高中物理教學中學生科學態度與責任素養的培養

胡越男

[摘? ?要]以課堂教學為載體，圍繞科學素養的四個維度，精準設計教學過程，有效開展課堂教學活動，為學生全面而富有個性的發展而教，使物理教學與物理教育兼具。

[關鍵詞]核心素養;物理教學;物理教育

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? ?A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）20-0043-03

物理學科核心素養主要包括物理觀念、科學思維、科學探究和科學態度與責任。如圖1所示，每一個維度均包含豐富的內容和具體的要求。課堂教學是落實素養的關鍵環節，因此，課堂教學要認真做好三個轉化。第一，把自古以來人類社會物理學家們積累的知識規律轉化為學生的個體知識和觀念——形成物理觀念;第二，把物理學家們從事研究活動的思想、方法轉化為學生認識自然現象的方法和思維方式——培養科學思維;第三，把蘊含在知識載體中的觀念和態度轉化為學生認識自然、研究自然的行為準則和態度觀念——落實科學態度與責任。實現這三個轉化的過程恰好就是科學探究的過程。因此，我們的課堂教學設計和教學環節，都要圍繞學科核心素養的四個維度展開，即為發展學生的核心素養而教。

從物理教學走向物理教育，需要切實落實科學態度與責任。然而，這一環節是最抽象、最難評價的，但其意義極其深遠，值得我們深思和研究。科學態度與責任是指在認識科學現象的本質，理解科學與技術、社會和環境的關系基礎上，逐漸形成的對待科學和技術應用關系的正確態度與責任感，其主要包括科學本質、科學態度、科學責任、STSE等要素。在實際教學中，既要重視物理知識的文化取向，充分挖掘物理知識背后的育人價值，更要從傳統的以知識傳授為本的物理教學轉變為以提升核心素養為主的物理教育。因此，我們在開展物理知識教學的同時，努力將科學態度與責任等物理學科核心素養，化大為小、變虛為實，對高中三年物理教學進行系統謀劃、精準教學，將科學態度與責任自始至終貫穿在教學活動之中?，F以《牛頓第三定律》一課中的“探究相互作用力大小關系”課堂教學片段為例進行探究。

首先拋出課題，請學生自由猜想，并想辦法設計方案證明。

隨后教師根據學生提出的方案——用兩個彈簧秤對拉進行研究，提供器材進行分組實驗探究、交流。發現多數學生是將彈簧秤水平放置對拉的，也有學生做了將彈簧秤豎直或斜向擺放的實驗，兩個力的大小都是相等的。教師及時對用不同探究方法進行實驗的學生給予肯定和表揚。

那么，至此可以得出結論了嗎？引導學生總結發現上述實驗都是物體處于平衡狀態下做的，于是他們非常渴望做非平衡狀態（如加速運動）時的實驗，嘗試后發現讀數困難，此時教師再采用傳感器演示，如圖2所示，發現相互作用關系與運動狀態無關。

最后歸納總結，由學生得出規律，并對探究過程進行交流……

在教學過程中，教師注意收集多種方案及相關信息，以獲取證據。在具體教學中，教師必須堅持實事求是，從而彰顯嚴謹的科學態度，與此同時，不忘鼓勵學生大膽質疑、評判，提出創造性的見解。最后創造條件強化證據意識，讓學生充分體會科學本質，準確地表述結果。在看似自然、隨意的教學過程中，巧妙地把科學態度與責任等學科核心素養恰到好處地落實到位，而這自然和隨意的教學設計背后，是以核心素養為導向的從物理教學轉向物理教育的廣義備課，凝聚了教師的智慧和用心。

為了更好地落實科學態度與責任，現總結如下三點。

一、重溫科學足跡，以求“真”的態度，樹立正確的科學態度

認識科學，關鍵要認識科學本質。在“初中科學課程標準”中明確指出，科學本質包括：

1.自然界是有規律的，科學是認識自然最有效的途徑。

2.科學是以自然界為研究對象的探究活動。探究活動包括邏輯推理和實驗活動，是一個充滿創造性思維的過程。

3.科學是一個開放的系統?？茖W知識具有相對穩定性，同時也在不斷發展。

4.科學活動會促進社會的進步和發展，要受到科學道德和社會道德的雙重約束。

為了更好地理解科學本質，可以從“科學知識”、“科學探究”以及“科學事業”三個維度進行闡述。

1.科學知識的本質：自然界是可以認識的， 但是科學知識是可變的， 科學并不能解決所有問題。

2.科學探究的本質：科學講究證據， 科學是邏輯和想象的結合體， 科學具有解釋和預測的功能， 科學反對權威。

3.科學事業的本質：科學研究是一項復雜的社會活動， 分成不同的專門領域進行研究。

一個非常典型的例子——從一個古老的話題說起：輕、重物體誰下落得快？

環節1.觀察生活中常見的現象發現：? 物體下落的快慢由它們的輕重決定。這是亞里士多德的觀點。

環節2.伽利略質疑：通過比薩斜塔實驗、落體佯謬以及斜面實驗等證據剖析。

環節3.設計實驗：

（1）紙片和碟片誰下落得快？

（2）牛頓管實驗。

環節4.播放月球上的或BBC錄制的真空環境下鉛球和羽毛同時由靜止開始下落的實驗視頻。

環節5.介紹現代版“比薩斜塔”實驗：朱棣文通過“墜落”原子，精確測算出單個原子的重力加速度，并發現這一重力加速度與宏觀物體的重力加速度相同，即微觀原子與宏觀物體下落的速度與其重量無關。

環節6.探索還在進行……美國物理學家費希巴赫領銜的科研團隊，通過實驗發現，不同質量的物體在真空中的重力加速度并不相同，并猜測是否可能存在第五種力。

在平常的課堂教學中，進行到第四環節時似乎已經很圓滿，看起來已經達到我們的教學目標。有歷史的追溯、有實驗的佐證，得到的結論合情合理，可以讓學生心服口服了。但是對科學本質的教育和滲透還遠遠不夠，需要有所拓展和展望。通過重溫科學發展的足跡，帶領學生一起體會：科學是講求實證的、科學是有待發展的等特性，幫助學生樹立正確的科學態度。

又如在《伽利略對自由落體運動的研究》一課中，在如何驗證位移與時間的平方成正比的環節中，可以從實踐體驗，到修正方案，再到實驗驗證，最后出示伽利略手稿中記錄的一組數據，通過實驗重現當時的歷史情境。讓學生沿著前人的科學探索足跡，親身體驗研究過程，感受并領悟前輩科學家的科學精神、物理思想和研究方法。

二、還原真實，以“善”為目的，落實正確的科學責任

物理學來自生活，要回歸生活，解決生活生產中的實際問題才是物理學真正的本源和初衷，這就是“善”。生活和生產中的實際情景就是教學中最生動靈活的素材源泉，既可以激發學生濃厚的學習興趣，更是淋漓盡致地體現了物理教學的生活化和實用價值，讓學生體會掌握科學知識的價值和意義，很自然地將科學的精神和思想方法等學科素養深入到學生的心里。

例如，在《閉合電路歐姆定律》一課的教學中，在規律應用的環節，展示一組驢友野外取火的多種方法，課堂上現場展示了其中的一種：把燒烤錫紙剪成兩邊寬中間窄的長條狀后，接到電池的兩極，發現錫紙從中間最窄處開始冒煙并燃燒起來，將周圍的紙片、枯樹葉等引燃，如圖3所示。接著引導學生一起分析原因：原來錫紙中間部分較窄，導致電阻較大，在電流相同的情況下，電阻大的地方發熱更多，達到燃點即燃燒，隨后引燃周圍的易燃物品。至此，再讓學生討論電源短路時會產生什么后果，其結果自然就呼之欲出了。學生自然而然地明白了在發生短路時，容易引起火災的原因。同時提醒大家，平時不要隨便將電池和能導電的物品放在一起，比如說電池不要放在硬幣堆、易拉罐堆里等，以免成為“點火利器”。如果只是口頭敘述，就顯得單調乏味，難以形成直觀感受。教師通過展示生活素材，有效地拓展了知識，提升學生的學習成就感，提升了學生的學科素養。

又如在《勻變速直線運動速度和位移的關系》一課的教學中，可以設計如下例題。

表1是幾種不同路面汽車急剎車時的加速度大小，圖4是某汽車急剎車留下的痕跡。網上查得：二級及二級以上的公路白色虛線的線條長度為[6 m]，空白段長度為9 m;其他公路白色虛線的線條長度應為2 m，空白段長度應為4 m，試估算汽車剎車前初速度為多少？

教師帶領學生根據生活經驗和數據，分析計算得到汽車的初速度大約為[v=48.6? km/h]。這樣的速度在行駛過程中并不大，在這樣的速度下緊急剎車時，其剎車距離也有18 m之長。緊接著教師設問：還會有哪些因素導致剎車距離變大呢？學生分析得出：初速度增大、加速度變小、反應時間變長等因素，從而總結出要嚴禁超速、超載、酒駕、疲勞駕駛，從而很好地進行了交通安全教育。

三、數理結合，追求物理之“美”，體會科學責任

物理學是一門高層次、高品位、有魅力的學科，能較完美地體現自然之美、對稱之美、和諧之美。自然的美，給人生以啟迪，給生活以樂趣，給思維以精髓，給精神以永存。

例如在《開普勒第三定律》的教學中，定律的內容是“所有行星軌道半長軸的三次方跟它的公轉周期的二次方的比值都相等”，它將時間與空間的關系表達得如此準確且簡潔，如表2所示，開普勒是如何想到的呢？丘成桐先生曾多次教誨眾弟子：“奧妙的自然現象后面必然有優美的數學結構”;“美輪美奐的數學結構必定不是人為的，必然有自然的現象或規律對應”。所以我們在陳述知識的同時，應重演當年開普勒的數據處理過程，領略物理規律的簡約之美，同時體會科學發現的艱難之旅，引領學生感悟科學本質。

陳佳洱院士曾說：物理學不只是圖表和數據，它能帶給你很多更珍貴的東西——一種理性的思維方式、人生的哲學和人生的道路。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]? 中華人民共和國教育部.義務教育初中科學課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2012.

[3]? 駱興高.注重“三個轉型”? ? 培養核心素養：論核心素養視域下的物理教學[J].物理教學，2018，40（4）：2-5+23.

[4]? 謝忠良.提供直觀素材? ? 培養學科素養：以“閉合電路歐姆定律”為例[J].物理通報，2019（1）：55-58.

（責任編輯 易志毅）