基于核心素养的物理摄影实践活动实施建议

刘孝琪 陈 娴

(1. 南京市金陵中学，江苏 南京 210005；2. 南京师范大学教师教育学院,江苏 南京 210097)

1 引言

在现行的教育体制中,学生、家长与教师都比较关注考试分数,忽视了学生创造力、创新精神、实践能力的培养,这是应试教育存在的弊端。早在2001年颁布的《基础教育课程改革纲要(试行)》中,教育部就提出构建符合素质教育要求的新的基础教育课程体系,把综合实践活动课程作为必修课。物理摄影是一项在国际范围内开展的实践活动,笔者结合自身经历和相关研究,给出物理摄影实践活动的实施建议。

2 物理摄影实践活动

物理摄影指运用摄影器材(如照相机、手机)对自然界及生活中的物理现象或实验现象进行影像记录的过程。完整的物理摄影作品除了照片拍摄外,还有对照片的文字描述。自1998年起,美国物理教师协会(AAPT)开始举办面向国际的高中生物理摄影比赛,多个国家的高中生参赛。2016年中国正式引入美国高中生物理摄影比赛,不少中国学生在物理教师的指导下踊跃参赛,取得了优异的成绩。

3 物理摄影实践活动的实施建议

在中学开展物理摄影实践活动,可以分为4个阶段:活动准备、实施、总结和评价阶段。

3.1 活动准备阶段

活动准备阶段包括:物理摄影活动介绍、优秀作品赏析、物理摄影创作指导和确立活动主题。

对于高中生来说,物理摄影活动是一个陌生的概念,所以首先要让高中生了解物理摄影,即用摄影器材对物理现象或实验现象进行记录。赏析中国学生在美国高中生物理摄影大赛的获奖作品，如2018年设计类三等奖作品《洒水成冰》(图1),从国际视角认识物理摄影实践活动,激起学生的参赛热情,增加学生参加物理摄影实践活动的动力。

图1

接着是对物理摄影大赛获奖作品的鉴赏,选取契合学生知识基础和学习背景的多张中美高中生摄影作品进行赏析,旨在丰富学生对物理摄影的认识,激发学生的创作欲望和内在动机。对于高一的学生可以选用《紫雨》(图2),图中竖直向下的红色水流碰撞水平向左的蓝色水流,二者汇合处的水流变成紫色,方向就是两个水流合成后的方向,形象地展示了两个矢量的合成,帮助学生理解抽象的矢量运算法则。建构主义认为：学生对知识的建构与特定的情景、原有的经验和事物之间的作用密切相关。通过对优秀作品的鉴赏,给学生创设真实的问题情境,学生依据自己的认知，分析作品中的物理现象和原理,积极主动地构建知识的意义。将物理摄影实践活动与高中物理教学有机结合起来,帮助学生在课外进一步学习物理,丰富学生的物理知识储备,在活动中内化物理知识,形成物理观念。

图2

物理摄影创作指导借鉴美国高中生物理摄影大赛参赛作品的要求,从主题构思、标题、文字描述、艺术美感、摄影技术等5个方面进行创作指导,指导过程采用理论探讨与作品鉴赏相结合的方式。摄影作品的主题可以来源于对生活现象的观察、设计的实验现象等，当教师规定活动主题时,可以向学生提供一些范例,鼓励学生推陈出新,不拘泥于教师提供的案例。标题要起到科学地反映作品内容、明确主题、画龙点睛的作用。文字描述是对作品中物理现象的分析解读,注重语言的科学性和准确性。艺术美感主要与摄影中的构图、色彩搭配等相关。摄影技术包括微距摄影、高速摄影、延时摄影和多图摄影,旨在使用最合适的摄影技术呈现最佳的成像效果。创作指导包含物理思维、文学素养、艺术美感、科学技术等多个方面,学生从物理学视角看待世界,构思作品；综合利用文学素养和物理观念命名标题、描述现象；接受艺术美的熏陶,实现科学与艺术的完美融合；合理使用摄影器材,形成对科学技术的正确态度。

美国高中生物理摄影大赛对于摄影作品的主题不设要求,这对于初次接触物理摄影的高中生要求过高,在以往不设主题的物理摄影实践中,学生会遇到创作障碍,没有创作思绪,最终作品的质量参差不齐。而在设定主题的实践活动中,参与者的创作热情、作品质量明显提升,笔者在此提供几个可供使用的主题:肥皂泡、生活中的光影现象、重心、摩擦力等。

3.2 活动实施阶段

活动实施阶段包括:学生设计和改进拍摄方案、做好活动记录。

摄影主题确定之后,学生需从物理学的视角设计初步的拍摄方案,选定拍摄的时间地点,搜寻拍摄工具和器材,尝试拍摄。拍摄中会遇到很多的实际问题，例如在肥皂泡的拍摄中,光源、背景、拍摄角度都会影响摄影作品的质量。

图3

某同学在摩擦力主题的拍摄中,受到老师在“摩擦力”的教学中所做的用两本书“拔河”实验的启发,设计了多本书交叉竖直叠放、体现摩擦力作用效果的摄影方案。该同学在设计摄影方案时考虑到了摩擦力与正压力、接触面粗糙程度相关,但在实践过程中会发现每隔1张纸插入另一本书比每隔多张纸插入另一本书产生的摩擦力更大,纸张插入越深摩擦力越大。这与学生的前概念发生了冲突,经实验探究后发现两本书书页对插,由于书脊是钉紧的,对插后成劈形,产生劈形效应,使相夹的书页之间的压力很大。相互对插得深度越大,夹得越紧,压力越大。在不断尝试、修正方案之后,拍出了符合期望的优秀作品(图3)。

学生在反复尝试的过程中,不断改进、完善拍摄方案,提升摄影作品的品质。详细记录拍摄历程也可作为实践活动的评价依据，物理摄影作品创作就是一个实践过程,学生根据自身或教师设定的摄影主题,独立完成拍摄方案的制定,再着手进行实际操作,还要解决实际拍摄中出现的问题,在创作过程中学生除了要关注物理知识的应用,还要反复进行各种尝试,选择不同的构图、色彩搭配、摄影技术,在尝试中不断完善自己的摄影方案,才能完美呈现物理现象,这是一个质疑创新的过程,在实践操作中培养了学生的创新意识,提升了他们的探究能力。

3.3 活动总结阶段

活动总结阶段包括:学生分享摄影作品与创作过程、教师点评和学生作品评比。

学生摄影作品完成之后,可开展交流活动,让学生从物理现象、物理原理、创作过程等方面分享各自的作品。教师记录学生的展示过程,点评学生的作品,重点关注作品中物理原理的科学性和准确性,在实践活动中提升学生的物理观念。学生展示结束后,让学生交流拍摄心得体会,评选出优胜作品,将优秀作品张贴在班级展示板上,并投稿阿思丹网站,参加海选比赛。

高中物理课程标准倡导教学方式多样化,总结的过程可以为学生提供交流的机会,Lilian和Wolff的研究表明：采用物理摄影作业的方式，让学生拍摄物理现象,从物理的视角进行描述,可以探查学生的错误理解,完成同化或顺应的认知过程。通过学生的描述，可了解学生对物理观念的理解状况,用科学的语言表达、描述物理现象有助于提升学生的言语智力,对自己摄影过程和成果进行交流和分享有助于提高学生的科学探究能力。采用同伴评价,学生既是活动参与者,亦是评价者,从双重视角审视自身及同伴的活动表现、过程和成果,增进对自身能力的清醒认识,学会评价与反思。

3.4 活动评价阶段

活动评价阶段可采用形成性评价和终结性评价方式。

形成性评价包括评价学生摄影作品的创作和展示过程。创作过程从真实性、解决疑难、改进拍摄方案角度进行评价,成果展示则从言语表达的科学性、准确性角度进行评价。

终结性评价是指利用物理摄影评价量表对学生提交的作品进行打分评价。通过对物理摄影实践活动的评价，不仅可考查学生的基础知识和基本技能,还能深入检测学生的物理观念、科学思维能力、科学探究能力、问题解决能力和科学态度,学习评价全面、深入。采用方式多样的评价方式,形成性评价和终结性评价相结合,从不同视角客观全面地了解学生核心素养的发展状况,从而促进学生全面而有个性的发展。

4 结语

基于核心素养的培养要求，设计物理摄影实践活动,学生经历活动准备、活动实施、活动总结、活动评价等阶段，能精炼学生的物理观念,培养学生的创新意识,提高学生的实践动手能力,激发学生物理学习的内在动力,通过实践和问题解决提升他们的物理学科核心素养。