高中物理科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任素養(yǎng)的培養(yǎng)

吳姍姍

摘 要：“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”是高中物理核心素養(yǎng)“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”要素中的重要內(nèi)容，文章將航空航天技術(shù)成果與物理教學(xué)中試題分析、教學(xué)設(shè)計環(huán)節(jié)巧妙結(jié)合，幫助學(xué)生建構(gòu)物理知識，體會航天探索的樂趣與科研的艱辛，培養(yǎng)學(xué)生不斷探究、持之以恒的科學(xué)態(tài)度與嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的社會責(zé)任感。

關(guān)鍵詞：科學(xué)態(tài)度;社會責(zé)任;航空航天技術(shù)

1.科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任的含義

高中物理核心素養(yǎng)中，“物理觀念”、“科學(xué)思維”、“科學(xué)探究”這三個維度成為教師在進(jìn)行教學(xué)目標(biāo)的制定過程中焦點(diǎn)，而對“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”素養(yǎng)的滲透容易被忽略。《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》明確提出教學(xué)中對學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”素養(yǎng)的培養(yǎng)要十分重視[1]。

“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”主要包括科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、社會責(zé)任等要素。教師在物理教學(xué)過程中要注重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于探索的實(shí)驗(yàn)精神，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注國內(nèi)外科技發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，借用國家科技發(fā)展的優(yōu)秀成果啟發(fā)學(xué)生，在學(xué)習(xí)物理知識中樹立正確的科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任感[2]。

近年來，國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展碩果累累，尤其是航空航天方面，一張張“中國名片”舉世矚目，并且在悄然改變著國家的發(fā)展與人民的生活。文章重點(diǎn)將中國騰飛的航空航天科技成果引入物理教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)物理情景，讓學(xué)生意識到物理研究是基于觀察和實(shí)驗(yàn)上具有創(chuàng)造性的工作，從而培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)持不懈的科學(xué)探究精神，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)研究態(tài)度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情，增強(qiáng)學(xué)生以祖國為榮的情懷。

2.將航空航天技術(shù)成果與物理試題相結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生社會責(zé)任感

在物理教學(xué)中，教師以航空航天科技為背景，引用前沿航天素材編制校本作業(yè)與命制試題，讓學(xué)生在解答物理問題的過程中，體會航天探索的艱辛，領(lǐng)悟科學(xué)研究的不易，挖掘內(nèi)在的學(xué)習(xí)動機(jī)，提升愛國情懷與民族自豪感，增強(qiáng)學(xué)生敢于擔(dān)當(dāng)?shù)纳鐣?zé)任感[3]。

2019年1月一張份量十足的“中國名片”展示在世界面前，我國“嫦娥四號”探測器成功在月球背面著陸，這是登月探索里程碑意義的一刻，讓國人驕傲，世人稱贊。物理教學(xué)中，教師將登月素材引入，在教學(xué)設(shè)計、校本作業(yè)、試題命制等教學(xué)環(huán)節(jié)中滲透真實(shí)的物理情境，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生的探索熱情。此次“嫦娥四號”探測器在地球背面成功著陸，就受到了多份高考物理試題的“青睞”。2019年高考理科綜合全國II卷第14題，題干中引用登月素材，考查萬有引力定律，要求學(xué)生會利用萬有引力公式結(jié)合圖像判斷當(dāng)探測器與地球表面高度h發(fā)生變化時萬有引力的大小F圖像。2019年高考天津卷第1題，以登月為背景，考查“嫦娥四號”探測器圍繞月球做勻速圓周運(yùn)動過程中，探測器的周期、動能、角速度以及向心加速度的表達(dá)式及應(yīng)用。此外利用“鵲橋”地月中繼衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)將月球背面軟著陸的探測器發(fā)出的信號第一時間傳回地球這一航天事件為背景，使得“鵲橋”、拉格朗日點(diǎn)等成為中學(xué)物理天體問題的熱點(diǎn)素材。如圖1所示，地月中繼衛(wèi)星位于拉格朗日L2點(diǎn)附近，近似認(rèn)為繞拉格朗日L2點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動。由于拉格朗日L2點(diǎn)特殊的位置，“鵲橋”在地球與月球共同萬有引力作用下保持月球與地球做圓周運(yùn)動，以此為信息考查萬有引力提供向心力、變軌著陸、不同軌道上衛(wèi)星角速度和周期的變化、宇宙速度等物理知識。并有題目在地月繞C點(diǎn)轉(zhuǎn)動（圖2a）基礎(chǔ)上，引入拉格朗日L4點(diǎn)與地月構(gòu)成等邊三角形（圖2b）求解相關(guān)萬有引力及軌道半徑比值、加速度、周期等問題。

此外，高考物理全國卷多次以我國航天技術(shù)發(fā)展成果為背景融入試題，考查學(xué)生物理知識的應(yīng)用，如2019年高考全國I卷第16題引用專為“長征九號”研制的大推力新型火箭;2018年高考全國I卷第20題和2018年高考全國III卷第15題的引力波;2018年高考全國II卷第16題引用“天眼”——射電望遠(yuǎn)鏡;2017年高考全國I卷第17題的“人造太陽”及2017年高考全國III卷第14題天舟一號貨運(yùn)飛船經(jīng)過多次變軌，成功對接我國真正意義上的空間實(shí)驗(yàn)室——天宮二號等等。這些考題中萬有引力定律及其應(yīng)用與其他高中物理知識多樣化的考查方式不同，多以選擇題形式出現(xiàn)，雖然難度系數(shù)不是最大，但從題目與現(xiàn)代科技的不斷融合中不難發(fā)現(xiàn)，要求學(xué)生關(guān)注航空航天技術(shù)發(fā)展與物理概念的科學(xué)理解能力。學(xué)生在運(yùn)用物理知識解答有關(guān)天體題目的同時體會物理知識在航空航天領(lǐng)域的運(yùn)用，了解人類對宇宙提天體的探索歷程，體會幾代航天科學(xué)家艱辛的探索歷程與不放棄不松懈的科研精神，增強(qiáng)學(xué)生民族自豪感與社會責(zé)任感。

3.將航空航天技術(shù)成果與物理教學(xué)設(shè)計相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生不斷探究的科學(xué)態(tài)度

高中物理內(nèi)容相對抽象，對學(xué)生理解而言難度較大，教師可合理創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，將航空航天技術(shù)成果融于物理教學(xué)，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的信心，讓學(xué)生從飽經(jīng)風(fēng)雨、歷盡滄桑的中國航天發(fā)展過程中體會不斷探究，不拋棄不放棄的航天精神。

2019年12月27日，我國長征五號遙三運(yùn)載火箭發(fā)射升空，成功將實(shí)踐二十號衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，在高中物理必修2萬有引力定律及其應(yīng)用模塊的教授中即以這一盛事為素材。

設(shè)計一：地球同步衛(wèi)星導(dǎo)入環(huán)節(jié)

教師活動：教學(xué)引入：播放長征五號遙三運(yùn)載火箭（簡稱“胖五”）在文昌基地發(fā)射成功，將實(shí)踐二十號衛(wèi)星送入預(yù)定軌道的視頻——提出問題：實(shí)踐二十號衛(wèi)星是如何在既定軌道上運(yùn)行？

學(xué)生活動：小組討論感受及思考，提出相關(guān)疑問。

教師活動：構(gòu)建模型——引入教學(xué)知識點(diǎn)：實(shí)踐二十號衛(wèi)星屬于地球同步通訊衛(wèi)星——過度：如何描述運(yùn)行規(guī)律。

設(shè)計意圖：教師借用“胖五”將實(shí)踐二十號衛(wèi)星送入預(yù)定軌道為以背景引入地球同步衛(wèi)星的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生要有責(zé)任意識，激發(fā)學(xué)生對天體領(lǐng)域的興趣。

設(shè)計二：地球同步衛(wèi)星運(yùn)動規(guī)律

課前任務(wù)：要求學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)信息等多媒體渠道收集我國目前幾個衛(wèi)星發(fā)射場的相關(guān)資料。

教師活動：提出疑問：“胖五”一飛沖天，為什么發(fā)射地選擇海南文昌？

學(xué)生活動：交流討論——小組分享討論結(jié)果。

教師活動：歸納知識點(diǎn)——地球同步衛(wèi)星軌道平面在赤道平面上——質(zhì)量大和體積大的“胖五”，作為我國運(yùn)載能力最強(qiáng)的火箭，選擇在我國四大衛(wèi)星發(fā)射場中的文昌發(fā)射場，原因之一是由于文昌發(fā)射場緯度最低。由于地球自西向東轉(zhuǎn)動，地球表面物體具有相同的角速度，緯度越低越靠近赤道，自轉(zhuǎn)半徑越大，具有更大的線速度，即相當(dāng)于火箭具有更大的初射速度，提高發(fā)射效率。

設(shè)計意圖：地球同步衛(wèi)星運(yùn)動規(guī)律是萬有引力定律應(yīng)用中一個的重要考點(diǎn)，教師借用熱點(diǎn)航天技術(shù)成果為素材，與時代接軌，采用設(shè)疑——思考——啟發(fā)——引導(dǎo)的教學(xué)主線，鼓勵學(xué)生大膽思考，用物理知識解決實(shí)際問題，讓學(xué)生體會物理知識在航天技術(shù)方面的運(yùn)用，激勵學(xué)生對航天領(lǐng)域的向往與不斷探索的科學(xué)態(tài)度。

4.結(jié)語

高中物理萬有引力定律內(nèi)容一直與航空航天技術(shù)緊密結(jié)合，這是課程標(biāo)準(zhǔn)下對培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的充分體現(xiàn)，通過一代代航天人的努力拼搏、永不言棄的航天精神鼓舞學(xué)生，有利于培養(yǎng)學(xué)生敢于擔(dān)當(dāng)?shù)纳鐣?zé)任感與不斷探索的科學(xué)態(tài)度。物理教學(xué)過程中教師要立足于現(xiàn)代技術(shù)的不段發(fā)展，以學(xué)科核心素養(yǎng)為依托，不拘泥于古板套路的教學(xué)方式，以學(xué)生的終生發(fā)展為前提，不斷創(chuàng)新教學(xué)方法，合理創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，讓學(xué)生在面對真實(shí)物理情境，科學(xué)系統(tǒng)地運(yùn)用物理知識從不同角度解決問題，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力與實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

參考文獻(xiàn)

[1]林明華.高中物理核心素養(yǎng)的內(nèi)涵與培養(yǎng)途徑[J].《福建基礎(chǔ)教育研究》.2016（002）：4-6.

[2]彭前程.聚焦核心素養(yǎng)體現(xiàn)時代要求——高中物理教科書修訂說明[J].《中學(xué)物理》.2018.36（19）：2-8.

[3]陳長宏.例析物理課堂教學(xué)與哲學(xué)思想的滲透整合——以“萬有引力與航天”一章為例[J].《物理通報》.2016（3）：49-51.