高中物理教學(xué)中落實(shí)“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”素養(yǎng)的實(shí)踐研究

閆鵬

物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要由“物理觀念與應(yīng)用”“科學(xué)思維與創(chuàng)新”“科學(xué)探究與交流”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面的要素構(gòu)成。“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”是指在認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)，理解科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境的關(guān)系基礎(chǔ)上形成的對(duì)科學(xué)和技術(shù)的正確態(tài)度及責(zé)任心；具有探索自然的內(nèi)在動(dòng)力，嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是和持之以恒的探索精神，獨(dú)立思考、敢于質(zhì)疑和善于反思的創(chuàng)新精神，以及保護(hù)環(huán)境、推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感；能尊重自然，遵守科學(xué)倫理和道德規(guī)范。此維度主要包括科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)倫理、STSE等要素。《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》要求：“學(xué)生通過高中階段的學(xué)習(xí)，能正確認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)；具有學(xué)習(xí)和研究科學(xué)的好奇心與求知欲，能主動(dòng)與他人合作，樂于參與，尊重他人，能基于證據(jù)和邏輯發(fā)表自己的見解，實(shí)事求是，不迷信權(quán)威；在進(jìn)行科學(xué)研究和應(yīng)用科學(xué)成果時(shí)，遵循普遍接受的道德規(guī)范；理解科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境的關(guān)系，熱愛自然，珍惜生命，具有保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感。”在此，筆者就高中物理教學(xué)中落實(shí)“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”素養(yǎng)作了一定的實(shí)踐研究。

一、通過學(xué)習(xí)物理學(xué)史了解科學(xué)本質(zhì)

科學(xué)的本質(zhì)主要包括科學(xué)知識(shí)、科學(xué)過程與方法以及科學(xué)事業(yè)等。物理學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了許多曲折的過程。許多科學(xué)家為物理學(xué)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)，在物理教學(xué)中，通過學(xué)習(xí)物理學(xué)史，學(xué)生可以了解物理的文化和發(fā)展，學(xué)習(xí)科學(xué)家研究物理問題的科學(xué)方法、科學(xué)研究的過程，能夠更為透徹的理解科學(xué)本質(zhì)。例如，在單擺的運(yùn)動(dòng)這一內(nèi)容教學(xué)中，呈現(xiàn)伽利略在不同階段對(duì)單擺的研究。通對(duì)這一史實(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠更為透徹的理解伽利略對(duì)此的研究過程、方法以及成果，除了學(xué)習(xí)到了科學(xué)知識(shí)，還認(rèn)識(shí)到了研究科學(xué)的過程和方法。伽利略對(duì)單擺的研究，源于一次在教堂看到了教堂的拱頂?shù)牡鯚羰艿斤L(fēng)吹來回?cái)[動(dòng)，而且來回?cái)[動(dòng)的時(shí)間似乎是相等的。通過比較脈搏跳動(dòng)的時(shí)間，他發(fā)現(xiàn)吊燈來回?cái)[動(dòng)的時(shí)間是相等的。接著善于思考的伽利略又冒出一個(gè)疑問，如果風(fēng)力變大吊燈擺得高了一些，每一次擺動(dòng)的時(shí)間還相等嗎？之后他首先進(jìn)行了猜想：可能擺動(dòng)的角越大，吊燈的質(zhì)量越大，擺動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng)。為了驗(yàn)證這一猜想，他用一根細(xì)線和鐵球做成一個(gè)擺，替代吊燈進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。最后發(fā)現(xiàn)只要保持足夠小的偏角，對(duì)于同樣擺長(zhǎng)的擺，即使鐵球的質(zhì)量、擺動(dòng)的幅度不等，來回?cái)[動(dòng)的時(shí)間卻是相等的，這在物理學(xué)中叫作“擺的等時(shí)性原理”。伽利略還利用這一規(guī)律，制作了用于醫(yī)學(xué)的脈搏計(jì)。歸納伽利略科學(xué)研究的過程和方法：觀察——分析——猜想——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證——總結(jié)規(guī)律。提示學(xué)生課后開展研究活動(dòng)，閱讀科學(xué)家傳記的科普讀物，了解科學(xué)家的生活以及研究經(jīng)歷，了解科學(xué)家們專研物理的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法，學(xué)習(xí)科學(xué)家們勇于探索的科學(xué)精神和奉獻(xiàn)精神。

二、以學(xué)科魅力激發(fā)積極向?qū)W的科學(xué)態(tài)度

教師在教學(xué)過程中要善于抓住物理學(xué)科的特點(diǎn)，以物理學(xué)科的魅力激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力。物理學(xué)科的學(xué)科魅力來源于物理實(shí)驗(yàn)。物理實(shí)驗(yàn)的魅力來自它的趣味性。在學(xué)習(xí)豎直平面圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題時(shí)，教師可以用礦泉水瓶自制水流星，當(dāng)水瓶在最高點(diǎn)時(shí)，瓶口朝下，水并沒有灑出來，學(xué)生感到非常驚訝，于是帶著疑問快速融入課堂。物理實(shí)驗(yàn)的魅力更在于它邏輯的嚴(yán)密性，在學(xué)習(xí)伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)時(shí)讓學(xué)生充分感受思想實(shí)驗(yàn)的魔力，伽利略在科學(xué)事實(shí)的基礎(chǔ)上，通過嚴(yán)密的科學(xué)推理，得到了正確的科學(xué)結(jié)論。物理實(shí)驗(yàn)的魅力還在于實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)計(jì)得妙，卡文迪許的扭秤實(shí)驗(yàn)就是通過實(shí)驗(yàn)器材巧妙地對(duì)微小形變進(jìn)行二次放大，從而測(cè)得萬(wàn)有引力的常量。物理學(xué)科的魅力更在于它的科技之光。高中物理內(nèi)容的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、原子物理等各個(gè)部分的學(xué)習(xí)都滲透著物理學(xué)科在現(xiàn)代技術(shù)中的應(yīng)用。生活的角角落落都有物理學(xué)科知識(shí)的元素和縮影。

三、還原物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)歷程培養(yǎng)科學(xué)精神

教師要善于挖掘教學(xué)內(nèi)容背后的人文底蘊(yùn)，利用情境再現(xiàn)、講故事、角色扮演等方式還原物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)歷程，讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)需要科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、批判的意識(shí)以及鍥而不舍的鉆研精神。例如，用情境再現(xiàn)的方式還原伽利略研究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律時(shí)遇到的困境，體會(huì)他從研究小球斜面的運(yùn)動(dòng)推理到自由落體運(yùn)動(dòng)的奇思妙想，用滴水法替代計(jì)時(shí)儀器的等效思想等。在學(xué)習(xí)行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)用講故事的方法闡述從托勒密的“地心說”到哥白尼的“日心說”，最后開普勒經(jīng)歷了十年終于得出了開普勒三大定律。科學(xué)的發(fā)展進(jìn)程總是曲折蜿蜒的，在追求真理的道路上要有哲學(xué)思辨的精神，更要有堅(jiān)韌不拔、不畏困難的意志。

四、理解科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境的關(guān)系增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》要求：“引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境（STSE）的關(guān)聯(lián)，形成科學(xué)世界觀和價(jià)值觀。”比如：在學(xué)到速度和加速度時(shí)，在有條件的學(xué)校，教師就可以增加用光電門和氣墊導(dǎo)軌測(cè)量速度和加速度的演示實(shí)驗(yàn)或者學(xué)生實(shí)驗(yàn)。又如：

在學(xué)習(xí)牛頓第三定律的時(shí)候，將DIS系統(tǒng)介紹、演示或者分發(fā)給學(xué)生。教師將最新科技技術(shù)和內(nèi)容展現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生了解當(dāng)下社會(huì)、科學(xué)、技術(shù)、環(huán)境關(guān)系下的社會(huì)發(fā)展，增強(qiáng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任。再如，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(huì)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(dòng)機(jī)，提升愛國(guó)情懷與民族自豪感，增強(qiáng)學(xué)生敢于擔(dān)當(dāng)?shù)纳鐣?huì)責(zé)任感。

總之，科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是學(xué)生開啟今后科學(xué)研究的重要依據(jù)，擁有科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是科學(xué)研究的靈魂。高中物理學(xué)科的課堂是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的重要陣地，在此過程中我們不僅要進(jìn)行知識(shí)的傳授，更要進(jìn)行科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的教育。