用生本理念呈现物理之美
——第六届中学生本教研论坛发言稿
内容摘要:中学物理蕴涵有各种令人感动的美,但学生的感觉是枯燥的、晦涩难懂的生硬知识。本文阐述了如何用生本理念去让学生体验物理之自然美、形式美、人格美,从而学得快乐而有效。
关键词:生本理念 呈现 物理 美
一、对物理的理解
物理学是研究自然界基本规律的科学。它的英文词physics来源于希腊文,原义是自然,而中文的含义是“物”(物质的结构、性质)和“理”(物质的运动、变化规律)。物理学既是一门实验科学,又是一门具有严密逻辑体系和数学表述、推理的理论科学。物理学从它初期萌芽到近现代发展,都以它丰富的方法论和科学观以及充满哲理的物理思想影响着人们的思想、观点和方法,因此,物理学又是一门带有方法论性质的科学。中学阶段所学的物理知识承载着伽利略、牛顿、爱因斯坦等物理学家几千年的探索精华,不论是初中物理还是高中物理都汇集着力、热、点、光、原等核心内容,力图呈现比较完整的物理知识体系。
从教十多年,逐渐发现物理并不是生硬的概念和规律,不是枯燥、繁杂的运算,其各种令人感动的美也日益浮现。
二、对生本理念的理解
生本理念是“从教材出发转化为从学生出发”。这种新理念正逐步走进校园,走进师生生活。在全新的教育理念下,教师的教学方式,学生的学习方式都发生了很大的变化。课堂上,学生是学习的主人,是主动求知、主动探索的主体;教师是教学过程的组织者和服务者,真正实现教师的教是为学生的学服务,教师教的过程是顺应学生学的过程,教师教的效果是体现在学生学的效果上。在整个过程中,教师是用心灵感动心灵,用生命点燃生命,用灵魂唤起灵魂,用智慧培育智慧。
三、用生本理念呈现物理之美的探索
清晰的记得笔者在读书期间物理成绩并不突出,甚至用物理差生形容也不为过。在初二期间曾经还考过全校倒数,在高中期间物理也是成绩平平。但命运作弄最后竟然成为一名物理教师。怎么办?回忆起当初我学物理之苦,觉得再也不能让我的学生重蹈覆辙了。于是尽心尽力,逐渐的在物理的世界里找到了乐趣,觅得了方法,十八年的循环反复后居然在物理中发现了很多“美”的元素,搞得现在上了讲台讲起物理就很兴奋。但最初还是有一些迷惑:怎么神采飞扬的我唾沫横飞的讲如此之美的物理竟然还有学生昏昏欲睡?苦口婆心、罚站、责骂……老师在法律范围内的十八般武艺都用过了,效果仍不明显。于是反思,学习物理大师的教学方法,逐渐悟到:我是否太自私,如此之美的物理只顾自己在课堂上尽情享受,忽视了学生的体验和感受,我呈现在课堂的物理是否只有晦涩难懂的概念、抽象莫测的规律、繁杂头疼的运算……?我眼中那么美的物理仅仅是我的领悟和体会,学生呢?反思过后,在课堂上渐渐的多了些学生的活动,只要学生能做的尽量让学生做、学生能说的尽量让学生说,发现效果日益明显,学生课堂上快乐了,思维灵活了。下面分享一下我在课堂教学中用生本理念呈现物理之美的粗浅做法。
1、让学生在日常观察中体会物理的自然美
在物理学中首先体现的是自然美,自然美随处可见:声音,如回声、共鸣、音乐声;色彩,如光的色散、干涉图像、衍射图像、稀薄气体放电;还有海市蜃楼,日食,月食....等等无处不体现物理学的自然美。
而这些自然美是需要学生亲自去观察才能体会的,如果离开了学生的亲眼所见亲耳所听,即使教师描绘得天花乱坠学生也是一片茫然。因此在教学此类知识时,创造条件让学生去观察体会是首要的(如室外观察、小实验等),当学生感受到了其中的美妙,自然对其有浓厚的兴趣而更想去揭示其原理。比如讲到光的色散问题(高中物理选修3-4)时,我让每组学生用一小镜子和一碗水在太阳底下对着墙观察,这样学生观察到了漂亮的七色光,与只听老师描述的感受不可比拟。学生在后面对光反射、全反射、折射、折射率的研究兴趣就非常浓厚,看似多花了时间,实际上激发了学生的兴趣,引起学生求知的欲望,效率更高了。
2、让学生在主动构建知识体系中感受物理的形式美
物理学的结构和形式是很美的,许多科学家都感叹这种美,追求这种美,求美成为物理学发展的一种动力。自然现象是纷繁复杂的,但表面上无序的混乱的现象中包含着有序的规律。
简洁之美:地上机械运动的万物,茫茫宇宙中的无数繁星,这天上、人间的无数事物居然被统一在F=ma这样一个如此简洁的式子中;麦克斯韦的电磁理论、能量的转化和守恒定律、德布罗意的物质波理论、爱因斯坦的质能方程E = mc2等等无不使人感受到物质世界的相互联系、统一之美。
和谐之美:物理学的理论是和谐的、自洽的。匀速运动、圆周运动、简谐运动、共振,太阳系行星的轨道排列、原子内电子的分布….都给人以和谐的美感。同一物理现象可以从用不同视角,不同的物理理论物理方法来分析解决;一题多解,多角度地分析处理问题,得到同样的结论,…这些都能给人和谐之美的感受。
对称之美:由于物理揭示了自然界物质的存在、构成、运动及其转化等规律的对称性而产生的美感,即物理学的对称美。从伽利略和牛顿开始,整个物理学就建立在“真空镜对称”的基础上:运动与静止、落体与抛体、匀速与变速、地球与天体、引力与斥力、变力与恒力……反射与折射、平面镜成像、光路可逆....正电与负电、S极与N极、电场与磁场、粒子与反粒子、物质的波动性与粒子性等等。当19世纪数学的对称理论(群论)创立后,对称思想就被物理学家自觉用于物理学的研究中,并把追求理论的对称美作为一种物理研究的途径。
学生如果在物理的学习中始终处于被动接受的状态,被老师牵着鼻子走,成天在痛苦中听老师唠叨、被老师逼着做题,久而久之物理在他们眼中就是一巫婆、一恐龙了,谈何去发现其这么多的形式美。因此,让学生主动学习、自主构建物理知识体系的生本理念是前提。在学生先学、先实验、先感知后有了表象的认知,然后小组交流、班级交流,一个一个的知识慢慢形成,长久下来,整个物理的知识体系不知不觉由学生自主建立起来。这些知识不是老师灌输的,所以学生很容易体会其中的简洁、和谐、对称之美。
在刚过去的高一物理力学教学中,我始终坚持郭思乐教授先学后教的思想。大部分新课的模式都是前置性作业-----交流总结------作业评讲,作业评讲的内容就是前面已完成的前置性作业,这样就克服了学生作业负担过重、前置性作业与后置作业的矛盾。刚开始学生很不习惯,但在我的坚持引导下学生渐渐尝到了甜头:有了自己充分的阅读教材、独立思考、合作交流的时间,在愉快的学习过程中消化了一个一个物理知识点,而且整个力学学完之后,我再让他们把两本教材宏观整合,有的学生已经能够真正悟出力学中F=ma的简洁之美了。
3、让学生在阅读、再现中感悟物理学家的人格美
在物理学发展史上,物理学家对科学的不懈追求和为捍卫真理而献身的精神无不显示出人格美。亚里士多德说“吾爱吾师,但吾更爱真理”;布鲁纳面对烈火“火不能把我征服,未来的世界会了解我的价值”;自学成才的法拉第,父亲是铁匠,虽家境贫寒,只读过两年小学,12岁当报童。但当他成名后,各国赠送他的各种头衔多达几十个,他却把荣誉和奖章都收起来,连最新亲近的朋友都未曾见过,当有人问他为什么,他说我从没有为求这些荣誉而工作,朴实的话语表达了他淡泊名利,不图虚荣的人格美。
物理离不开阅读,整个物理知识体系的形成也贯穿着诸多物理学家失败、成功的历程。让学生多广泛阅读物理学家的事迹、或在课堂、家里制作小实验再现物理学家的探究过程,能让学生亲自体验物理学家严谨、科学的态度;执着追求真理的坚强毅力……这种求真务实的人格美正是学生一生的财富。
参考文献:《教育走向生本》 作者:郭思乐
《物理之美》(原名:The Character of Physical Law)作者:费曼(Richard P.Feynman)