高中物理教学中对物理与环境关系的连接获奖科研报告

高中物理教学中对物理与环境关系的连接获奖科研报告摘

要：物理研究源于生活环境又作用于生活环境，而与环境之间存在千丝万缕的关联。所以，以“在认识科学本质，认识科学·技术·社会·环境之四者关系的基础上形成对科学和技术应有的正确态度以及责任心。”进行定义的“科学态度与责任”亦便成为高中物理学科的核心素养之一。以此为目标，学生则首先当对物理与环境之间的关系本质与表现有实质性的理解。基于此，本文便就“高中物理教学中对物理与环境关系的连接”话题做出分立：利用物理概念认识环境、利用物理实验改变环境、利用物理价值保护环境此三大方面的阐述。

关键词：高中物理;物理与环境;关系连接

在高考背景下，在对高中物理进行教学的过程中，教师往往习惯于将提升学生的物理做题水平作为唯一或者最主要的教学目标与教学侧重点，却忽略了真正的素质教育所倡导的以“素养”、“素质”提升为目的的教学理念，即使学生超脱于做题而能得以站在更高、所视内容更广阔的视角看待学科的本质、存在、发展与运用，而后结合对学科内容的学习，形成更宽广的学科格局。而此亦便是科学的物理教学改革所当朝向的方向，即在对物理与环境进行联合看待的角度下，展开对二者关系的连接，具体的连接方式则可为以下三种。

1.利用物理概念认识环境

物理科学与环境的第一重直接关系便是：在物理科学中，环境是具有物理属性的，即是被物理化了的，而以物理概念的形式体现出来。因此，以让学生认识物理视角下的环境属性、认知环境中的物理元素为目的，教师则当重视对物理概念的剖析，以使其脑海中形成对环境事物及环境本身物理化了的理解，而为之后的对物理实验与改变环境、对物理价值与改变环境此两重关系的研究奠定基础。

例如：在《质点与位移》一节的教学中，为让同学们通过“质点”与“位移”此两个物理概念以物理的视角认识环境，我则列举了研究火车整体运动的例子与研究航天器运行轨道的例子：一列在铁轨上行驶的火车，它的发动机、传动机构及车轮的运动很复杂，但是当我们只关心列车整体的运动时，便可以认为列车上各点的运动情况完全相同，因而可选其上面的任意一点的运动来代表整辆列车的运动，即把火车看做是一个有质量的点;在研究航天器运行轨道时，由于其大小尺寸相较于其上的各点到地球之间的距离而言亦可以忽略不计，所以也可以把航天器看做是一个有质量的点。借此我引入了“质点”概念，并对其进行了这样的解释：“质点概念不适用于所有的情况，即其适用与否由问题的性质所决定。”这样的连接如航天器运行、列车运动等案例的现实环境与物理概念的讲解方式，能够有效促进学生对环境的在物理学科视角下的认识、对物理所指向的环境因素的认知，从而完成对环境与物理关系的初步搭建，完成对学生科学态度与责任素养的初步培育。

2.利用物理实验改变环境

在利用物理概念认识环境之后，在对物理与环境关系的联系上，便是对物理之对环境的改变的关注。但这是一种理想化的物理教育憧憬，因为课堂条件有限，同学们在课堂上没有对环境进行直接改变的空间，这便需要将这种改变的要求降低、对改变的方式进行转化，即进行课堂物理实验，以建构改变环境的模型。原理为：学生能够依据实验掌握物理对环境进行改变的实际方法，让学生在形成看待环境的物理视角基础上，为其未来的运用物理改变真实的大环境奠定坚实的能力和方法基础。

例如：在《摩擦力》一节的讲解中，我则和同学们共同展开了如下的实验探究：将一木块放在一块平整的水平木板上，利用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，当木块开始移动时，记录下测力计显示的数值，并让同学们观察木块开始滑动时弹簧测力计数值的变化，即变小，而后总结出“滑动摩擦力小于最大静摩擦力”的结论。之后我还和同学们共同采用控制变量法进行了对影响滑动摩擦力大小的因素的实验探究，并辅以装满获的大货车急刹车时的轮胎滑动摩擦等的案例，以让同学们掌握摩擦规律，明晰依据摩擦规律可以干预摩擦变量等的原理。继之此后，我还以轴承之例证明滚动摩擦与滑动摩擦之间的大小关系，依此使同学们明白运用物理科学对环境、对人类生活确有的改变功能，并让学生在课下利用此物理原理进行相关实践，如依据影响滑动摩擦力的因素，设计一种可以减小轮胎磨损的方案。

3.利用物理价值保护环境

继利用物理概念认识环境、利用物理实验改变环境之后，在对物理与环境的连接问题上，则当落实到落实到物理学科核心素养和新课程标准中提到的关于环境保护与可持续发展这一点上。即包括物理科技在内的科学技术确实作为第一生产力存在，但其始终是一把双刃剑，它帮助人类挖掘地球资源，方便人类生活，提高人类生活质量，但人类对其的过分利用使得环境愈加脆弱，这最终会让人类自食其果。所以，教师要在教学中适时向学生渗透“物理科学确实能够创造价值来提升生活环境质量，但这种提升持续性的前提条件为在环境承受能力的限度内”的意识，以让同学们认识到物理与环境的另一种联系，即需正确发挥物理的作用，以进行环境保护。

例如：在《能源与可持续发展》一节的教学中，在讲解了能量守恒定律与声、光、电、热、磁等能量之间的相互转化的知识，并让同学们知道人类生活生产可以依据需要自由择取相对应的能量之后，我又通过能量释放后难以回收利用的实例向同学们阐述了能量虽然守恒，但它会在通过各种形式转化到其他物体上之后，会发生相较于原本的能量发生的可利用与不可利用能量的变化，而能量的耗散会使环境温度升高，从而导致全球变暖，全球变暖的结果则是有些生物的灭绝、人类寿命的缩短等。除却此，我还利用多媒体像同学们展示了极地地区近年来温度变化与海平面高度变化图表，以深化其对物理科学与环境之间在环境保护维度上的关系的理解、激发其环境保护意识。

总之，物理学科是对环境的一种