基于新課程標(biāo)準(zhǔn)談高中物理新教材中理論聯(lián)系實際的具體體現(xiàn)

陳 林 桑芝芳

(蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 江蘇 蘇州 215000)

2017年底教育部頒布了《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》.新課程標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)調(diào)“教師應(yīng)鼓勵并引導(dǎo)學(xué)生基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)解決生活中的問題”“應(yīng)用物理知識解決具體問題應(yīng)結(jié)合具體的實際情境”等[1].新人教版高中物理教材中較好地體現(xiàn)了這些要求，本文基于新課程標(biāo)準(zhǔn)談人教版高中物理新教材中理論聯(lián)系實際的具體體現(xiàn).

1 引入問題 聯(lián)系實際

要想真正地啟發(fā)學(xué)生的思考,就要想辦法引領(lǐng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)實際有用的問題.而問題是否聯(lián)系實際，能否引發(fā)學(xué)生的思考則是學(xué)習(xí)能否有意義進(jìn)行的關(guān)鍵所在.筆者研究新教材時，發(fā)現(xiàn)新教材中較原教材增加了一個“問題”欄目，即在每節(jié)內(nèi)容開始前創(chuàng)設(shè)一個情境問題，以引發(fā)學(xué)生對將要學(xué)習(xí)內(nèi)容的思考[2].這些問題都是學(xué)生在生活實際中可能遇到的、可以引起他們興趣的、可以引發(fā)他們主動思考的問題.

例如，必修第一冊第一章前4節(jié)的“問題”分別是“如何準(zhǔn)確描述玩耍的孩童、行駛的汽車、翱翔的雄鷹的運(yùn)動”“如何準(zhǔn)確描述行駛在長安街上汽車的位置”“如何描述在操場上比賽跑步得快慢”(如圖1所示)、“如何比較汽車與火車加速得快慢”等問題.這些問題都與學(xué)生的實際生活緊密相關(guān),學(xué)生會感到比較熟悉、親切,愿意進(jìn)行探討.

圖1 運(yùn)動員在比賽中奔跑

再如，必修第一冊第四章第5節(jié)的“問題”是“列車進(jìn)站時如何做到準(zhǔn)確地停靠在對應(yīng)車門的位置”(如圖2所示).

圖2 列車進(jìn)站

這個問題在生活中經(jīng)常遇到，不僅是列車，對于地鐵、公交汽車學(xué)生們也常有類似的問題.這些問題可以極大地引起他們的興趣，引發(fā)他們主動聯(lián)系所學(xué)過的牛頓運(yùn)動定律進(jìn)行分析、解決，做到學(xué)以致用，培養(yǎng)他們用理論解決實際問題的能力.

2 分析的實例聯(lián)系實際

教材在分析具體問題、學(xué)習(xí)相關(guān)概念和規(guī)律時,舉了很多學(xué)生常見的實例[3].例如,在學(xué)習(xí)必修第一冊“力的合成和分解”時,教材安排了學(xué)生提水和吊燈的兩個實例如圖3和4所示.在學(xué)習(xí)必修第二冊“運(yùn)動的合成與分解”內(nèi)容時,教材特意以例題的方式分析了顧客在商場中的步行樓梯和自動扶梯上運(yùn)動，誰先到達(dá)樓上的問題.在學(xué)習(xí)“圓周運(yùn)動”中線速度與角速度的關(guān)系時,教材分析了學(xué)生日常生活中常見到的自行車齒輪的運(yùn)動問題，說明齒輪與鏈條的運(yùn)動關(guān)系，如圖5所示.這些實例的分析可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)他們對科學(xué)的親切感、培養(yǎng)他們將已有知識遷移到實際問題中的能力.

圖3 木桶所受拉力示意圖

圖4 吊燈所受拉力示意圖

圖5 自行車的齒輪與鏈條

3 概念與規(guī)律的應(yīng)用聯(lián)系實際

概念、規(guī)律的習(xí)得要分析實際的問題,同樣,概念、規(guī)律的應(yīng)用也應(yīng)該是研究實際的問題,而且應(yīng)該是學(xué)生熟悉的,或者是聽過、見過的實際問題,這樣學(xué)生才會覺得所學(xué)的內(nèi)容有意義、有親近感.例如,在必修第一冊第一章第3節(jié)應(yīng)用運(yùn)動學(xué)規(guī)律研究實際問題時,教材特意安排了分析航空母艦上艦載機(jī)起降的問題(如圖6所示).雖然學(xué)生在生活中幾乎不可能見到真正的航空母艦和艦載機(jī)，但是大多數(shù)學(xué)生都會在電視上、網(wǎng)絡(luò)上、報紙雜志上見過這個場景.因此，這個問題是有意義的.

圖6 航空母艦上艦載機(jī)起降

再如，必修第一冊第四章第6節(jié)應(yīng)用超重和失重的相關(guān)知識解決實際問題時,教材安排了電梯加速上升時，如何計算人對電梯的壓力的問題，如圖7所示.這些概念、規(guī)律在實際問題中的應(yīng)用,有利于學(xué)生進(jìn)一步理解相關(guān)的物理觀念,也有利于解決問題能力的提高.

圖7 電梯加速上升

4 習(xí)題的設(shè)計聯(lián)系實際

由于高中物理所涉及的研究對象比較簡單,多是只可以看成質(zhì)點(diǎn)的物體，物體的運(yùn)動不涉及轉(zhuǎn)動等[4].這就導(dǎo)致學(xué)生所見到和研究的問題多半是物塊、小球等.這類經(jīng)過抽象的問題過多,就會導(dǎo)致學(xué)生自己建模、解決實際問題的能力低下.為克服這類問題,教材在習(xí)題部分，盡可能多地選擇了那些中學(xué)可研究的實際問題[5].例如,必修第一冊第二章第2節(jié)習(xí)題安排了“嫦娥三號”登月探測器平穩(wěn)落月過程中到達(dá)月面的速度問題，如圖8所示.第三章“復(fù)習(xí)與提高”B組習(xí)題中安排了空調(diào)架受力問題，并且增加了“改變斜梁長度，但O的位置不變，橫梁仍水平，此時橫梁和斜梁對O點(diǎn)的作用力大小將如何變化？”的問題，如圖9所示.第四章“復(fù)習(xí)與提高”B組習(xí)題中安排了用手機(jī)拍攝系有細(xì)繩的圓珠筆的照片來測地鐵加速度等問題，如圖10所示.在整個必修系列3冊書中的練習(xí)題中，有50%以上是聯(lián)系實際的.

圖8 “嫦娥三號”登月探測器平穩(wěn)落月

圖9 空調(diào)架

圖10 加速運(yùn)動的地鐵中懸掛的圓珠筆

5 STSE欄目的設(shè)計聯(lián)系實際

強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)和社會三者(STS)相互聯(lián)系的觀點(diǎn)一直是物理科學(xué)教育的一個重點(diǎn).例如，在原教材必修一第一章第3節(jié)的STS欄目中，安排的是“速度與現(xiàn)代社會”的介紹，展示了隨著社會的發(fā)展人們使用的交通工具的變化，促進(jìn)學(xué)生更好地理解速度這一概念與社會的聯(lián)系.

新課程標(biāo)準(zhǔn)在“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”素養(yǎng)中包含科學(xué)態(tài)度、科學(xué)本質(zhì)、社會責(zé)任和STSE等要素，要求學(xué)生“通過物理學(xué)習(xí)認(rèn)識科學(xué)的本質(zhì)，認(rèn)識科學(xué)技術(shù)社會環(huán)境之間的聯(lián)系，增強(qiáng)學(xué)生環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的意識，提升其社會責(zé)任感.” 新教材中，在原STS欄目的基礎(chǔ)上設(shè)置了STSE欄目，增加了“環(huán)境”這一維度，引發(fā)廣大師生對當(dāng)下地球環(huán)境惡化、能源開發(fā)對環(huán)境造成的影響的思考，有利于“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”這一核心素養(yǎng)的培養(yǎng).

例如，在物理必修第三冊第十一章第1節(jié)的STSE“電動汽車中的電池”,其鋰離子電池原理示意圖如圖11所示.既提到了當(dāng)下的環(huán)境問題、能源問題，又聯(lián)系實際生活中逐漸普及的電動汽車，在加深學(xué)生對電源與電流的理解的同時，又促進(jìn)學(xué)生用聯(lián)系生活、社會、環(huán)境的觀點(diǎn)看待物理問題.

圖11 電動汽車中的電池原理解釋

6 結(jié)束語

新教材從各個方面進(jìn)行理論聯(lián)系實際，提出的“問題”、設(shè)計的習(xí)題、分析的實例等都具有很強(qiáng)的導(dǎo)向作用.因此,在平時教學(xué)中要注意基于新課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)注新教材中的實際問題，培養(yǎng)學(xué)生能正確地從實際問題中抽象出物理模型的能力，靈活運(yùn)用所學(xué)知識解決實際問題的能力.并且讓學(xué)生在高中物理的學(xué)習(xí)中不再感到物理“空洞”“無用”，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展.