防疫题材走进物理课堂 融合教学培养核心素养

陈 颖

(江苏省姜堰第二中学 225500)

随着新课程的不断深化与发展，《普通高中物理课程标准(2017版)》对物理课堂教学提出新的要求，倡导物理课堂教学中借助于真实情境构建物理概念与模型，探究物理规律与内涵，进而提升解决实际问题的能力.在教学实践中，不少物理教师以情境引入课堂教学，但是课堂教学的效率比较低，特别是教学细节的处理不够流畅与细腻.实践表明，在物理教学中实施融合教学，有助于提升学生综合素养能力，主要是从物理真实情境出发，物理核心概念入手，以问题导向的方式，融合学科多个核心素养串联相关概念，激发学生学习物理的兴趣和思维能力，启迪学生的综合能力与智慧，落实物理学科核心素养.融合教学具有“广角度、低难度、多维度”的显著特点，这也是一线教师乐于运用融合教学的重要原因之一.所谓的广角度是指，在物理真实情境中进行融合教学能够实现已学知识、技能与现学知识、技能的融会贯通，促进学生物理知识结构的形成.所谓的低难度是指，融合教学中细化物理知识的内容与结构，构建日常生活情境，分解物理学习内容的难度梯度，让学生容易接受，乐于接受所学知识，让学生在日常生活经验中获得对物理知识的理解，学会运用科学的思维方法解决物理实际问题.所谓的多维度是指，在物理课堂教学中融合多种教学方法，采取多种教学手段，教师引导学生借助活动展示、辩论交流等方式进行有效教学，让学生在活动中充分展示自身才能，让学生主动参与教学活动之中，让学生在实践活动中获得物理素养和能力的提升.本文笔者以“防疫题材”(三种测温设备)融合物理课堂教学为探究载体，采取理论与实际案例相结合的方式，充分体现融合教学的“广角度、低难度、多维度”的三个特征，旨在抛砖引玉，以期引起教育同仁的进一步探究与思考.

1 以“水银体温计”进行教学，凸显融合教学的“广角度”

水银体温计是日常生活中常见的医用测温仪器，具有测量精度高、携带方便等特点；这种温度计的读数涉及光学、热学和运动学等知识，这也是学生难以掌握读数技巧的重要原因.笔者在此教学中，以多元视角进行融合教学，体现融合教学的“广角度”.

问题1：水银体温计测量体温的原理是什么？温度是如何显示的？

物理教师依据水银体温计实物进行教学，引导学生从玻璃管、水银泡等部位依次观察与分析，让学生了解水银泡是测温的重要部分，水银泡与人体接触足够时间后，两者达到热平衡，即温度相等，在此过程中，水银泡内的水银温度升高热胀冷缩，水银泡体内的水银溢出进入玻璃管内进而呈现温度读数.此教学过程中，物理教师可以引导学生分析、回忆热平衡的知识，让学生达成温故而知新的效果.

问题2：水银体温计与人体接触是否能改变人体的温度？水银热胀冷缩使得体温计有读数，在此过程中玻璃管为什么没有膨胀？

根据已学知识，两个冷热程度不同的物体相互接触达到热平衡时两个物体的温度相等(Q吸=Q放即c1m1Δt1=c2m2Δt2).体温计测量的是人体的温度，两者存着一定的矛盾.水银与人体(大部分是水)比热容不同，水的比热容大于水银，人的质量远大于水银泡质量，显然人体的温度改变微乎甚微；在测量的过程中玻璃管温度也升高膨胀，但是膨胀的系数不同，所以玻璃管变化不明显.

问题3：水银体温计的读数方式如何？读数过程中涉及的光学知识如何？

教学实践中，物理教师引导学生进行实践操作，让学生自己测量体温自己读读数，让学生在实践中获得读数的技巧和方式(垂直于温度计读数)；学生根据初中光学知识，根据事先准备好的白纸上划出折射光路图，引导学生再次回顾折射定律.

问题4：水银体温计的读数如何恢复“零点”的？

物理教师可以直接利用体温计实物教学，也可以利用测量视频进行教学，物理教师可以事先录制实验操作视频，通过观察比较容易明白体温计测温结束后水银很快就会收缩.学生观察到玻璃管与水银泡之间的细管部分，水银难以直接靠自身的重力流入至水银泡内，根据平时生活经验，学生都知道通过甩动使得读数“归零”.引导学生观察水银泡与玻璃管之间存着一段细弯，使得玻璃管中的水银不会自动流入水银泡.当然也可以引导学生从理论上进行分析为何用甩的方式进行恢复“零点”，此时物理教师引导学生从运动和相互作用的角度进行分析，最终获得理论上的理解，让学生感受到成功的喜悦.

问题5：水银体温计利用“甩动恢复”的方式中涉及哪些物理知识与规律？

物理教师可以引导学生尝试利用圆周运动知识进行阐释，不少学生能意识到“离心运动”本质——提供的合外力小于需要的向心力.

2 以“手持式测温仪”进行教学，凸显融合教学的“低难度”

自从2019年底新冠疫情暴发以来，测温工作是每个班级每位学生必备事件，学校为每个班级提供手持式测温仪器，该仪器上存着“表面”和“体温”两种模式；某同学出于好奇心，拿着测温仪给自己手腕测温数为26.5，此时围观的学生都感到惊讶，其中有学生发现测量仪器上的模式是“表面”，调整“体温”模式后，再次测量变为33.2.物理教师可以借助于此案例进行教学设计，培养学生科学探究、科学思维与表达的能力，充分体现融合教学的“低难度”.

问题1：手持式测温仪中“表面”和“体温”两个模式的内涵？

根据中文字面意思，“表面”是指皮肤外表层的温度，“体温”是人体的实际温度；物理教师可以引导学生思考为何两个模式温度不同.这一过程实际上是让学生回顾热学的热传递规律，帮助学生认识“表面”温度远低于人体正常体温的原因；手持式测温仪与待测部位之间的距离不同，最后呈现的温度读数不同，显然测温距离是一个变量，此实验中学生也进一步理解控制变量在物理实验教学中的灵活运用.

问题2：手持式测温仪中“表面”和“体温”两个模式之间的关系？

为了探究两个模式之间的关系，教师可以引导学生进行实验操作：在测量距离、面积相同的情况下，采取两种不同模式，在不同部位进行分别测量，得出一系列如表1数据.

表1

问题3：上述表格中呈现的数据，是否可以利用函数关系进行表达？

物理教师可以利用excel软件进行数据关系表达，在软件中输入数据，利用软件中拟合功能呈现图像，进而得出“表面”和“体温”两种模式之间的函数关系式：y=0.7839x+12.088(x-“表面”，y-“体温”)，如图1.

图1

问题4：手持式测温仪在测量过程中涉及的物理原理是什么？

在探究手持式测温仪的原理方面，物理教师可以利用仪器说明书进行教学，通过对说明书内容的解说，学生初步了解原理是红外线测温.此时，教师引导学生利用网络资源收集资料，弄清“什么是红外线？物体辐射红外线的特点什么？”等问题；在这过程中学生对红外线获得深入的理解，无形中学生探究科学知识的能力、自主学习的能力获得提升.

3 以“红外线热成像测温仪”进行教学，凸显融合教学的“多维度”

情境教学是落实学生学科核心素养的重要手段，在物理课堂教学中，物理教师构建图像展示的情境，引导学生进行辨析，学生在原有的知识基础上进行分析与思考，让学生在探究过程中提升分析、辩证能力，进而实现融合教学的“多维度”.

问题1：照片中如何体现温度的高低？

在实际课堂教学过程中，物理教师呈现如图2所示的黑白图片，引导学生观察图片中人物各部分的颜色分布情况，让学生判别黑色、白色代表的温度情况，经过分析和讨论：颜色越黑代表温度越低，颜色越浅代表温度越高.

图2

问题2：照片中能否判断天气情况？

在物理课堂中，要求学生根据图片判断天气情况，看似与物理课堂教学无关；但是此问题的提出能够激发学生的探究兴趣；各个小组的学生都能说点自己的思想和方法；有的学生根据人物是否打伞判断是否下雨，有的学生根据衣服上斑点的颜色深浅判断温度的高低，进而确定是否有雨滴落在衣服上.这样的过程培养学生的证据意识.

问题3：红外线热成像测温仪是如何识别、确定人脸位置？如何测体温？

常用的智能手机上都有人脸的识别功能，学生都知道识别物体时都有一个识别框.对于人脸位置的识别且测体温，学生对此比较感兴趣.我们教师可以借此进行引导，要求各学习小组课外收集资料进行探究其中内涵与实质，让学生更多的了解人脸识别技术，让学生感受科学技术的先进性，激发学生物理学习的动力.

总而言之，形式新颖的融合教学是学生喜爱、老师乐用的教学形式，在问题导向下的融合教学是提升物理核心素养的重要平台，作为一线的高中物理教师，应该根据自身教学实践，收集各种教学资源与素材，多视角、多维度、多方式开展行之有效的融合教学，从物理核心素养“物理观念、科学探究、科学思维、科学态度与责任”等维度进行思考，精心设计融合教学的创新形式，进而实现物理学科核心素养的真正落地.