《加油！向未来》融入中学物理教学的实施建议

杜 一

(南京师范大学教师教育学院,江苏 南京 210097)

《加油！向未来》融入中学物理教学的实施建议

杜 一

(南京师范大学教师教育学院,江苏 南京 210097)

近年来,越来越多的科学实验进入电视栏目，不仅丰富了电视荧屏,而且在公民科普教育方面发挥了重要作用。这其中不乏有许多精彩内容可作为课程资源引入到中学物理教学中，本文以《加油!向未来》为例,阐述将科学实验栏目合理、有效地引入教学中的策略,针对操作过程中的注意事项提出了相关建议。

中学物理教学;课程资源;《加油!向未来》

1 《加油!向未来》概述

《加油!向未来》是央视打造的大型科学实验栏目,自2016年7月3日开播以来,好评如潮。11期栏目累计呈现了66个实验,其中的31个与中学物理紧密相关，如第3期中呈现了“液氮彩色云”，实验员将液氮倒入盛有各式蔬菜瓜果的盆中,此时盆内外烟雾缭绕,新鲜瓜果已经被冻住,现场食用别有一番风味,产生这种现象的原因就是液氮的沸点极低,足以将蔬菜瓜果迅速冷冻。

这类蕴含丰富科学知识的实验在该栏目中比比皆是,对于学生而言,观看电视无疑成了绝佳的学习机会。因此,教师应大力挖掘这些潜在的课程资源,将其融入中学物理教学中,还学生一个充满趣味性、探究性的课堂。下面,笔者将对《加油!向未来》中呈现的一个典型对抗性实验进行具体分析。

2 “利用吸尘器攀爬玻璃墙”实验赏析

在第6期的录制现场出现了两堵玻璃墙,高达5.5米,这里要开展的是一个科学对抗性实验——利用吸尘器攀爬玻璃墙。

如图1所示,每名参赛队员穿戴两台改装后的吸尘器,它们分别连接一个吸盘,吸盘的手柄处设有装置的开关,下方连接脚踏板。队员脚踩踏板、手握吸盘,通过对装置的控制,快速攀爬到顶端,率先抵达5.5米处的队伍获胜。

图1

这一比赛巧妙地运用了大气压强的原理，队员打开吸尘器开关,玻璃墙和吸盘之间的空气便会被吸走,内外压强差使得吸盘被牢牢地压在墙上,由此产生的摩擦力足以能够承受人的体重,这样人就不会滑落。断开开关,玻璃墙和吸盘之间不断充气,压强差逐渐减小,压力、摩擦力也随之减小,人就可以轻松地将吸盘拿开。由此可见,该比赛不仅是力量的对抗,更是一场智慧的较量。

在证明大气压强存在时,教师通常会采用传统的课堂素材——“家用吸盘挂钩”,然而,生活中的吸盘挂钩经常掉落,这对于缺乏感性认识的八年级学生来说,容易产生对大气压强存在与否的怀疑。在这种情况下,教师不妨引入上述实验视频,震撼的效果会让学生深刻地感受到大气压强的存在,可活跃气氛、改善教学效果。

3 科学实验栏目引入中学物理课堂的建议

科学实验栏目经过深度挖掘可以成为优质的课程资源,弥补传统课堂素材中存在的不足。那么,如何有效地将其融入中学物理教学中呢？下面笔者就以《加油!向未来》为例，提出以下建议。

3.1 创设教学情境

兴趣是最好的老师,学生全身心投入学习的必要前提就是充满兴趣和求知欲,而《加油!向未来》中的许多场景都可以成为良好的教学情境,笔者对这些实验进行了梳理,具体内容见表1。

表1 适用于激发学生学习兴趣的科学实验

例如第1期栏目中呈现的“人体大摆球”实验,有极高的惊险系数。主持人坐上大摆球后被吊到八米高空,另一人坐在完全对称的位置上,完成摆球摆动实验。根据能量守恒定律可知,当大摆球摆动时,如果势能和动能完全转化,摆球将击中对称位置上毫无保护的人,但由于空气阻力和装置摩擦力的存在,能量将被消耗一部分,对面位置上的人理应安然无恙。验证过程惊险刺激,给学生带来的视觉冲击将深深吸引他们全身心的参与课堂教学。

能量守恒的内容抽象难懂,引入该实验会大大减少学生的畏难情绪。然而在教室里百分百还原操作并不现实,我们可以简化模型,用一根足够长的绳子拴住石块,在对面完全对称的位置上放一块橡皮泥,释放石块后,观察橡皮泥的形状变化,当实验发现橡皮泥完好无损时,学生会由于好奇争相动手尝试并思考如果石块位置高一点会怎样？低一点又如何？经过亲身体验,学生的感性认识增强,这会为后面的教学奠定良好的基础。

3.2 编制习题

练习是知识运用的主要方式、教学评价的重要手段。针对物理习题目前存在的模式化、脱离现实等倾向,人们开始重视情境化试题的命制。《加油!向未来》中有许多吸人眼球的情境与我们的生活联系密切,将其稍加改造,可改编成情境性很强的习题供学生练习，以巩固所学知识。笔者对这些实验进行了梳理,具体内容见表2。

表2 适用于编制习题的科学实验

比如在第1期中出现的“浪漫的秋千”这一实验可改编成一道有关大气压强的估算题:如图2、3所示,两个成年人可以安全地坐在由三只高脚杯吊起的秋千上,逐一敲碎杯子,试估算最少几只高脚杯可以成功地吊起两个成年人？

图2

长期以来,通过“题海战术”学生被训练成做题机器,问题解决能力得不到提高,究其原因就是教学与实际生活相距甚远。而《加油!向未来》提供的素材和资源可供教师深度挖掘,改编习题,有效解决上述问题。

图3

3.3 提高中学物理课堂的人文性

在科学教育中渗透人文教育,培养学生人文素养,已经成为当今科学教育教学改革的重要课题。将物理教学与人文教育有效融合可以彰显人文关怀、提高学生的学习兴趣，笔者对栏目中可以充当这一角色的实验进行了梳理,见表3。

表3 适用于提高课堂人文性的实验内容

第1期栏目中呈现了“神奇的悬浮”实验,泡沫碗、气球环等我们熟悉的物品在鼓风机的作用下,可以悬浮起来,这是伯努利原理的体现。科学博士在解释悬浮现象产生原因的同时,重点提到地铁站站台上的那根安全黄线的缘由,如果列车经过站台没有停车,那么此处的空气流速就会极大,压强极小,就会把人朝车的方向吸过去,有潜在的危险性。

这些不经意的情景隐含着丰富的物理知识与安全常识,该栏目饱含浓厚的人文情怀,这也启发教师可以精选同类型的实验,在教授课堂知识的同时积极寻求其与社会、文化之间的联系,提高学生理论联系实际的能力,体现科学课堂的人文关怀。

4 科学实验栏目引入中学物理教学的注意事项

《加油！向未来》中的物理教育资源非常丰富且珍贵,适当地将其引入到课堂中会显著提高教学效果。然而在引入之前需要教师做好准备工作,以免在教学环节中出现问题。

4.1 实验筛选需谨慎

《加油!向未来》中有两类实验在引入时需慎重考虑。一类是夹杂着“科里奥利力”“转动惯量”等大学物理知识的实验,另一类是与现实脱节的材料、资源,这些都不能够入选融入课堂教学的素材库。教师应该精选一些效果震撼、明显,能够直观反映中学物理原理的实验片段,以保证课堂教学的有效性和高效性。

4.2 播放长度需适当

《加油!向未来》作为一档电视栏目,制作过程中大量嘉宾对话、烘托栏目效果的片段必不可少,因此教师可以选择提前剪辑或者播放过程中恰当快进等方式，避免课堂进度受到影响。

4.3 安全问题需提防

栏目中的部分实验会存在安全隐患,比如:鲁本斯火焰跳舞、冰冻大虾滚油锅、穿越的火焰等,他们或者器材本身有危险性、或者实验结果不安全,所以在观看视频的过程中教师务必提醒学生不可擅自模仿操作,提高大家的安全意识。在栏目中这些实验都是由专业实验员进行操作的,周围人员也佩戴护目镜等安全设备,但是现实的环境达不到这样的安全防护级别,切不可一时疏忽酿成大错。因此,笔者建议在选取资源时尽量避免存在安全隐患的项目,迫不得已就需要教师有意识提醒学生注意安全。

近年来的电视荧屏涌现了许多类似的科学实验栏目,比如CCTV-2每周六19:30播出的《是真的吗》、CCTV-10每周日17:15播出的《原来如此》、湖南卫视每周二、三18:00播出的《新闻大求真之求真科学秀》等等,它们吸引了观众的目光,对于中学生来说更是益处多多。所以在享受栏目的同时,作为中学物理教师更应该善于洞察这其中蕴含的科学教育价值,思考如何将其有效与中学物理教学结合。

[1] 孙风波.电视栏目引入中学物理教学的探讨[J].中学物理教学参考,2015,(4).

[2] 阎金铎,郭玉英.中学物理教学概论[M].北京：高等教育出版社,2008.

[3] 胡晓琦,吴伟.深挖文本课程资源 打造探究式学习课堂——由“马德堡半球实验”的争议带来的思考[J].物理教学探讨,2016，(7).

[4] 吕致远.科学与人文——物理教学中如何渗透人文教育[J].内蒙古师范大学学报,2009，(10).