夏季云
【關(guān)鍵詞】物理閱讀素養(yǎng);培養(yǎng)策略;教學(xué)探索
《普通高中物理課程標準(2017年版2020年修訂)》中指出:高中物理課程在義務(wù)教育的基礎(chǔ)上,幫助學(xué)生從物理學(xué)的視角認識自然,理解自然,建構(gòu)關(guān)于自然界的物理圖景;引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程,體會科學(xué)研究方法,養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣,增強創(chuàng)新意識和實踐能力;引領(lǐng)學(xué)生認識科學(xué)的本質(zhì)以及“科學(xué)·技術(shù)·社會·環(huán)境”(STSE)的關(guān)系,形成科學(xué)態(tài)度、科學(xué)世界觀和正確的價值觀,為做有社會責(zé)任感的公民奠定基礎(chǔ)。[1]
基于這樣的課程定位,再結(jié)合對核心素養(yǎng)的相關(guān)界定,筆者以為物理學(xué)科閱讀素養(yǎng)是學(xué)生順利完成物理知識學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),是運用物理知識解決問題所必備的對文本、數(shù)學(xué)表達式、圖表、圖象、情境的理解、應(yīng)用、遷移、反思、批判的能力和品格。從物理學(xué)科的角度來看,物理圖景的建構(gòu)、科學(xué)研究方法的掌握、科學(xué)思維的養(yǎng)成等物理素養(yǎng)的培養(yǎng)都離不開學(xué)生閱讀能力的支撐。筆者從自己的實踐出發(fā),提出如下培養(yǎng)策略。
一、注重生活用語與學(xué)科用語的比對
進入高中物理學(xué)習(xí)后,學(xué)生能很直接感受到高中物理與初中物理之間存在顯著差異,語言表達上更加嚴謹,研究的問題從簡單理想情況變得更接近于實際,生活經(jīng)驗時常與所學(xué)的規(guī)律存在沖突,這也是讓部分學(xué)生感到物理難學(xué)的重要因素之一。基于這一認識,筆者認為物理現(xiàn)象的生活化語言的描述對學(xué)生的物理學(xué)習(xí)起了“倒攝抑制”的作用,因此既要讓學(xué)生學(xué)會識別生活化語言與物理學(xué)科用語的區(qū)別,同時又要能用物理的學(xué)科表達來描述物理現(xiàn)象。舉例如下。
情境一(生活表達):格布雷西拉西耶被稱為歷史上最偉大的長跑運動員,在他的職業(yè)生涯中參加過400多次比賽,并且多次打破世界紀錄。他曾是馬拉松、10公里馬拉松、20000米賽跑、半程馬拉松和1小時限時跑世界紀錄的保持者,因而他也被認為是跑得最快的人。
情境二(高中物理學(xué)科表達):圖1是三個質(zhì)點A、B、C 的運動軌跡,三個質(zhì)點同時從N 點出發(fā),同時到達M 點,三個質(zhì)點從N 到M 運動一樣快。
初學(xué)高中物理的學(xué)生容易對上述兩種表達產(chǎn)生認知沖突,覺得難以把握其正確性。為更好地幫助學(xué)生理解問題的本質(zhì),教師此時要讓學(xué)生明白語境的重要性,教會學(xué)生聯(lián)系前后的內(nèi)容來整體把握語言表達的真實意思,學(xué)會從學(xué)科表達的角度來描述并且領(lǐng)會語義的內(nèi)涵。情境一中“跑得最快”的物理學(xué)科表達是指運動軌跡長度與時間比值大的意思,即平時說的路程與時間的比值大,在高中物理學(xué)科表達中的簡單說法是“速率”;情境二中“運動一樣快”是指運動位移與時間比值一樣大的意思,在高中物理學(xué)科表達中的簡單說法是“速度”。在生活中表示運動快慢的用語還有如蹓、滑、奔、甩等,它們通常指速率;描述物體運動快慢的物理學(xué)科表達是速度、速率。此外,諸如緩慢運動、光滑、絕熱膨脹、恰好通過最高點等均是物理學(xué)科用語。
二、注重從現(xiàn)象描述到學(xué)科本質(zhì)表達的訓(xùn)練
我們在教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生從文本表達中以物理學(xué)科特有的視角去發(fā)現(xiàn)規(guī)律,建立物理量間的關(guān)聯(lián),尋找共性的規(guī)律,提煉出最簡潔的學(xué)科表達。
例如:人教版高中物理選修3-2第四章“探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”一節(jié)中有如下3個實驗。(1)如圖2所示,導(dǎo)體AB 做切割磁感線運動時,線路中有電流產(chǎn)生,而導(dǎo)體AB 順著磁感線運動時,線路中無電流產(chǎn)生。
(2)如圖3所示,當(dāng)條形磁鐵插入或拔出線圈時,線圈中有電流產(chǎn)生;但條形磁鐵在線圈中靜止不動時,線圈中無電流產(chǎn)生。
(3)如圖4 所示,將小螺線管A 插入大螺線管B 中不動,當(dāng)開關(guān)S閉合或斷開時,電流表中有電流通過;若開關(guān)S一直閉合,當(dāng)改變滑動變阻器的阻值時,電流表中有電流通過;而開關(guān)一直閉合,滑動變阻器的滑動觸頭不動時,電流表中無電流通過。
教師引導(dǎo)學(xué)生從上述實驗描述中總結(jié)本質(zhì)特征。
實驗(1)的本質(zhì)特征:導(dǎo)體棒切割磁感線運動,引起閉合回路面積發(fā)生變化,產(chǎn)生了感應(yīng)電流。實驗(2)的本質(zhì)特征:磁鐵插入或拔出線圈時,引起線圈中的磁場變化,產(chǎn)生了感應(yīng)電流。實驗(3)的本質(zhì)特征:開關(guān)閉合、斷開、滑動變阻器的滑動觸頭移動時,A 線圈中電流變化,從而引起穿過B 線圈的磁場變化,產(chǎn)生了感應(yīng)電流。
之后教師再引導(dǎo)學(xué)生用一個物理量來描述三個實驗的本質(zhì)特征。學(xué)生不難發(fā)現(xiàn),產(chǎn)生感應(yīng)電流時有效面積與磁場強弱發(fā)生變化,與這兩個量都相關(guān)的物理量是磁通量,最后就得出結(jié)論——閉合回路的磁通量發(fā)生了變化會產(chǎn)生感應(yīng)電流。
從上述探究不難發(fā)現(xiàn),我們對物理現(xiàn)象的描述多是形象化的,為了更好地從物理學(xué)科深刻認識物理規(guī)律,需要在理解現(xiàn)象的基礎(chǔ)上進行概括性表達,突出物理學(xué)科的本質(zhì)特征。通過這一訓(xùn)練可以培養(yǎng)學(xué)生的反思、批判等方面的閱讀素養(yǎng),加深對規(guī)律認識的深刻性。
三、注重對圖象(形)的識別、轉(zhuǎn)化、推斷等訓(xùn)練
數(shù)形結(jié)合的實質(zhì)是將抽象的數(shù)學(xué)語言與直觀的圖形結(jié)合起來,使抽象思維和形象思維結(jié)合起來。這一思想在高中物理學(xué)習(xí)中具有重要意義,高中物理概念、物理規(guī)律更加抽象、難懂,概念和規(guī)律之間的聯(lián)系更加復(fù)雜多變,借助數(shù)學(xué)圖象、幾何圖形,往往能使復(fù)雜的問題簡單化,抽象的問題具體化,解題思路直觀化,解題過程簡單化。
為更好應(yīng)用圖象的功能,必須要認識圖象中點、線、面、截距的意義。[2]例如“面”的意義:一是圖線與坐標軸所圍的“面積”,它表示相關(guān)的過程,如a-t 圖象中,圖線與坐標軸所圍“面積”表示速度;F-L 圖象中,圖線與坐標軸所圍“面積”表示力F 做的功;v-t 圖象中,圖線與坐標軸所圍“面積”表示位移;I-t 圖象中,圖線與坐標軸所圍“面積”表示流過導(dǎo)體的電荷量等。二是圖線上某一點的坐標與坐標軸所圍的“面積”,它表示相關(guān)的狀態(tài)量,如U-I 圖象中,圖線上任一點到坐標軸的垂線與坐標軸所圍的“面積”等于對應(yīng)狀態(tài)的電功率。通過上述訓(xùn)練能培養(yǎng)學(xué)生對圖象(形)語言的識別、轉(zhuǎn)化的閱讀素養(yǎng),讓學(xué)生學(xué)會物理現(xiàn)象的數(shù)學(xué)表達。
情境三:高一學(xué)習(xí)運動學(xué)后常常遇到如下問題。如圖5所示為甲、乙、丙三個物體的“位移-時間”圖象,那么,三個物體的位移大小關(guān)系是,路程關(guān)系是,平均速度的關(guān)系是。
學(xué)生極易誤認為丙的路程大于乙的位移,理由是丙是曲線,軌跡長度大。事實上錯誤的根源是學(xué)生對x-t 圖象的意義沒有弄清楚,把圖象與圖形混為一談,丙實際上做的是單方向直線運動,只不過是變速運動而已,因而位移的大小等于路程,因而乙、丙二個物體的路程一樣。學(xué)生出現(xiàn)錯誤的根源是圖象與圖形的混淆,本質(zhì)上是對圖象和圖形呈現(xiàn)的意義不清,體現(xiàn)了學(xué)生圖象和圖形閱讀素養(yǎng)的不足。
四、對數(shù)學(xué)方程式(結(jié)論)在物理應(yīng)用中的工具性解讀訓(xùn)練
現(xiàn)實中有的學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)得很好,物理成績卻很一般,原因是學(xué)生不能很好地建立起物理與數(shù)學(xué)的關(guān)聯(lián),不能自覺運用數(shù)學(xué)的工具性,沒能理解數(shù)學(xué)結(jié)論與物理實際的差異性。
情境四:同一水平面上有A、B 兩輛玩具汽車,相距s=7m,A 在后B 在前,A 以vA=4m/s向右做勻速直線運動,此時B 的瞬時速度為vB=10m/s,方向也向右,同時啟動剎車裝置,以大小為2m/s2的加速度做勻減速直線運動。從此位置開始計時,A 追上B 所需時間為。
很多學(xué)生不假思索,直接應(yīng)用勻變速運動規(guī)律,從數(shù)學(xué)的角度想當(dāng)然地認為,當(dāng)兩者位移相同時就會相遇,事實上該情景是不會真實發(fā)生的。因為在實際操作中,B 不可能出現(xiàn)反向運動。通過這種訓(xùn)練能培養(yǎng)學(xué)生的閱讀批判素養(yǎng),彰顯對物理學(xué)科的本質(zhì)特征的理解。
綜上,根據(jù)新版課標的精神,物理高考必將發(fā)生相應(yīng)變革,即從知識、能力考查向?qū)W科素養(yǎng)考查的轉(zhuǎn)變。為落實閱讀理解能力的考查要求,在教學(xué)過程中要順應(yīng)時代潮流,強化學(xué)生獲取信息、處理信息、信息應(yīng)用能力的培養(yǎng),提升學(xué)生物理閱讀素養(yǎng)。我們堅信好的物理閱讀素養(yǎng)一定會在高考中及未來成長中發(fā)揮積極的作用。