張雁

摘 要：教育具有終身性，教育與個人生活共始終。學(xué)校教育對學(xué)生影響深遠(yuǎn)，在平時的教學(xué)中，教師應(yīng)該深度挖掘教材，注意科學(xué)精神的熏陶和科學(xué)方法的滲透，為學(xué)生終身發(fā)展奠基。

關(guān)鍵詞：教材；科學(xué)精神；科學(xué)方法；終身發(fā)展

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1992-7711（2018）09-076-2

當(dāng)代科學(xué)知識迅猛增加，學(xué)校的教學(xué)時間有限，為了提高效率，這就需要教師對教材進(jìn)行深度挖掘，將科學(xué)精神、態(tài)度和方法顯性化和有條理地提煉出來，有機地融入知識傳授過程中，從而為學(xué)生終身發(fā)展奠基。

一、基于最近發(fā)展區(qū)，培養(yǎng)學(xué)生的提問精神

學(xué)貴有疑，有疑才有思，有思才有問，有問才有悟。培養(yǎng)學(xué)生的提問精神，有利于學(xué)生養(yǎng)成創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神。問題導(dǎo)入可以培養(yǎng)學(xué)生的提問精神，當(dāng)然，課堂問題的提出應(yīng)建立在學(xué)生認(rèn)知水平的“最近發(fā)展區(qū)”，使學(xué)生所提的問題具有實際價值。

例如在進(jìn)行“光電效應(yīng)的實驗規(guī)律”教學(xué)時，傳統(tǒng)的做法是先介紹什么是光電效應(yīng)，然后分析給光電管分別加正向電壓和反向電壓時，光電流的變化情況，從而引出飽和電流、截止頻率和遏制電壓的概念。這種教學(xué)方法以教師為主體，扼殺了學(xué)生主動思考、積極提問的過程。筆者對這部分的教學(xué)進(jìn)行了改進(jìn)，如下所示：

師：通過演示實驗我們已經(jīng)了解什么是光電效應(yīng)，對于光電效應(yīng)，同學(xué)們想知道些什么呢？

生：發(fā)生光電效應(yīng)有沒有什么條件？有多少光電子從金屬表面逸出？光電子從金屬表面逸出時有沒有初速度？初速度能測量嗎？……

師：首先我們來解決第一個問題“發(fā)生光電效應(yīng)的條件”，同學(xué)們猜想一下可能跟哪些因素有關(guān)？

生：光的顏色、強弱和金屬材料。

師：在研究“發(fā)生光電效應(yīng)的條件”和三個因素的關(guān)系時，應(yīng)該采用什么方法？

生：控制變量法。

師：請同學(xué)們設(shè)計實驗過程。

……

師：接下來我們研究第二個問題“有多少光電子從金屬表面逸出”，怎樣計數(shù)呢？

生：將鋅板和銅網(wǎng)與電流表連接，用紫外線照射鋅板，通過電流表讀數(shù)可以知道單位時間鋅板上產(chǎn)生的光電子個數(shù)。

師：按學(xué)生的想法連接電路，電流表無示數(shù)，讓學(xué)生討論原因并進(jìn)行實驗的改進(jìn)。

生：光電子數(shù)量太少，電流表不靈敏，換靈敏電流計；空氣分子阻礙電子向銅網(wǎng)運動，應(yīng)該在真空環(huán)境實驗；失去電子的鋅板帶正電，把電子又吸回板中去了，應(yīng)該給電子加上電壓，幫助電子遠(yuǎn)離鋅板。

師：根據(jù)同學(xué)們的分析，我們設(shè)計如圖所示的電路實驗，光電管中被抽成真空，雙刀雙擲開關(guān)往上打。通過實驗發(fā)現(xiàn)存在飽和電流I飽，若電子電量為e，怎么表示單位時間產(chǎn)生的光電子個數(shù)呢？

生：N=I飽e

師：接下來我們解決第三個問題“光電子從金屬表面逸出時初速度是多少”，請同學(xué)們想想有什么辦法。

生：將以上電路的開關(guān)往下打，即給光電管中的電子加上減速電壓，若減速電壓為零，電流表有示數(shù)，說明光電子有初速度。當(dāng)減速電壓達(dá)到某個值時，電流表示數(shù)恰好減為零，說明電子到A板時剛好減速為零。

師：使電子剛好減速到零的電壓叫遏制電壓。設(shè)電子質(zhì)量為m，電子電量為e，遏制電壓為UC，求電子從K極板逸出時的初速度v是多少？

生：eUC=12mv2

由于學(xué)生已經(jīng)具備了從動力學(xué)和功能關(guān)系兩個角度分析帶電粒子在電場中運動的知識，基于這樣的“最近發(fā)展區(qū)”，筆者讓學(xué)生對“光電效應(yīng)”提出自己想了解的問題，以問題為引導(dǎo)，利用已有知識，逐步解決問題，化被動接受為主動探究，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得良好的效果。

二、整合教材，顯性化物理方法

現(xiàn)行高中物理教材只是依照學(xué)科知識為中心的邏輯結(jié)構(gòu)編寫的，而物理思想方法如“時空觀”、“平均思想”、“系統(tǒng)思想”、“假設(shè)實驗推理法”、“逆向法”、“類比法”等，都被淹沒在知識的海洋中。要讓這些有價值的物理思想方法“浮出水面”，唯一的途徑就是將這些隱性的物理思想方法作為教學(xué)內(nèi)容的一部分，明朗、顯性、有條理地提出來，有機地融入知識的傳授過程中去。

例如在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”中，應(yīng)用了“假設(shè)實驗推理法”，具體過程為：1.根據(jù)生活經(jīng)驗得出“力越大、質(zhì)量越小，物體的加速度越大”的結(jié)論；2.猜想加速度與力、質(zhì)量的數(shù)學(xué)關(guān)系；3.采用控制變量法，設(shè)計實驗；4.記錄數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理，分別作“a-F、a-F2、a-F3……圖”或“a-1M、a-1M2、a-1M3……圖”；5.根據(jù)圖象確定加速度與力、質(zhì)量的數(shù)學(xué)關(guān)系。這種研究方法在高中物理教材中出現(xiàn)了很多次，筆者在隨后的物理教學(xué)中，每遇到這種物理方法都采取顯性化，前后呼應(yīng)，不斷強化，使學(xué)生認(rèn)識到“假設(shè)實驗推理法”是研究陌生事物的科學(xué)方法。于是在“探究功與速度變化的關(guān)系”時，筆者根據(jù)“假設(shè)實驗推理法”，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理，并將該實驗和“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的設(shè)計思想進(jìn)行類比。

除了顯性化相同的物理思想方法，將應(yīng)用同一方法的知識進(jìn)行類比總結(jié)，筆者還挖掘教材，引導(dǎo)學(xué)生將該種方法主動應(yīng)用到物理知識中去。例如在進(jìn)行《行星的運動》教學(xué)時，筆者針對開普勒第三定律設(shè)計了一個“探究行星運動半長軸與公轉(zhuǎn)周期的關(guān)系”的實驗，具體做法如下：1.假設(shè)開普勒已經(jīng)證明了行星運動的周期與除半長軸以外的量無關(guān)，展示第谷關(guān)于太陽系八大行星的公轉(zhuǎn)周期和半長軸的數(shù)據(jù)，讓學(xué)生定性分析兩者的關(guān)系；2.讓學(xué)生猜想a和T的數(shù)學(xué)關(guān)系；3.根據(jù)猜想選擇數(shù)據(jù)處理的方法，用Excel分別作“T-a、T-a2……圖”；4.分析圖象，發(fā)現(xiàn)“T-a圖”是斜率增大的曲線，“T-a2圖”是斜率減小的曲線，猜想T和a的關(guān)系應(yīng)該介于兩者之間；5.猜想滿足線性關(guān)系的可能是“T-a32、T-a1.1、T-a1.2……”，分別用Excel作圖，發(fā)現(xiàn)“T-a32圖”為過原點的直線；6.得出結(jié)論T∝a32。

[參考文獻(xiàn)]

[1]A·愛因斯坦，L·莫菲爾德.物理學(xué)的進(jìn)化[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1962.

[2]任用鐳.物理學(xué)科還應(yīng)該教給學(xué)生什么——結(jié)合實例談物理學(xué)科核心素養(yǎng)如何達(dá)成.中國教育報課程周刊，2016（07）.