挖掘教材资源提升物理素养

杨晶晶

在教学中对物理教材资源的研究有助于教师的专业成长，有助于学生物理素养的培养.本文以“原子核的组成”的教学设计为例，通过对物理学史的研读，感悟科学家的严谨和艰辛，挖掘教材资源，运用已学知识理论探究放射线在电场和磁场中的运动规律，培养学生的科学精神.

一、问题的提出

在高中物理教学中广泛使用“导学案”被认为是高效的教学模式，但笔者也发现其不足之处.一份“导学案”的内容中往往包含了物理教材中的概念、定律、公式、例题等内容，于是在教学中物理教材常会被束之高阁.一份 “导学案”常常包含大量的习题，于是教师可能不再研读教材，备课的重心从帮助學生构建物理概念，培养物理思维转变为在短时间内教会学生能做题和多做题.然而，大量习题的训练并不能从根本上提高学生的物理素养.而教材是教育主管部门组织权威的专家学者编撰，其内容具有科学性和合理性，可以引领学生加深对物理概念、定理、定律等知识的理解.挖掘教材资源是教师帮助学生建构物理知识，培养物理素养的一种有效途径.

二、教学设计片段

1.研读物理学史 丰富物理教学

笔者在人教版选修3-5“原子核的组成”的教学中把教材中“科学足迹——天然放射线的发现”内容作为教学的第一部分，让学生仔细研读并且回答以下问题.

问题1：我们肉眼能直接观察到射线吗？最初科学家是如何发现天然放射线的？

答：我们不能直接观察到射线，科学家最初是在包裹放射性物质照片底片上发现放射线的.

问题2：结合化学反应的本质，为什么说天然放射现象说明原子核具有复杂的结构？

答：化学反应的本质是原子内电子的转移，元素是不变的.但天然放射现象中产生了新元素，说明天然放射现象发生在原子核内.

问题3：我们应该学习居里夫妇哪些品格？

答：我们应该学习居里夫妇认真严谨的做事风格，对科学高度的责任感和伟大的爱国精神.

中学物理教材引入的物理学史可以作如下分类：1.科学方法的介绍；2.科学家的生平；3.重要实验、规律、概念发现的过程及产生的历史背景；4.学派、假说间的争议；5.我国古代科学技术与物理文化.“科学的足迹——天然放射性的发现”属于重要实验、规律、概念发现的过程及产生的历史背景.阅读和分析这一内容不仅能让学生了解科学家发现天然放射线的过程，更能感悟科学家研究的严谨和艰辛，此外，居里夫妇的家国情怀是非常生动的爱国主义教材.挖掘教材中物理学史的内容可以丰富高中物理教学内容，提升学生学习物理的兴趣.

2.根据已学知识 挖掘教材资源

为了研究放射线的本质，教材介绍了将放射源放入匀强磁场中观察射线偏转，根据偏转情况判定射线带电情况的探究方案.笔者对这一内容进行了拓展，提出以下问题引领学生进行理论探究.

问题1：根据已学知识能否估算出α射线与β射线在匀强磁场中做圆周运动的半径之比？

答：由公式r=mvqB得，α射线在磁场中的半径rα=mαvαqαB，β射线在磁场中的半径rβ=mβvβqβB.两者半径之比为rαrβ=mαvαqβmβvβqα.带入数据可得rαrβ=367.2.

问题2：还能用其他方法判断射线的电性吗？

答：让射线在电场中偏转也能判断其电性.

问题3：模拟在水平向右的匀强电场中射线的偏转图像.

答：设带电粒子在竖直方向的位移是l，则运动的时间t=lv；水平方向的偏移量x=12at2=Eql22mv2，所以在匀强电场中α射线与β射线在竖直方向位移相同时水平偏移量之比xαxβ=mβqαv2βmαqβv2α=0.03.由带电粒子的电性和水平偏移量得如图所示在水平向右的匀强电场中射线的偏转图像.

教材是学生学习的主要载体，它在学生学习知识和形成技能方面起的作用不言而喻.教材中的例题不妨让学生自己做一遍，对比书中的解法，发现不足，给学生一次自我修正的机会；教材中的定理、定律不妨让学生自己推导一遍，给学生一次理论探究的机会；教材中的习题虽然简单，不妨让学生解答一遍，给学生一次有成就感的练习.研究教材其实就是以学生为中心的教学理念的具体体现，挖掘资源就是把提升学生物理素养作为教学的目的具体措施.