學張永德教授和曹利明教授對筆者在物理理論上以及趙政國教授和鄢文標副教授在物理實驗上的指導.