引入“非常”教学点亮学生科学思维

唐峻彬

作为一名教了二十余年的老教师，我真切感受到我们正处在一个伟大的时代，一个在不断改革创新，人人奋发图强的时代。要跟上时代的步伐，就不能因循守旧，不思革新。少数安于现状不去学习，靠“一套教案吃到老，不管学生饱不饱”的老师也终将被远远甩出人后，直至逐渐淘汰。老师必须要时刻有颗学习的心，尤其是对任教学科的《课程标准》要了然于心，深入分析，通过学习不断实践与创新，这样才能在教学中做到游刃有余，有的放矢，达到比较满意和积极的教学效果。

物理是基于观察与实验研究自然界物质的基本结构、相互作用和运动规律的基础学科。《普通高中物理课程标准》提出物理学科核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面。而高中物理课程就是要帮助和引导学生经历科学探究过程，体会科学研究方法，养成科学思维习惯，增强学生的创新意识和实践能力。

“科学思维”是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式;是基于经验事实建构物理模型的抽象概括过程;是分析综合、推理论证等方法在科学领域的具体运用;是基于事实证据和科学推理對不同观点和结论提出质疑和批判，进行检验和修正，进而提出创造性见解的能力与品格。

为了调动学生的学习积极性和培养学生的科学思维，形成科学的态度和价值观。我尝试在实际教学中实施“非常“教学贯穿渗透于教学过程，引领学生，让学生将枯燥深奥的理论学习转化为感官体验和主动认知，从而达到帮助学生认识自我、建立自信，改进学习方式，发展核心素养的目的。

非常教学主要分为“非常”实验、“非常”活动和“非常”教学内容。其中“非常”实验与“非常”活动，题材和设计思路大多取自现实生活中的方方面面，通过新、奇、惊、趣、强互动性、易操作性的实验与活动过程，充分唤起学生对学习的原生动力，引导和激发学生自主思考、相互合作、科学探究从而解决相关问题难点的能力，真正尝试当一回“物理学家”的苦与乐，体验个中趣味，拓展视野培养科学思维。在我看来，这也许才是真正面向未来的学习。

譬如《高中物理选修3-1》第一章“静电场”第五节电势差，第六节电势差与电场强度关系的教学。由于电场这一章的特点是概念较多又比较抽象。其中对于场强、电势与电势差的理解，大多数学生总是似懂非懂，雾里看花。

所以我准备了一个“非常”实验：隔空点灯、隔空熄灯和联手点灯。器材：辉光球1个，日光灯管1只。接通辉光球，用日光灯管的一端接触辉光球，可以观察到灯管被点亮了，如果将日光灯管离开辉光球，在辉光球附近日光灯管仍能继续发光，但亮度变低。将日光灯管继续远离，灯不被点亮。

根据日光灯的发光原理，灯管要发光必须使其二端有很高的电压。日光灯被隔空点亮的神奇现象，出现的原因是什么呢？这时可以引入学过的电势差的概念，和学生一起分析寻找原因。原来是日光灯管与辉光球接触和靠近时，其两端会产生很高的电势差，灯丝发射出电子两端高电势差作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动。在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离。氩气电离生热，热量使水银产生蒸气，随之水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线。在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光。根据U=Ed定性进行分析，很容易让学生推导出，辉光球本身就是一个强电场，所以才在日光灯管两端形成了高电势差。这时再告知学生辉光球中心电极的电压通常在一万五千伏以上，其周围产生了一个类似于点电荷的强电场，学生的猜测与思路是完全正确的。

既然辉光球的电场如此之高，是不是人靠近和接触会非常危险呢？在学生紧张的注视和凝重的气氛下。此时，老师用手指直接触摸辉光球表面，不仅没有发生危险，还可以让学生观察到光芒汇聚到指尖位置非常壮观美丽的现象。此时学生也都跃跃欲试了，请几位同学上来触摸后，兴奋之情溢于言表。为什么我们担心的情况没有发生呢？

这是因为这里所产生的是静电电压，譬如冬天脱毛衣，梳头时身体都会带静电，人能感觉到静电时静电电压大约是3500V，人能听到时大约是4500V。电压虽高，但流入人体的电荷量极少一般不超过10mA，根据W=qU高电压必须还具有足够的电荷量，才能释放足够的电能，所以是不会有危险的。

继续演示让学生观察并提问：当日光管一端与辉光球接触，另一端用手握住时，灯管二端有很高的电势差灯管发光，那可不可以让灯管二端电势差为零，灯管发光熄灭呢？电极位置在中心，作为一个玻璃球体，与我们学过的什么类似？引入已学的等势体的概念，学生猜测：只要另一只手去接触辉光球表面，此时灯二端电势几乎相等，二端电势差很小，灯管熄灭。学生上台自主证明推测成立。

继续引导学生，并提出问题：刚才将日光灯管靠近辉光球时，灯管仍然发光，但稍远离灯光熄灭。那能不能做到日光灯管离辉光球较远，仍可以让它保持发光呢？此时学生很容易得出用一只手直接接触辉光球，将日光灯夹在身体某些部位或是握在另只手上将灯点亮，甚至两、三个同学一起手牵手，想出与地面绝缘保持灯管二端高电势差，联手将灯点亮的各种办法。

“非常”活动的开展可以选择发生在我们身边，与学生学习与生活息息相关的一些事例和现象。例如室外刮大风的天气，忘记关窗了，可室内的窗帘为什么反而会向外飘呢？为了更好地启发学生的认知和研究这个问题，我们可以在教室现场模拟情景：请学生上台双手拿一块窗帘垂下，在窗帘的外侧用风扇平行窗帘定向送风，通过改变风速的档位观察窗帘飘起来的效果。通过观察我们会发现，风速越大窗帘飘起的幅度越明显。但如果窗帘一侧紧贴着该同学的身体，则没有发生飘起的现象。通过刚才的观察，老师可以启发学生思考，其实通过撕一张细张纸条我们可以亲自验证这个结论。怎样让手上的这张小纸条验证我们刚才看到的物理现象？此时学生会积极地思考和发言，可以通过对着小纸条上方吹气的方式轻松做到。再次启发学生思考，如果这时我们手上有二张纸，对着中间吹气又会发生什么现象呢？让学生猜测与验证。其实这就是著名的伯努利原理。对于流体流速大的位置压强小，流速小的地方压强更大，从而在窗帘或纸的二面形成一定的压强差让它们飘了起来。伯努利原理在现实生活中普遍存在，例如飞机起飞、水漩涡、等地铁火车必须站在线外，足球运动员的“香蕉“球等。

对于“非常”教学内容的运用我也有自己的一些做法。新课标明确指出，课程结构设计依据必须遵循学生认知规律和学科特点，关注学生的多元发展，设计具有基础性和选择性的课程内容。基于这点我在物理教学过程中通过“非常”教学内容让学生从多个角度正确认识科学发展的本质，勾起他们学习和研究物理的好奇心与求知欲，并能基于证据和逻辑发表自己的见解，实事求是，不盲目摒弃也不完全迷信权威。例如《高中物理必修一》第四章“牛顿运动定律”第一节牛顿第一定律教学，有一段文字是对于亚里士多德的叙述。一提到亚里士多德，大多数人可能会嘲笑他鄙视他，因为他有关物体下落，力与运动的关系结论是错误的。事实上亚里士多德被称为“百科全书式的学者”，恩格斯称他为“最博学的人”。他一生至少撰写了170种著作，内容涉及哲学、美学、逻辑学、历史学、政治学、心理学、物理学、植物学、动物学等许多方面，汇集起来，堪称古代的百科全书。他首次将哲学和其他科学区别开来，开创了逻辑学、伦理学、政治学及生物学等学科的独立研究。他的知识渊博无比，在很多领域都有丰富建树，令人叹服，所以被罗素赞美为“第一个像教授一样著书立说的人”。他有一句广为人知的名言：“吾爱吾师，吾更爱真理”。通过这些故事的点点滴滴，我鼓励学生正如亚里士多德一样，对待科学研究也要有一个严谨认真，实事求是的科学态度，要具有使用科学证据的意识和评估科学证据的能力，从不同的角度思考问题，认识科学的本质。正如哈佛大学的校训一样“与柏拉图为友，与亚里士多德为友，更与真理为友”。

总之，新课程标准不能仅停留在理论文字或是理念依据。要真真正正落实到实践中，需要我们每一个老师认真领悟，求索创新，以全面发展学生为宗旨，立德树人，使我们的学生最终成为具有理想信念和社会责任感，具有科学文化素养和终身学习的能力的社会主义建设者和接班人。

【参考文献】

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017版）