由編制“光的干涉”單元的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)引發(fā)的思考

林立燦 石睿 林清源

摘? ?要：本文以“光的干涉”為例，闡述高中物理教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)制定的意義。教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)是銜接綱領(lǐng)性的課程標(biāo)準(zhǔn)與具體化的課堂教學(xué)的可操作性指導(dǎo)文件。為了讓體現(xiàn)國(guó)家教育意志的《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》在具體教學(xué)中得到更好的貫徹和落實(shí)，為了保證高中物理的教學(xué)內(nèi)容能最大限度地發(fā)揮出原本設(shè)計(jì)的教育功能，有必要針對(duì)每個(gè)模塊、每一章節(jié)的內(nèi)容制定相應(yīng)的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué)標(biāo)準(zhǔn);光的干涉;核心素養(yǎng)

教育是一種社會(huì)工具，也是社會(huì)上層建筑之一。各個(gè)國(guó)家在不同歷史發(fā)展時(shí)期會(huì)根據(jù)國(guó)家發(fā)展需要，結(jié)合教育教學(xué)規(guī)律提出自己的教育的綱領(lǐng)性文件，而各級(jí)各類的教育會(huì)依此進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和改革，新一輪的各個(gè)學(xué)科的《高中課程標(biāo)準(zhǔn)》就是在我國(guó)“教育是立德樹(shù)人、教育是為了發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)”等理念下產(chǎn)生的。

筆者認(rèn)為《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》）作為高中物理教學(xué)的綱領(lǐng)性文件，是宏觀的，而具體的教學(xué)過(guò)程是微觀的。為了能讓體現(xiàn)國(guó)家教育意志的《標(biāo)準(zhǔn)》在具體教學(xué)中得到更好的貫徹和落實(shí)，在宏觀與微觀之間應(yīng)有一個(gè)可操作性的指導(dǎo)文件，這就是物理教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。

與此同時(shí)，高中物理教學(xué)的根本目的是以物理學(xué)科知識(shí)為載體，培養(yǎng)學(xué)生的能力，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。但物理知識(shí)體系的內(nèi)容繁多，物理教育學(xué)家們根據(jù)對(duì)物理學(xué)科的理解與長(zhǎng)期的實(shí)踐研究，并結(jié)合高中階段學(xué)生的身心特點(diǎn)，確定了可傳授給高中生的物理知識(shí)內(nèi)容。由于教學(xué)時(shí)間的制約，這些教學(xué)的知識(shí)點(diǎn)經(jīng)典而精簡(jiǎn)。如何保證這些少量的教學(xué)內(nèi)容能最大限度地發(fā)揮出原本設(shè)計(jì)的教育功能？我們也必須針對(duì)每個(gè)模塊、每一章節(jié)的內(nèi)容制定相應(yīng)的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。

以下筆者以“光的干涉”為例，具體闡述教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)制定的意義。

1? “光的干涉”教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)地位

光的干涉屬于近代物理知識(shí)。從光的干涉到薄膜干涉，無(wú)數(shù)物理科學(xué)家、工程技術(shù)人員為之研究和創(chuàng)新所保留下的經(jīng)典素材成為我們高中物理教學(xué)的精彩內(nèi)容。這其中所包含的物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任都是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)時(shí)不可多得的素材。

楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)發(fā)展史的貢獻(xiàn)是不可磨滅。英國(guó)醫(yī)生兼物理學(xué)家楊氏（Thomas? Young，1773-1829年）原來(lái)是學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)的， 21歲時(shí)即以他的第一篇醫(yī)學(xué)論文成為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。為了進(jìn)一步深造，楊氏到愛(ài)丁堡和劍橋繼續(xù)學(xué)習(xí)，后來(lái)又到德國(guó)格廷根去留學(xué)。在那里，他受到一些德國(guó)自然哲學(xué)家的影響，開(kāi)始懷疑起光的微粒說(shuō)。1801年，楊氏出版了《聲和光的實(shí)驗(yàn)和探索綱要》。在書中楊氏向牛頓權(quán)威提出挑戰(zhàn)：“盡管我仰慕牛頓的大名，但是，我并不因此而認(rèn)為他是萬(wàn)無(wú)一失的。我---遺憾地看到，他也會(huì)弄錯(cuò)，而他的權(quán)威有時(shí)甚至可能阻礙科學(xué)的進(jìn)步?！蓖辏瑮钍线M(jìn)行了著名的楊氏超干涉實(shí)驗(yàn)。為光的波動(dòng)說(shuō)的復(fù)興奠定了基礎(chǔ)[ 1 ]。

2? “光的干涉”教學(xué)單元在高中物理教學(xué)中的內(nèi)容體現(xiàn)

2017年版《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》，將這部分內(nèi)容放在選擇性必修1中，在《標(biāo)準(zhǔn)》中的有關(guān)敘述如下[ 2 ]：

觀察光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象，了解這些現(xiàn)象產(chǎn)生的條件，知道其在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。知道光是橫波，會(huì)用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量光的波長(zhǎng)。

例1? 演示雙縫干涉和單縫衍射現(xiàn)象，觀察雙縫干涉和衍射圖樣，并以此說(shuō)明光具有波的性質(zhì)。

例2? 利用生活中的器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象，討論薄膜干涉的原因。

以與《標(biāo)準(zhǔn)》配套的人教版教材為例，該單元的教材內(nèi)容呈現(xiàn)如表1。

3? “光的干涉”單元教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)

從上述分析，我們明顯看到，《標(biāo)準(zhǔn)》中有關(guān)光的干涉內(nèi)容只有簡(jiǎn)單的闡述（總共139個(gè)漢字），如果一線教師只是照本宣科，做做教材后面的練習(xí)，那是很難達(dá)到《標(biāo)準(zhǔn)》所提的要求的。因此我們認(rèn)為，這部分內(nèi)容要有一個(gè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)如表2。

4? 編制“光的干涉”單元教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)引發(fā)的思考

4.1? 高中課堂中大膽滲透物理基礎(chǔ)理論

在編寫這個(gè)單元的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，筆者參考了我國(guó)各個(gè)時(shí)期、不同年代的教參，對(duì)這部分內(nèi)容的建議都是對(duì)有些內(nèi)容不宜講得過(guò)深，簡(jiǎn)單帶過(guò)就好。這部分學(xué)生不好理解的內(nèi)容有相關(guān)光源、激光、半波損失等。

而筆者認(rèn)為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，很重要是要先讓學(xué)生覺(jué)得物理有用，故有些知識(shí)點(diǎn)可以介紹，但并不做為考試內(nèi)容。介紹這些相關(guān)而又有些“超綱”的內(nèi)容，目的不在于讓學(xué)生全懂（對(duì)于大部分學(xué)生，有初淺的認(rèn)知即可），而在于給學(xué)生打開(kāi)一扇扇通過(guò)物理認(rèn)知世界的窗戶，有志于從事物理專業(yè)的學(xué)生可以知道繼續(xù)研究和努力的方向，沒(méi)有從事物理專業(yè)的同學(xué)也可以因?yàn)閷?duì)這些物理理論略知一二，而拓展他們終身學(xué)習(xí)的廣度與深度。

4.2? 充分重視物理知識(shí)的應(yīng)用環(huán)節(jié)

國(guó)家的教育意志是通過(guò)每個(gè)學(xué)科，每一節(jié)具體的課堂去實(shí)施的。正如前文提到的，為達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目的，首先必須讓學(xué)生喜歡這個(gè)學(xué)科。

光的干涉在生產(chǎn)生活中有著豐富的應(yīng)用，如相機(jī)鏡頭的增透膜、玻璃的平整度檢測(cè)等，這些都是非常精彩的內(nèi)容。只要教師認(rèn)真?zhèn)湔n、認(rèn)真思考，可以挖掘出許多能與學(xué)生探討的細(xì)節(jié)問(wèn)題。例如，關(guān)于相機(jī)的增透膜，為什么讓綠色光在增透膜前相消，綠色光就透過(guò)最多？如按理論計(jì)算，增透膜的厚度應(yīng)該是綠色光在這個(gè)介質(zhì)（通常是氟化鎂）中波長(zhǎng)的四分之一奇數(shù)倍，但是為什么又大都只涂四分之一波長(zhǎng)呢？關(guān)于檢測(cè)玻璃平整度，它的干涉條紋形成的位置為什么是在標(biāo)準(zhǔn)玻璃磚的下表面？干涉條紋的情況與待測(cè)玻璃磚凹凸情況有什么關(guān)聯(lián)？如果老師們認(rèn)真對(duì)待這些非考試重點(diǎn)的問(wèn)題，把它們解釋清楚，學(xué)生一定會(huì)發(fā)自內(nèi)心地喜歡物理。

但是非常遺憾的是現(xiàn)在的高中物理課程在應(yīng)用這部分越來(lái)越淡化。如果只是給學(xué)生繩子加木塊之類的知識(shí)，只是為了解題，無(wú)法讓學(xué)生真心喜歡物理，也無(wú)法最大限度地通過(guò)物理教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

4.3? 教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)幫助教師實(shí)現(xiàn)從“教教材”到“用教材”

從上面分析我們可以看到，《標(biāo)準(zhǔn)》是教學(xué)活動(dòng)的綱領(lǐng)性文件，是相當(dāng)精練的，而我們所使用的教材也不可能很詳細(xì)，這就會(huì)給很多年輕教師的教學(xué)活動(dòng)帶來(lái)困難。筆者認(rèn)為，教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的制定應(yīng)該要提供相當(dāng)數(shù)量的可操作的教學(xué)事例，讓教師能真正實(shí)現(xiàn)“教教材”到“用教材”，更好駕馭課堂，成為課堂的組織者與管理者。

5? 結(jié)語(yǔ)

物理教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的制定，旨在將高屋建瓴的課程標(biāo)準(zhǔn)具體化、實(shí)用化，旨在幫助一線教師不錯(cuò)過(guò)每一節(jié)課的每一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，旨在讓高中物理教學(xué)更有“物理”的味道。在“光的干涉”教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)中 ，“用激光照射雙縫，以教室的后排墻壁做為屏幕，讓學(xué)生觀看雙縫干涉的實(shí)際圖形”這一項(xiàng)內(nèi)容，筆者曾在真實(shí)教學(xué)活動(dòng)中實(shí)踐過(guò)。當(dāng)教師用激光照射在雙縫上，在教室后面白墻上打出一排清晰可見(jiàn)的干涉條紋后，學(xué)生一片歡呼。當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)具體的直接測(cè)量與計(jì)算，得到激光的波長(zhǎng)與激光器上標(biāo)稱相當(dāng)接近時(shí)，再觀察一下學(xué)生們的表情，我們就會(huì)明白，中學(xué)物理教學(xué)需要的到底是什么。

參考文獻(xiàn)：

[1]中學(xué)物理教師手冊(cè)編寫組.中學(xué)物理教師手冊(cè)[M].? 上海：上海教育出版社，? 1982：113.

[2]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：26.