物理课程和通用技术课程的融合

物理课程和通用技术课程的融合

琼海市嘉积二中  陈文星

 

以前我一直从事物理教学工作，现在我同时任教高二年级物理和通用技术两门课程，在教学过程中我逐渐发觉物理和通用技术课程有着密切的联系，物理学科中的力学、电学、光学等都在通用技术上得到了完美的体现，而物理学科中也有不少介绍有关前沿科学技术的内容。通用技术侧重于在实践活动中进行设计与创新，物理学科在让学生学习系统知识的同时，也同样注重培养学生动手能力。下面我结合自己平时的教学实践对这两门学科之间的联系谈谈自己的认识。

一、物理学科和通用技术学科都是以科学技术促进社会文明进步来开篇的。

在高中物理沪科版必修1教科书的开篇“物理与技术——交相辉映”中介绍了物理与技术的关系：蒸汽机的发明促进了热力学的发展，奠定了人类历史上第一次工业革命的基础，人类进入了蒸汽时代。同时还介绍了我国古代四大发明中的“司南”，当我们将远古的司南，跟当今的核磁共振仪、计算机磁盘、信用卡、磁悬浮列车等放在一起时，怎不让人惊叹物理学与技术结合的伟大与神奇！同样在高中通用技术苏教版《技术与设计1》教科书中的第一单元中，通过“从火到灯——人类走向文明的历程”这一案例引入课题，其中介绍了各种各样的灯具，包括古老的和现代的灯具，课本通过对本案例的分析来说明技术是推动人类文明进步的主要动力之一。

二、物理课程和通用技术课程都是从生产生活中的问题着手研究的。

物理课程重在探索问题，通用技术课程重在解决问题。科学侧重于认识自然，力求有所发现，技术则侧重利用和合理的改造自然，力求有所发明；科学回答的“是什么”“为什么”的问题，技术则更多地回答“怎么办”的问题；科学通过实验验证假设，形成结论，技术则通过试验，验证方案的可行性与合理性，并实现优化。物理学作为一门自然学科之一，更多的是让学生通过科学实验探究活动去验证和认识自然规律，并在学习知识和实验探究过程中培养自身的科学素养。通用技术课程则重在让学生通过各种技术活动去培养他们的技术素养，体会设计制作的过程。

三、通用技术课程的学习是物理知识运用过程的体现。

1、通用技术课程中学生进行设计制作需要运用到物理知识。

在《技术与设计1》第七单元课程学习中，需要学生进行模型制作，课本是以台灯模型的制作为例作介绍的。学生要制作台灯模型就必须涉及到台灯电路的连接，这就要求学生懂得怎样去连接开关，怎样用试电笔去识别零线和火线，怎样使用多用电表去检测电路，如何避免短路现象出现，怎样做到安全用电等。如果没用电学方面的物理知识，学生将无法完成台灯模型的制作，也有可能带来不可预见的安全事故。

2、控制系统的设计中需要运用到物理知识。

在《技术与设计2》第四单元的课程学习中，需要进行开环控制系统和闭环控制系统的设计，课本中的开环控制系统设计案例——电吹风控制系统的设计，也与物理课程中的电学知识有关，在分析该案例时我们需要先画出电吹风的电路图（如下图所示），在该控制系统中控制量是电机的电压，干扰因素是房间的温度、电源电压的波动等，这个案例中就涉及到诸如电路图的绘制，电压、电路元件的串并联、电流的热效应、能量的转换等物理知识的运用。同样在闭环控制系统设计案例——抽水马桶的自动控制系统的设计中，也离不开物理知识的运用，本案例中用浮球作为水位的检测装置，而杠杆机构能实现控制器和比较器的功能，这个生活中的案例就涉及到了水的压强、浮力的应用、杠杆的运用等多方面的物理知识。所以掌握好物理基础知识对学好通用技术课程是很重要的。

3、物理力学知识在通用技术课程中得到了很好的运用。

在《技术与设计2》课本的第二单元——“结构与设计”中，差不多整个单元都是在运用物理力学知识来让学生认识结构、设计结构、欣赏结构。

首先课本从力学的角度定义了结构——结构是指可承受一定力的架构形态。结构可以抵抗能引起形状和大小改变的力，这实际上是指物理力学中所提到的力的作用效果，即力可以改变物体的形状。课本中还提到了外力和内力，这实际上就是物理力学中所讲述的作用力和反作用力的知识。至于课本提到了应力（δ），同时还告诉学生利用公式δ= 去求应力的大小，这实际上就是物理力学中讲述的有关压强的知识。同时本单元还要求学生利用物理有关知识对结构进行受力分析，如对建筑物窗户进行受力分析，对椅子、桥梁进行受力分析等。课本中提到的结构的几种基本受力形式——拉力、压力、剪切力、弯曲力、扭转力，这是从力的作用效果对结构的受力进行分类的。在本元第二节——“稳固结构的探析”中，首先介绍了影响结构稳定性的因素，通过 “静态的自行车是如何保持稳定的”这一案例分析让学生明白我们是如何使物体保持稳定的。在结构强度的教学中，课本重点对梁的受力进行了分析：一个坚固的梁的材料必须具有好的抗拉力、压力、剪切力和扭曲力的性能，所以梁通常由不止一种材料制成，混凝土擅长抗压力，而钢筋擅长抗拉力，梁的上方主要承受压力，而梁的下方主要承受拉力，所以钢筋应该放在梁的偏下位置。由此可见物理力学知识是认识结构的前提和基础，如果没有较好的物理学知识基础，通用技术课程将很难学好。

四、物理课程资源可以和通用技术课程资源进行整合。

1、物理实验室场地及一些教学器材可以在通用技术课程教学中发挥作用。

由于有的学校没有专门的通用技术试验场所，学生动手进行设计制作必将受到客观条件的制约。我们可以充分利用学校物理实验室场地及一些相关实验器材来进行通用技术课的教学。例如可以在物理实验室里利用木块、木条、细绳、钩码等进行材料弯曲性能试验；利用万用电表、试电笔、导线、电烙铁等进行台灯模型的电路连接；利用柴油机模型等来讲解通用技术课程中有关模型及其功能的知识等。

2、通用技术课程中的一些小试验可以运用到物理课堂教学中。

通用技术课程中的一些小试验简单易做，感性直观，在物理课堂教学中同样可以采用这些小试验。例如《技术与设计2》中有个小试验——了解壳体结构的受力情况，将3只鸡蛋分别立于三个瓶盖上，再在鸡蛋上分别盖上另外3只瓶盖，取一块木板放在上面，再轻轻将砖头或石板压在木板上面，结果发现鸡蛋能承受住好几块砖的压力而不破碎。这样的试验如果用在物理有关压力压强知识的课堂教学中，同样会使课堂生动起来，学生一定会兴趣倍增。

3、物理课本中的一些题材可以作为通用技术课程的案例来进行分析。

例如，高中物理选修1-1中介绍了贝尔如何发明电话，这一题材正好可以用到《技术与设计1》第四单元第一节“发现问题”的教学当中去，讲述贝尔是如何主动去自己发现问题的。这是本节内容教学最恰当的一个案例了。

总之，各事物之间并不是孤立存在的，只要我们善于理顺各学科之间的相互联系，我们的教学工作一定会做得更好。