以教材为依托 为学生的终身发展奠基

张雁

摘 要：教育具有终身性，教育与个人生活共始终。学校教育对学生影响深远，在平时的教学中，教师应该深度挖掘教材，注意科学精神的熏陶和科学方法的渗透，为学生终身发展奠基。

关键词：教材；科学精神；科学方法；终身发展

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2018）09-076-2

当代科学知识迅猛增加，学校的教学时间有限，为了提高效率，这就需要教师对教材進行深度挖掘，将科学精神、态度和方法显性化和有条理地提炼出来，有机地融入知识传授过程中，从而为学生终身发展奠基。

一、基于最近发展区，培养学生的提问精神

学贵有疑，有疑才有思，有思才有问，有问才有悟。培养学生的提问精神，有利于学生养成创新意识和创新精神。问题导入可以培养学生的提问精神，当然，课堂问题的提出应建立在学生认知水平的“最近发展区”，使学生所提的问题具有实际价值。

例如在进行“光电效应的实验规律”教学时，传统的做法是先介绍什么是光电效应，然后分析给光电管分别加正向电压和反向电压时，光电流的变化情况，从而引出饱和电流、截止频率和遏制电压的概念。这种教学方法以教师为主体，扼杀了学生主动思考、积极提问的过程。笔者对这部分的教学进行了改进，如下所示：

师：通过演示实验我们已经了解什么是光电效应，对于光电效应，同学们想知道些什么呢？

生：发生光电效应有没有什么条件？有多少光电子从金属表面逸出？光电子从金属表面逸出时有没有初速度？初速度能测量吗？……

师：首先我们来解决第一个问题“发生光电效应的条件”，同学们猜想一下可能跟哪些因素有关？

生：光的颜色、强弱和金属材料。

师：在研究“发生光电效应的条件”和三个因素的关系时，应该采用什么方法？

生：控制变量法。

师：请同学们设计实验过程。

……

师：接下来我们研究第二个问题“有多少光电子从金属表面逸出”，怎样计数呢？

生：将锌板和铜网与电流表连接，用紫外线照射锌板，通过电流表读数可以知道单位时间锌板上产生的光电子个数。

师：按学生的想法连接电路，电流表无示数，让学生讨论原因并进行实验的改进。

生：光电子数量太少，电流表不灵敏，换灵敏电流计；空气分子阻碍电子向铜网运动，应该在真空环境实验；失去电子的锌板带正电，把电子又吸回板中去了，应该给电子加上电压，帮助电子远离锌板。

师：根据同学们的分析，我们设计如图所示的电路实验，光电管中被抽成真空，双刀双掷开关往上打。通过实验发现存在饱和电流I饱，若电子电量为e，怎么表示单位时间产生的光电子个数呢？

生：N=I饱e

师：接下来我们解决第三个问题“光电子从金属表面逸出时初速度是多少”，请同学们想想有什么办法。

生：将以上电路的开关往下打，即给光电管中的电子加上减速电压，若减速电压为零，电流表有示数，说明光电子有初速度。当减速电压达到某个值时，电流表示数恰好减为零，说明电子到A板时刚好减速为零。

师：使电子刚好减速到零的电压叫遏制电压。设电子质量为m，电子电量为e，遏制电压为UC，求电子从K极板逸出时的初速度v是多少？

生：eUC=12mv2

由于学生已经具备了从动力学和功能关系两个角度分析带电粒子在电场中运动的知识，基于这样的“最近发展区”，笔者让学生对“光电效应”提出自己想了解的问题，以问题为引导，利用已有知识，逐步解决问题，化被动接受为主动探究，提高了学生的学习兴趣，取得良好的效果。

二、整合教材，显性化物理方法

现行高中物理教材只是依照学科知识为中心的逻辑结构编写的，而物理思想方法如“时空观”、“平均思想”、“系统思想”、“假设实验推理法”、“逆向法”、“类比法”等，都被淹没在知识的海洋中。要让这些有价值的物理思想方法“浮出水面”，唯一的途径就是将这些隐性的物理思想方法作为教学内容的一部分，明朗、显性、有条理地提出来，有机地融入知识的传授过程中去。

例如在“探究加速度与力、质量的关系”中，应用了“假设实验推理法”，具体过程为：1.根据生活经验得出“力越大、质量越小，物体的加速度越大”的结论；2.猜想加速度与力、质量的数学关系；3.采用控制变量法，设计实验；4.记录数据，进行处理，分别作“a-F、a-F2、a-F3……图”或“a-1M、a-1M2、a-1M3……图”；5.根据图象确定加速度与力、质量的数学关系。这种研究方法在高中物理教材中出现了很多次，笔者在随后的物理教学中，每遇到这种物理方法都采取显性化，前后呼应，不断强化，使学生认识到“假设实验推理法”是研究陌生事物的科学方法。于是在“探究功与速度变化的关系”时，笔者根据“假设实验推理法”，引导学生进行实验设计和数据处理，并将该实验和“探究加速度与力、质量的关系”的设计思想进行类比。

除了显性化相同的物理思想方法，将应用同一方法的知识进行类比总结，笔者还挖掘教材，引导学生将该种方法主动应用到物理知识中去。例如在进行《行星的运动》教学时，笔者针对开普勒第三定律设计了一个“探究行星运动半长轴与公转周期的关系”的实验，具体做法如下：1.假设开普勒已经证明了行星运动的周期与除半长轴以外的量无关，展示第谷关于太阳系八大行星的公转周期和半长轴的数据，让学生定性分析两者的关系；2.让学生猜想a和T的数学关系；3.根据猜想选择数据处理的方法，用Excel分别作“T-a、T-a2……图”；4.分析图象，发现“T-a图”是斜率增大的曲线，“T-a2图”是斜率减小的曲线，猜想T和a的关系应该介于两者之间；5.猜想满足线性关系的可能是“T-a32、T-a1.1、T-a1.2……”，分别用Excel作图，发现“T-a32图”为过原点的直线；6.得出结论T∝a32。

[参考文献]

[1]A·爱因斯坦，L·莫菲尔德.物理学的进化[M].上海：上海科学技术出版社，1962.

[2]任用镭.物理学科还应该教给学生什么——结合实例谈物理学科核心素养如何达成.中国教育报课程周刊，2016（07）.