高中物理教學(xué)中對(duì)物理與環(huán)境關(guān)系的連接獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

高中物理教學(xué)中對(duì)物理與環(huán)境關(guān)系的連接獲獎(jiǎng)科研報(bào)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(shí)科學(xué)本質(zhì)，認(rèn)識(shí)科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境之四者關(guān)系的基礎(chǔ)上形成對(duì)科學(xué)和技術(shù)應(yīng)有的正確態(tài)度以及責(zé)任心?！边M(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(duì)物理與環(huán)境之間的關(guān)系本質(zhì)與表現(xiàn)有實(shí)質(zhì)性的理解?；诖?，本文便就“高中物理教學(xué)中對(duì)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(shí)環(huán)境、利用物理實(shí)驗(yàn)改變環(huán)境、利用物理價(jià)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(duì)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(diǎn)，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(yùn)用，而后結(jié)合對(duì)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(duì)物理與環(huán)境進(jìn)行聯(lián)合看待的角度下，展開對(duì)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(shí)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(shí)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(duì)物理概念的剖析，以使其腦海中形成對(duì)環(huán)境事物及環(huán)境本身物理化了的理解，而為之后的對(duì)物理實(shí)驗(yàn)與改變環(huán)境、對(duì)物理價(jià)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(diǎn)與位移》一節(jié)的教學(xué)中，為讓同學(xué)們通過“質(zhì)點(diǎn)”與“位移”此兩個(gè)物理概念以物理的視角認(rèn)識(shí)環(huán)境，我則列舉了研究火車整體運(yùn)動(dòng)的例子與研究航天器運(yùn)行軌道的例子：一列在鐵軌上行駛的火車，它的發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及車輪的運(yùn)動(dòng)很復(fù)雜，但是當(dāng)我們只關(guān)心列車整體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，便可以認(rèn)為列車上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況完全相同，因而可選其上面的任意一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)來代表整輛列車的運(yùn)動(dòng)，即把火車看做是一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn);在研究航天器運(yùn)行軌道時(shí)，由于其大小尺寸相較于其上的各點(diǎn)到地球之間的距離而言亦可以忽略不計(jì)，所以也可以把航天器看做是一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)。借此我引入了“質(zhì)點(diǎn)”概念，并對(duì)其進(jìn)行了這樣的解釋：“質(zhì)點(diǎn)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(yùn)行、列車運(yùn)動(dòng)等案例的現(xiàn)實(shí)環(huán)境與物理概念的講解方式，能夠有效促進(jìn)學(xué)生對(duì)環(huán)境的在物理學(xué)科視角下的認(rèn)識(shí)、對(duì)物理所指向的環(huán)境因素的認(rèn)知，從而完成對(duì)環(huán)境與物理關(guān)系的初步搭建，完成對(duì)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(shí)驗(yàn)改變環(huán)境

在利用物理概念認(rèn)識(shí)環(huán)境之后，在對(duì)物理與環(huán)境關(guān)系的聯(lián)系上，便是對(duì)物理之對(duì)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?yàn)檎n堂條件有限，同學(xué)們?cè)谡n堂上沒有對(duì)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(duì)改變的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)化，即進(jìn)行課堂物理實(shí)驗(yàn)，以建構(gòu)改變環(huán)境的模型。原理為：學(xué)生能夠依據(jù)實(shí)驗(yàn)掌握物理對(duì)環(huán)境進(jìn)行改變的實(shí)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(yùn)用物理改變真實(shí)的大環(huán)境奠定堅(jiān)實(shí)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(shí)驗(yàn)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(jì)沿水平方向拉動(dòng)木塊，當(dāng)木塊開始移動(dòng)時(shí)，記錄下測力計(jì)顯示的數(shù)值，并讓同學(xué)們觀察木塊開始滑動(dòng)時(shí)彈簧測力計(jì)數(shù)值的變化，即變小，而后總結(jié)出“滑動(dòng)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(duì)影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素的實(shí)驗(yàn)探究，并輔以裝滿獲的大貨車急剎車時(shí)的輪胎滑動(dòng)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(dòng)摩擦與滑動(dòng)摩擦之間的大小關(guān)系，依此使同學(xué)們明白運(yùn)用物理科學(xué)對(duì)環(huán)境、對(duì)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(shí)踐，如依據(jù)影響滑動(dòng)摩擦力的因素，設(shè)計(jì)一種可以減小輪胎磨損的方案。

3.利用物理價(jià)值保護(hù)環(huán)境

繼利用物理概念認(rèn)識(shí)環(huán)境、利用物理實(shí)驗(yàn)改變環(huán)境之后，在對(duì)物理與環(huán)境的連接問題上，則當(dāng)落實(shí)到落實(shí)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(diǎn)上。即包括物理科技在內(nèi)的科學(xué)技術(shù)確實(shí)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(duì)其的過分利用使得環(huán)境愈加脆弱，這最終會(huì)讓人類自食其果。所以，教師要在教學(xué)中適時(shí)向?qū)W生滲透“物理科學(xué)確實(shí)能夠創(chuàng)造價(jià)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(shí)，以讓同學(xué)們認(rèn)識(shí)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(shí)，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(duì)應(yīng)的能量之后，我又通過能量釋放后難以回收利用的實(shí)例向同學(xué)們闡述了能量雖然守恒，但它會(huì)在通過各種形式轉(zhuǎn)化到其他物體上之后，會(huì)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(huì)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(duì)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(shí)。

總之，物理學(xué)科是對(duì)環(huán)境的一種