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例谈教师如何指导学生做好“科普阅读”

2016-02-23

新课程教学(电子版) 2016年10期
关键词:射电展品焦点

郭 芳

(北京市房山区教师进修学校,北京 102400)

例谈教师如何指导学生做好“科普阅读”

郭 芳

(北京市房山区教师进修学校,北京 102400)

《义务教育物理课程标准(2011年版)》明确指出:义务教育物理课程的总目标是提高学生的科学素养,让学生关心科学技术的发展,关注科技发展给社会进步带来的影响,具有环境保护和可持续发展的意识,树立正确的世界观,有振兴中华、将科学服务于人类的使命感与责任感.

为实现《义务教育物理课程标准》的总体目标,落实北京教育综合改革“宽、浅、新、活”的精神,自2015年起北京中考物理试卷中新增加了 “科普阅读”题型.笔者走进课堂发现教师在“科普阅读”教学中存在一些误区.下面以一篇科普阅读材料为例,介绍一下教师如何指导学生做好“科普阅读”.

材料:阅读《探秘世界最大“观天巨眼”》,回答问题.

探秘世界最大“观天巨眼”

贵州正在建设中的世界最大单口球面射电望远镜工程(英文简称FAST),被当地人形象地称为中国的 “观天巨眼”,如图1所示. 据介绍,射电望远镜的直径越大,灵敏度越高,能搜寻的宇宙信息越丰富.此前,世界最大的射电望远镜是由美国研发的、位于波多黎各的阿雷西博305米望远镜.FAST将打破这一纪录,使中国射电天文学在10到20年内保持世界领先地位.

图1 世界最大单口球面射电望远镜工程

FAST虽是射电望远镜,却不喜欢待在一个有电的环境里,哪怕是一丁点的电波都难以忍受.中国科学院国家天文台FAST工程总工程师曾有一个形象的说法,不要说用手机,就算是附近使用电器,或者几十千米外有飞机向地面发送信息,在FAST那里都会造成一场电磁风暴.

作为射电望远镜,FAST的基本原理和人们常见的锅式卫星天线相差无几,FAST这口“锅”更大,主反射面的面积达25万平方米,主要由反射信号的抛物面和接收信号的馈源两大部分组成,通过“锅”的反射聚焦,把几平方米到几千平方米的信号聚拢到一点上.从天体投射来并汇集到望远镜焦点的射电波.射电波实际是无线电波的一部分,地球大气层吸收了来自宇宙的大部分电磁波,只有可见光和部分无线电波可以穿透大气层,天文学把这部分无线电波称为射电波.

1.手机是一种移动通信工具,它是利用 电磁 波进行远程信息传递的, FAST射电望远镜正常工作时 不可以 使用手机.(选填“可以”或“不可以”)

2.射电波在真空中的传播速度为 3×108m/s.

3.射电望远镜利用了电磁波可以发生 反射 进行信号收集的.

这是一篇关于“射电望远镜”的科普材料,通常情况下,阅读后师生更为关注的是题目中有几个问题,问题是什么,答案应该是什么,能够回答问题,写出正确答案就完事.这种应试训练导致学生不多思考,不能从科普材料中获取更多的信息,难以拓宽知识面.

为了让学生通过科普阅读,不断积累知识,能够做到触类旁通,不断提升知识的迁移能力,不断丰富充实自己.笔者尝试着做了如下的教学设计.

环节1:学生带着问题和思考自主阅读科普材料.

教学过程:

教师:“同学们,你们知道中国的 “观天巨眼”吗?请阅读材料.请你边阅读边思考这样几个问题:为什么射电望远镜直径越大,灵敏度越高?FAST射电望远镜正常工作时为什么不可以使用手机?什么是电磁风暴?”

环节1的设计,一方面可以培养训练学生的阅读能力,另一方面让学生在阅读过程中养成收集信息、主动思考、提出问题的习惯.从而提升科普阅读的实效性.

文中的“射电望远镜”无论是地理位置,还是有关名词,对于学生来说太遥远,阅读后还会疑惑重重.为了让学生明白世界级“大锅”的秘密,环节2的设计,从身边的“大锅”说起,一步步给学生搭建台阶,从学生生活经验(太阳灶、手电筒、汽车远光灯)、科学实践活动(科技馆声聚焦展品)等所看到的现象,引导学生对这些现象及事例进行分析、比较、归纳.这样的设计更贴近学生的生活,学生更容易接受知识,同时体会到小道理解决大问题,同一物理原理在不同领域的应用.

环节2:教师出示一组图片.

教学过程:

教师提问:同学们,图2、图3中利用“大锅”烧水、点火的情景我们熟悉吗?

学生回答:熟悉.

教师提问:那么烧开水、点燃火把的热量是哪儿来的呢?

学生回答:太阳.

教师提问:那为什么不把水壶、火把直接放在太阳底下?

学生回答:太阳光不够集中,温度不够高,水烧不开,火把点不着.

教师提问:谁能把太阳光集中起来,让温度变高?

学生回答:太阳灶.

教师解释:太阳灶的作用就是把平行的太阳光照到它的表面反射后汇聚于一点,这点温度高,可以烧开水、点燃火把.

图2 太阳灶

小结:如图2、图3所示,太阳灶、奥运会圣火采集是用一个“锅”把平行的太阳光汇聚于一点,利用焦点处的高温来点火.其原理如图4所示.

图4 原理图

得出结论:平行的太阳光射到“锅”面上,反射光线汇聚在焦点上.

随后出示手电筒、汽车远光灯图片,如图5、图6所示.观察发现手电筒罩、灯罩也是“锅”状,灯泡放在焦点处,发出光线经过“锅”状罩子反射后光线平行射出.其原理如图7所示.

图5 手电筒

图6 汽车远光灯

图7 原理图

得出结论:焦点发出的光线入射到“锅”面上,反射光线平行.

接下来出示中国科技馆声聚焦展品图片,如图8所示.

图8 中国科技馆声聚焦展品

图9 声聚焦

教师提问:同学们都去过科技馆,你们在科技馆里见过“大锅”吗?

学生回答:见过.

教师说明:对.科技馆探索与发现B厅有关于声现象的一些展品.你注意到有几口“锅”吗?这个展品想说明什么呢?

学生回答:没注意、不太清楚.

教师介绍:科技馆声聚焦展品是两口“锅”正对着,相距十几米.人站在一口“锅”焦点附近发出的声音经“锅”面反射后平行射出,平行的声波传到对面的“锅”面反射后汇聚在焦点上,对面站在焦点附近的人就能够听到声音.原理如图10所示.

得出结论:焦点发出的声波射到“锅”面上,反射声波平行.平行的声波射到“锅”面上,反射声波汇聚在焦点上.

在对一系列熟悉的“锅”的分析后,回到图1.教师说明:这是一口直径500米,世界最大的“锅”.正是这口大“锅”能够接收到电磁波,通过“锅面”将电磁波汇聚于一点.大的“锅面”可以收集到大量信息,哪怕是极其微弱的信息也能够被它收集到.

环节3:教师启发学生从这些例子中找寻出它们的共同特点.

教学过程:

教师提问:太阳灶、手电筒、声聚焦展品、射电望远镜工作时都需要什么?

学生回答:“锅”状物.

教师总结:前面讨论的这些“锅”状物,数学上叫抛物面,抛物面有反射聚焦作用.

图11 弹性碰撞反射聚焦

环节4: 播放“弹性碰撞反射聚焦”实验视频.

教学过程:“大锅”不光对太阳光、声波、电磁波有反射聚焦作用,对弹性碰撞的机械运动也有反射聚焦作用.请看《加油,向未来》节目的一段实验视频.

安排此环节是为了更好地理解“抛物面可以反射聚焦”.非常震撼的实验现象,帮助学生理解了文中的专业词语“直径越大,灵敏度越高”“电磁风暴”等.

以上几个环节是在为学生搭台阶,有了这些铺垫,再去回答老师开始提出的问题就轻而易举了.

这样做科普阅读教学对于提升学生的科学素养,拓宽学生的知识面,是不是很有益处呢?此案例只做抛砖引玉之用,为老师今后开展“科普阅读”教学提供一点思路和启示.最后,对于教师指导学生做好“科普阅读”有如下几条建议:

1.学生阅读前,教师有针对性地提出问题,引导学生带着问题、有思考地阅读,以提高科普阅读的实效性.

2.教师对于科普文章中的相关名词、专业术语,要做好解释说明,帮助学生克服阅读理解障碍.

3.阅读时视野要放宽,要尽可能多地从文中获取科普信息和有用知识,不能只关注文后考试题目.

4.知识与现象间建立联系,学会用知识解释现象,学会知识间的融会贯通.

5.科普教学要日常化,考前突击训练不可取.

[1]中华人民共和国教育部. 义务教育物理课程标准(2011年版)[S]. 北京师范大学出版社,2012.

(责任编辑:余娟平)

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