防疫題材走進物理課堂 融合教學培養核心素養

陳 穎

(江蘇省姜堰第二中學 225500)

隨著新課程的不斷深化與發展，《普通高中物理課程標準(2017版)》對物理課堂教學提出新的要求，倡導物理課堂教學中借助于真實情境構建物理概念與模型，探究物理規律與內涵，進而提升解決實際問題的能力.在教學實踐中，不少物理教師以情境引入課堂教學，但是課堂教學的效率比較低，特別是教學細節的處理不夠流暢與細膩.實踐表明，在物理教學中實施融合教學，有助于提升學生綜合素養能力，主要是從物理真實情境出發，物理核心概念入手，以問題導向的方式，融合學科多個核心素養串聯相關概念，激發學生學習物理的興趣和思維能力，啟迪學生的綜合能力與智慧，落實物理學科核心素養.融合教學具有“廣角度、低難度、多維度”的顯著特點，這也是一線教師樂于運用融合教學的重要原因之一.所謂的廣角度是指，在物理真實情境中進行融合教學能夠實現已學知識、技能與現學知識、技能的融會貫通，促進學生物理知識結構的形成.所謂的低難度是指，融合教學中細化物理知識的內容與結構，構建日常生活情境，分解物理學習內容的難度梯度，讓學生容易接受，樂于接受所學知識，讓學生在日常生活經驗中獲得對物理知識的理解，學會運用科學的思維方法解決物理實際問題.所謂的多維度是指，在物理課堂教學中融合多種教學方法，采取多種教學手段，教師引導學生借助活動展示、辯論交流等方式進行有效教學，讓學生在活動中充分展示自身才能，讓學生主動參與教學活動之中，讓學生在實踐活動中獲得物理素養和能力的提升.本文筆者以“防疫題材”(三種測溫設備)融合物理課堂教學為探究載體，采取理論與實際案例相結合的方式，充分體現融合教學的“廣角度、低難度、多維度”的三個特征，旨在拋磚引玉，以期引起教育同仁的進一步探究與思考.

1 以“水銀體溫計”進行教學，凸顯融合教學的“廣角度”

水銀體溫計是日常生活中常見的醫用測溫儀器，具有測量精度高、攜帶方便等特點；這種溫度計的讀數涉及光學、熱學和運動學等知識，這也是學生難以掌握讀數技巧的重要原因.筆者在此教學中，以多元視角進行融合教學，體現融合教學的“廣角度”.

問題1：水銀體溫計測量體溫的原理是什么？溫度是如何顯示的？

物理教師依據水銀體溫計實物進行教學，引導學生從玻璃管、水銀泡等部位依次觀察與分析，讓學生了解水銀泡是測溫的重要部分，水銀泡與人體接觸足夠時間后，兩者達到熱平衡，即溫度相等，在此過程中，水銀泡內的水銀溫度升高熱脹冷縮，水銀泡體內的水銀溢出進入玻璃管內進而呈現溫度讀數.此教學過程中，物理教師可以引導學生分析、回憶熱平衡的知識，讓學生達成溫故而知新的效果.

問題2：水銀體溫計與人體接觸是否能改變人體的溫度？水銀熱脹冷縮使得體溫計有讀數，在此過程中玻璃管為什么沒有膨脹？

根據已學知識，兩個冷熱程度不同的物體相互接觸達到熱平衡時兩個物體的溫度相等(Q吸=Q放即c1m1Δt1=c2m2Δt2).體溫計測量的是人體的溫度，兩者存著一定的矛盾.水銀與人體(大部分是水)比熱容不同，水的比熱容大于水銀，人的質量遠大于水銀泡質量，顯然人體的溫度改變微乎甚微；在測量的過程中玻璃管溫度也升高膨脹，但是膨脹的系數不同，所以玻璃管變化不明顯.

問題3：水銀體溫計的讀數方式如何？讀數過程中涉及的光學知識如何？

教學實踐中，物理教師引導學生進行實踐操作，讓學生自己測量體溫自己讀讀數，讓學生在實踐中獲得讀數的技巧和方式(垂直于溫度計讀數)；學生根據初中光學知識，根據事先準備好的白紙上劃出折射光路圖，引導學生再次回顧折射定律.

問題4：水銀體溫計的讀數如何恢復“零點”的？

物理教師可以直接利用體溫計實物教學，也可以利用測量視頻進行教學，物理教師可以事先錄制實驗操作視頻，通過觀察比較容易明白體溫計測溫結束后水銀很快就會收縮.學生觀察到玻璃管與水銀泡之間的細管部分，水銀難以直接靠自身的重力流入至水銀泡內，根據平時生活經驗，學生都知道通過甩動使得讀數“歸零”.引導學生觀察水銀泡與玻璃管之間存著一段細彎，使得玻璃管中的水銀不會自動流入水銀泡.當然也可以引導學生從理論上進行分析為何用甩的方式進行恢復“零點”，此時物理教師引導學生從運動和相互作用的角度進行分析，最終獲得理論上的理解，讓學生感受到成功的喜悅.

問題5：水銀體溫計利用“甩動恢復”的方式中涉及哪些物理知識與規律？

物理教師可以引導學生嘗試利用圓周運動知識進行闡釋，不少學生能意識到“離心運動”本質——提供的合外力小于需要的向心力.

2 以“手持式測溫儀”進行教學，凸顯融合教學的“低難度”

自從2019年底新冠疫情暴發以來，測溫工作是每個班級每位學生必備事件，學校為每個班級提供手持式測溫儀器，該儀器上存著“表面”和“體溫”兩種模式；某同學出于好奇心，拿著測溫儀給自己手腕測溫數為26.5，此時圍觀的學生都感到驚訝，其中有學生發現測量儀器上的模式是“表面”，調整“體溫”模式后，再次測量變為33.2.物理教師可以借助于此案例進行教學設計，培養學生科學探究、科學思維與表達的能力，充分體現融合教學的“低難度”.

問題1：手持式測溫儀中“表面”和“體溫”兩個模式的內涵？

根據中文字面意思，“表面”是指皮膚外表層的溫度，“體溫”是人體的實際溫度；物理教師可以引導學生思考為何兩個模式溫度不同.這一過程實際上是讓學生回顧熱學的熱傳遞規律，幫助學生認識“表面”溫度遠低于人體正常體溫的原因；手持式測溫儀與待測部位之間的距離不同，最后呈現的溫度讀數不同，顯然測溫距離是一個變量，此實驗中學生也進一步理解控制變量在物理實驗教學中的靈活運用.

問題2：手持式測溫儀中“表面”和“體溫”兩個模式之間的關系？

為了探究兩個模式之間的關系，教師可以引導學生進行實驗操作：在測量距離、面積相同的情況下，采取兩種不同模式，在不同部位進行分別測量，得出一系列如表1數據.

表1

問題3：上述表格中呈現的數據，是否可以利用函數關系進行表達？

物理教師可以利用excel軟件進行數據關系表達，在軟件中輸入數據，利用軟件中擬合功能呈現圖像，進而得出“表面”和“體溫”兩種模式之間的函數關系式：y=0.7839x+12.088(x-“表面”，y-“體溫”)，如圖1.

圖1

問題4：手持式測溫儀在測量過程中涉及的物理原理是什么？

在探究手持式測溫儀的原理方面，物理教師可以利用儀器說明書進行教學，通過對說明書內容的解說，學生初步了解原理是紅外線測溫.此時，教師引導學生利用網絡資源收集資料，弄清“什么是紅外線？物體輻射紅外線的特點什么？”等問題；在這過程中學生對紅外線獲得深入的理解，無形中學生探究科學知識的能力、自主學習的能力獲得提升.

3 以“紅外線熱成像測溫儀”進行教學，凸顯融合教學的“多維度”

情境教學是落實學生學科核心素養的重要手段，在物理課堂教學中，物理教師構建圖像展示的情境，引導學生進行辨析，學生在原有的知識基礎上進行分析與思考，讓學生在探究過程中提升分析、辯證能力，進而實現融合教學的“多維度”.

問題1：照片中如何體現溫度的高低？

在實際課堂教學過程中，物理教師呈現如圖2所示的黑白圖片，引導學生觀察圖片中人物各部分的顏色分布情況，讓學生判別黑色、白色代表的溫度情況，經過分析和討論：顏色越黑代表溫度越低，顏色越淺代表溫度越高.

圖2

問題2：照片中能否判斷天氣情況？

在物理課堂中，要求學生根據圖片判斷天氣情況，看似與物理課堂教學無關；但是此問題的提出能夠激發學生的探究興趣；各個小組的學生都能說點自己的思想和方法；有的學生根據人物是否打傘判斷是否下雨，有的學生根據衣服上斑點的顏色深淺判斷溫度的高低，進而確定是否有雨滴落在衣服上.這樣的過程培養學生的證據意識.

問題3：紅外線熱成像測溫儀是如何識別、確定人臉位置？如何測體溫？

常用的智能手機上都有人臉的識別功能，學生都知道識別物體時都有一個識別框.對于人臉位置的識別且測體溫，學生對此比較感興趣.我們教師可以借此進行引導，要求各學習小組課外收集資料進行探究其中內涵與實質，讓學生更多的了解人臉識別技術，讓學生感受科學技術的先進性，激發學生物理學習的動力.

總而言之，形式新穎的融合教學是學生喜愛、老師樂用的教學形式，在問題導向下的融合教學是提升物理核心素養的重要平臺，作為一線的高中物理教師，應該根據自身教學實踐，收集各種教學資源與素材，多視角、多維度、多方式開展行之有效的融合教學，從物理核心素養“物理觀念、科學探究、科學思維、科學態度與責任”等維度進行思考，精心設計融合教學的創新形式，進而實現物理學科核心素養的真正落地.