高中物理教學(xué)中對物理與環(huán)境關(guān)系的連接獲獎科研報告

高中物理教學(xué)中對物理與環(huán)境關(guān)系的連接獲獎科研報告摘

要：物理研究源于生活環(huán)境又作用于生活環(huán)境，而與環(huán)境之間存在千絲萬縷的關(guān)聯(lián)。所以，以“在認(rèn)識科學(xué)本質(zhì)，認(rèn)識科學(xué)·技術(shù)·社會·環(huán)境之四者關(guān)系的基礎(chǔ)上形成對科學(xué)和技術(shù)應(yīng)有的正確態(tài)度以及責(zé)任心。”進(jìn)行定義的“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”亦便成為高中物理學(xué)科的核心素養(yǎng)之一。以此為目標(biāo)，學(xué)生則首先當(dāng)對物理與環(huán)境之間的關(guān)系本質(zhì)與表現(xiàn)有實質(zhì)性的理解。基于此，本文便就“高中物理教學(xué)中對物理與環(huán)境關(guān)系的連接”話題做出分立：利用物理概念認(rèn)識環(huán)境、利用物理實驗改變環(huán)境、利用物理價值保護(hù)環(huán)境此三大方面的闡述。

關(guān)鍵詞：高中物理;物理與環(huán)境;關(guān)系連接

在高考背景下，在對高中物理進(jìn)行教學(xué)的過程中，教師往往習(xí)慣于將提升學(xué)生的物理做題水平作為唯一或者最主要的教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)側(cè)重點，卻忽略了真正的素質(zhì)教育所倡導(dǎo)的以“素養(yǎng)”、“素質(zhì)”提升為目的的教學(xué)理念，即使學(xué)生超脫于做題而能得以站在更高、所視內(nèi)容更廣闊的視角看待學(xué)科的本質(zhì)、存在、發(fā)展與運用，而后結(jié)合對學(xué)科內(nèi)容的學(xué)習(xí)，形成更寬廣的學(xué)科格局。而此亦便是科學(xué)的物理教學(xué)改革所當(dāng)朝向的方向，即在對物理與環(huán)境進(jìn)行聯(lián)合看待的角度下，展開對二者關(guān)系的連接，具體的連接方式則可為以下三種。

1.利用物理概念認(rèn)識環(huán)境

物理科學(xué)與環(huán)境的第一重直接關(guān)系便是：在物理科學(xué)中，環(huán)境是具有物理屬性的，即是被物理化了的，而以物理概念的形式體現(xiàn)出來。因此，以讓學(xué)生認(rèn)識物理視角下的環(huán)境屬性、認(rèn)知環(huán)境中的物理元素為目的，教師則當(dāng)重視對物理概念的剖析，以使其腦海中形成對環(huán)境事物及環(huán)境本身物理化了的理解，而為之后的對物理實驗與改變環(huán)境、對物理價值與改變環(huán)境此兩重關(guān)系的研究奠定基礎(chǔ)。

例如：在《質(zhì)點與位移》一節(jié)的教學(xué)中，為讓同學(xué)們通過“質(zhì)點”與“位移”此兩個物理概念以物理的視角認(rèn)識環(huán)境，我則列舉了研究火車整體運動的例子與研究航天器運行軌道的例子：一列在鐵軌上行駛的火車，它的發(fā)動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)及車輪的運動很復(fù)雜，但是當(dāng)我們只關(guān)心列車整體的運動時，便可以認(rèn)為列車上各點的運動情況完全相同，因而可選其上面的任意一點的運動來代表整輛列車的運動，即把火車看做是一個有質(zhì)量的點;在研究航天器運行軌道時，由于其大小尺寸相較于其上的各點到地球之間的距離而言亦可以忽略不計，所以也可以把航天器看做是一個有質(zhì)量的點。借此我引入了“質(zhì)點”概念，并對其進(jìn)行了這樣的解釋：“質(zhì)點概念不適用于所有的情況，即其適用與否由問題的性質(zhì)所決定?！边@樣的連接如航天器運行、列車運動等案例的現(xiàn)實環(huán)境與物理概念的講解方式，能夠有效促進(jìn)學(xué)生對環(huán)境的在物理學(xué)科視角下的認(rèn)識、對物理所指向的環(huán)境因素的認(rèn)知，從而完成對環(huán)境與物理關(guān)系的初步搭建，完成對學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)的初步培育。

2.利用物理實驗改變環(huán)境

在利用物理概念認(rèn)識環(huán)境之后，在對物理與環(huán)境關(guān)系的聯(lián)系上，便是對物理之對環(huán)境的改變的關(guān)注。但這是一種理想化的物理教育憧憬，因為課堂條件有限，同學(xué)們在課堂上沒有對環(huán)境進(jìn)行直接改變的空間，這便需要將這種改變的要求降低、對改變的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)化，即進(jìn)行課堂物理實驗，以建構(gòu)改變環(huán)境的模型。原理為：學(xué)生能夠依據(jù)實驗掌握物理對環(huán)境進(jìn)行改變的實際方法，讓學(xué)生在形成看待環(huán)境的物理視角基礎(chǔ)上，為其未來的運用物理改變真實的大環(huán)境奠定堅實的能力和方法基礎(chǔ)。

例如：在《摩擦力》一節(jié)的講解中，我則和同學(xué)們共同展開了如下的實驗探究：將一木塊放在一塊平整的水平木板上，利用彈簧測力計沿水平方向拉動木塊，當(dāng)木塊開始移動時，記錄下測力計顯示的數(shù)值，并讓同學(xué)們觀察木塊開始滑動時彈簧測力計數(shù)值的變化，即變小，而后總結(jié)出“滑動摩擦力小于最大靜摩擦力”的結(jié)論。之后我還和同學(xué)們共同采用控制變量法進(jìn)行了對影響滑動摩擦力大小的因素的實驗探究，并輔以裝滿獲的大貨車急剎車時的輪胎滑動摩擦等的案例，以讓同學(xué)們掌握摩擦規(guī)律，明晰依據(jù)摩擦規(guī)律可以干預(yù)摩擦變量等的原理。繼之此后，我還以軸承之例證明滾動摩擦與滑動摩擦之間的大小關(guān)系，依此使同學(xué)們明白運用物理科學(xué)對環(huán)境、對人類生活確有的改變功能，并讓學(xué)生在課下利用此物理原理進(jìn)行相關(guān)實踐，如依據(jù)影響滑動摩擦力的因素，設(shè)計一種可以減小輪胎磨損的方案。

3.利用物理價值保護(hù)環(huán)境

繼利用物理概念認(rèn)識環(huán)境、利用物理實驗改變環(huán)境之后，在對物理與環(huán)境的連接問題上，則當(dāng)落實到落實到物理學(xué)科核心素養(yǎng)和新課程標(biāo)準(zhǔn)中提到的關(guān)于環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展這一點上。即包括物理科技在內(nèi)的科學(xué)技術(shù)確實作為第一生產(chǎn)力存在，但其始終是一把雙刃劍，它幫助人類挖掘地球資源，方便人類生活，提高人類生活質(zhì)量，但人類對其的過分利用使得環(huán)境愈加脆弱，這最終會讓人類自食其果。所以，教師要在教學(xué)中適時向?qū)W生滲透“物理科學(xué)確實能夠創(chuàng)造價值來提升生活環(huán)境質(zhì)量，但這種提升持續(xù)性的前提條件為在環(huán)境承受能力的限度內(nèi)”的意識，以讓同學(xué)們認(rèn)識到物理與環(huán)境的另一種聯(lián)系，即需正確發(fā)揮物理的作用，以進(jìn)行環(huán)境保護(hù)。

例如：在《能源與可持續(xù)發(fā)展》一節(jié)的教學(xué)中，在講解了能量守恒定律與聲、光、電、熱、磁等能量之間的相互轉(zhuǎn)化的知識，并讓同學(xué)們知道人類生活生產(chǎn)可以依據(jù)需要自由擇取相對應(yīng)的能量之后，我又通過能量釋放后難以回收利用的實例向同學(xué)們闡述了能量雖然守恒，但它會在通過各種形式轉(zhuǎn)化到其他物體上之后，會發(fā)生相較于原本的能量發(fā)生的可利用與不可利用能量的變化，而能量的耗散會使環(huán)境溫度升高，從而導(dǎo)致全球變暖，全球變暖的結(jié)果則是有些生物的滅絕、人類壽命的縮短等。除卻此，我還利用多媒體像同學(xué)們展示了極地地區(qū)近年來溫度變化與海平面高度變化圖表，以深化其對物理科學(xué)與環(huán)境之間在環(huán)境保護(hù)維度上的關(guān)系的理解、激發(fā)其環(huán)境保護(hù)意識。

總之，物理學(xué)科是對環(huán)境的一種