課程思政與新課標的關(guān)系及融入高中物理教學的探索*——以“電動勢”為例

方潤根

(杭州學軍中學 浙江 杭州 310012)

葉晟波

(浙江省慈溪中學 浙江 寧波 315300)

陳 諾

(浙江師范大學物理與電子信息工程學院 浙江 金華 312000)

1 問題的提出

《普通高中物理課程標準(2017 年版)2020年修訂》提出基礎(chǔ)教育承載著黨的教育方針和教育思想，高中課程要落實立德樹人根本任務(wù)，進一步提升學生綜合素質(zhì)，著力發(fā)展核心素養(yǎng)[1].課程思政指以構(gòu)建全員、全程、全課程育人格局的形式將各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)，把“立德樹人”作為教育的根本任務(wù)的綜合教育理念[2].課程思政和新課標都以“立德樹人”作為教育的根本任務(wù)，那么如何在物理課堂教學中落實立德樹人，并進一步提升學生物理學科核心素養(yǎng)？一個重要的途徑就是重視高中物理課程的德育功能，把思政教育融入到學科教學中，德是做人之本，德育是教育之魂，物理課堂注重學生物理認知能力的培養(yǎng)，注重體現(xiàn)物理學科的本質(zhì).所以如何從物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任等方面提煉育人價值，落實課程思政，成為今后一段時期內(nèi)需要不斷探索的問題，它的探索和實踐會給物理課程思政教學以有益的啟示.

2 課程思政與新課標的關(guān)系

課程思政與新課標都以立德樹人為根本任務(wù)，關(guān)注科技進步和社會發(fā)展需要[3].在第四次工業(yè)革命的浪潮中，我國頻頻向創(chuàng)新高地發(fā)起沖鋒，“天河”創(chuàng)造超算紀錄；“墨子”領(lǐng)跑量子科技；“北斗”完成全球組網(wǎng)；5G賦能百業(yè)千行，科技的發(fā)展把人和自然的關(guān)系引入倫理學.高中物理課程在內(nèi)容上注重與生產(chǎn)、生活、科技發(fā)展的聯(lián)系，其應(yīng)用產(chǎn)生的各種發(fā)明創(chuàng)造,都是人類秉持物理精神,去和客觀世界打交道的過程中逐步發(fā)展起來的.高中物理課程同時關(guān)注物理學的技術(shù)應(yīng)用帶來的社會問題，讓學生認識科學技術(shù)和社會的關(guān)系，所以在高中物理教育中進行思政教育，與新課標的根本任務(wù)和基本理念一致，不僅能增強科學倫理的教育，培養(yǎng)學生的社會責任感，樹立社會主義核心價值觀，同時也滿足了社會發(fā)展的需要，提升育人價值.

課程思政與新課標都注重課程滿足學生終身發(fā)展的需要[3].教學要促進學生核心素養(yǎng)發(fā)展，每門學科都得從學生終身發(fā)展必備的核心概念的學習活動和個體的品德活動兩方面入手，個體的品德心理對知識的學習活動具有啟動、導(dǎo)向和調(diào)控作用[4].高中階段是人生歷程的關(guān)鍵期，加強學科思政教育符合學生年齡特點，使學生在獲得核心概念、提升物理認知的同時個性道德情操也和諧發(fā)展，從而培養(yǎng)學生探索未知、追求真理、勇攀科學高峰的責任感和使命感，做好社會主義建設(shè)者和接班人.

課程思政與新課標都注重培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)[3].物理核心素養(yǎng)是育人價值的集中體現(xiàn)，它是在物理認知的過程中逐步養(yǎng)成和發(fā)展起來的，而物理認知過程中蘊含著思想品德的教育因素，思想品德中的教育因素又依附著物理認知過程，并在物理概念和知識等的教學中表達出來.所以高中物理教學落實課程思政的本質(zhì)就是物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任的培養(yǎng)，即物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng).物理觀念的培養(yǎng)，促使學生世界觀、科學觀、辯證唯物論的形成；科學思維的培養(yǎng)如物理模型的構(gòu)建、科學推理和論證教會學生如何思考問題；科學探究的培養(yǎng)可以訓練多種物理方法，教會學生如何做事；科學態(tài)度與責任的培養(yǎng)促使學生物理精神的養(yǎng)成，教會學生如何做人，這些都是是物理文化的傳承[5].物理文化對學生的思維方式、價值觀念產(chǎn)生深遠影響，從而理解中國特色社會主義道路的必然性，理解社會主義核心價值觀，崇尚理性精神，樹立高遠的理想追求和深沉的家國情懷.

如果把物理課堂教學看成各學科教學中的一個層次的子系統(tǒng)，它包括物理教師、物理教科書、學生三個要素，聯(lián)系這些要素的就是課堂教學，三個要素和課堂教學都包含思政教育的因素，即立德樹人、樹立社會主義核心價值觀、傳承物理文化，所以思政教育是物理學的內(nèi)在要素.物理教師結(jié)合新課標基本理念，把課程思政融入物理教學，把教學工作、核心素養(yǎng)的培養(yǎng)、立德樹人的任務(wù)自然地融合在一起，使物理教學走向物理教育.

3 思政教育融入物理課程面臨的問題

筆者在實踐課程思政教育的過程中發(fā)現(xiàn)，思政教育要融入高中物理課程面臨著一些問題：首先教師還沒有主動把思政教育融入物理教學的意識，教師較少參與課程思政活動，需要進一步探索和實踐如何把思政教育融入高中物理課程；其次是思政教育融入物理課堂缺乏合作交流，少有教師之間或者兄弟學校互相切磋探討.針對思政建設(shè)面臨的問題，筆者提出以下建議：(1)加強高中物理思政教育課程的實踐探索，鼓勵開展研究、試點和交流；(2)建議學校引導(dǎo)教師提升思政教育的自覺性、積極性、創(chuàng)造性，整合資源，優(yōu)化共享.本文筆者以人教版(2019年)普通高中物理教科書必修第三冊第十章“靜電場中的能量”第2節(jié)“電勢差”的教學為例[6]，實踐把思政教育融入高中物理課堂教學.

4 思政教育融入高中物理課程教學

4.1 把實際情境轉(zhuǎn)化為解決問題的物理情境

尋找物理規(guī)律的過程需要創(chuàng)設(shè)問題情境.情境指在學習過程中，為了達到一定的教學目標，在教學設(shè)計和實施過程中根據(jù)學生認知特點，所創(chuàng)建的具有學習背景、景象和學習活動條件的學習環(huán)境，創(chuàng)造教學情境.目的就是通過物理觀察讓學生主動思考，當賦予物理認知過程以情和境后，可以使之變得具體、形象、有趣，具有背景化、問題化和思維化.“電勢差”這節(jié)新課的引入可以創(chuàng)設(shè)這樣一個物理情境：教室里關(guān)閉燈光、拉下窗簾，形成一個暗室，教師兩手分別持日光燈管的左右兩端，緩慢靠近輝光球如圖1所示[7]，此時需要調(diào)動學生所有的感官去觀察這個情境過程，將情境與知識相聯(lián)系，轉(zhuǎn)化為解決問題的物理情境，提出符合學生認知規(guī)律、展現(xiàn)邏輯層次的物理問題；最后學生分析實驗現(xiàn)象，推理可能的原因，經(jīng)歷推理論證過程，發(fā)展科學思維，實際情境轉(zhuǎn)化為解決問題的物理情境，其分析推理流程如圖2所示.

輝光球 日光燈管 燈管靠近輝光球發(fā)光

圖2 分析推理流程圖

4.2 明確研究對象和研究的問題

日光燈發(fā)光情境的創(chuàng)設(shè)，不但說明燈管兩端有電壓，而且為順利引入電勢差的概念做好鋪墊，使學生真實感受到了電勢差的存在.通過分析推理，學生明確了研究對象和研究的問題，即從能量視角研究電場.那如何具體描述電場能的特性？類比用電場線描述電場力的特性，可以用等勢面描述電場能的特性.

4.3 實驗探究建立模型

“電勢差”一節(jié)中“等勢面”的教學設(shè)計如下：實驗探究，觀察現(xiàn)象，尋找規(guī)律，用等勢面形象表示電場能的特性，其思路如框圖3所示.教材先展示了兩幅典型電場的等勢線和電場線如圖4[8]，一方面是讓學生了解這些典型電場的等勢線和電場線的大致形狀， 另一方面是讓學生感受一下等勢線和電場線相互垂直的具體呈現(xiàn)，為實驗探究環(huán)節(jié)做好鋪墊.

圖4 兩幅典型電場的等勢線和電場線

圖3 “等勢面”教學設(shè)計思路框圖

物理實驗是有目的、有計劃地運用科學儀器、設(shè)備，在人為控制條件下，使物理現(xiàn)象反復(fù)再現(xiàn)，從而進行認真觀測， 獲取大量資料的一種科學研究方法[9]，它能有效地培養(yǎng)學生科學探究能力和科學態(tài)度.“探究等量異種電荷電場的等勢面分布”的實驗器材如圖5所示，最后學生得到了如圖6的等勢線圖，建立起點電荷、帶異種電荷的平行板、等量異種電荷周圍的等勢面模型，再引導(dǎo)學生總結(jié)等勢面與電場線的關(guān)系，討論其描述力和能特性的物理量之間的關(guān)系.

圖5 “探究等量異種電荷電場的等勢面分布”的實驗器材

圖6 等量異種電荷電場的等勢線

4.4 建立物理量間的定量關(guān)系構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)圖

通過以上實驗探究，建立了一些典型的電荷周圍等勢面的模型，那么，靜電力做功WAB跟電勢差UAB具體有什么定量關(guān)系呢？電勢差UAB是一個非常重要的概念，在解決實際問題中電勢差比電勢更方便.電勢差UAB定義為電場中兩點間電勢的差值UAB=φA-φB，也叫電壓，是一個從能量視角描述場的物理量.我們可以把電勢差的概念納入以前所學的知識體系中，讓學生通過邏輯思維，對知識高水平加工，由淺入深的順序讓學生參與靜電力做功與電勢差的關(guān)系的推導(dǎo)

WAB=-ΔEp=EpA-EpB=

qφA-qφB=q(φA-φB)=qUAB

對WAB=qUAB進行變形得到

從而得到了電勢差的另外一個定義.通過知識結(jié)構(gòu)圖的構(gòu)建如圖7所示，使學生熟悉物理量相互之間的關(guān)系，讓零散的知識形成一個關(guān)聯(lián)緊密的封閉知識鏈，學生在推導(dǎo)的過程中豐富、拓展了知識，關(guān)注公式的注意點、使用條件.

圖7 “電勢差”知識結(jié)構(gòu)圖

學生通過整合，提升對物理研究方法的理解，一方面物理方法比數(shù)學的抽象邏輯方法更靈活，另一方面物理認知比一般學科的認知更完整，所以物理教育事實上能訓練學生的全面認知能力，提升科學素養(yǎng)[10].

4.5 重視科學思維教學傳承物理精神

物理研究方法是包含在物理科學思維里的，科學思維教育比知識教學更具有長遠意義.對教育而言，學生在校所能學到的知識很有限，而科學技術(shù)的迅速發(fā)展，要求社會成員具有較強的獨立獲取新知識、掌握新技術(shù)、解決新問題的創(chuàng)新能力.要迅速地弄懂這些新知識、新發(fā)現(xiàn)，掌握這些新技術(shù)，如果沒有一套行之有效的科學方法是很難達到的.所以在物理教學中不僅要教給學生基本的科學文化知識，更重要的是要教給學生具有普遍價值的科學方法.物理科學思維方法是一個人終身不可缺少的基本素質(zhì)，是核心素養(yǎng)中不可或缺的內(nèi)容，學生在物理教學中受到的科學思維方法的教育和培養(yǎng)將終身受益，所以掌握科學方法比掌握具體的科學知識更具有長遠的意義.科學方法大多蘊涵在知識的發(fā)展過程中，需要教師挖掘教材中的科學方法教育因素，以科學方法為線索組織教材、組織教學過程.對一些重點知識，模擬科學家的研究過程，切實運用必要的科學方法，讓學生在科學方法的導(dǎo)引下主動地去獲取知識，學生經(jīng)過學習逐步地掌握了科學方法，進而形成自己的科學的學習方法，就會有效地提高學習效率，這樣能使物理教學達到更高的境界，從而增強學生探索未知、追求真理、勇攀科學高峰的責任感和使命感，實現(xiàn)育人價值.

所以，我們在教學過程中，以教材中知識的發(fā)生、發(fā)展過程中伴隨知識的發(fā)生、發(fā)展過程所蘊涵的科學思維方法為基礎(chǔ)，將知識的發(fā)展過程及其所運用的科學思維方法整理出線索，使“知識”和“方法”在教學過程中同時展開、并行前進[11].以“電勢差”這節(jié)為例，我們在該節(jié)學科知識和能力體系構(gòu)建過程中，進行模型建構(gòu)、分析、推理、思辨、質(zhì)疑、等思維活動，并不斷完善，認識物理知識和概念的規(guī)律、關(guān)系、特點的思維操作模式，形成思維導(dǎo)圖，最后如圖8呈現(xiàn).

圖8 知識與方法思維導(dǎo)圖

5 歸納總結(jié)

綜上所述，物理教育是一種認知活動，通過“電勢差”的教學實踐，使物理認知的過程和價值的引領(lǐng)相結(jié)合，把思政教育融入高中物理教學，實現(xiàn)了物理文化的傳承.整個教學過程歸納總結(jié)如下：

(1)教師創(chuàng)設(shè)物理情境，通過分析推理引導(dǎo)學生把實際情境轉(zhuǎn)化為解決問題的物理情境，培養(yǎng)學生場的物質(zhì)觀、能量觀，幫助學生從物理學視角認識自然.

(2)分析清楚問題的研究對象是場，明確從能量角度研究電場.

(3)實驗探究，得到等量異種電荷的等勢面分布情況，發(fā)現(xiàn)了等勢面的對稱之美，并找出等勢面的規(guī)律以及與電場線的關(guān)系，最后建立了完整的描述電場力和電勢能特性的電場線和等勢面的模型，學生從中體會建模的思維方式和模型在研究具體問題中的重要作用.

(4)得出電場力做功與電勢差的定量關(guān)系WAB=qUAB，并使其納入原來的知識體系，形成知識鏈.

(5)整個物理認知過程注重科學思維的培養(yǎng)，在知識和方法的獲得中培養(yǎng)了學生科學推理、科學論證、質(zhì)疑創(chuàng)新能力，培養(yǎng)了學生科學態(tài)度和科學精神，提升審美，立志報國,做好社會主義建設(shè)者和接班人，實現(xiàn)思政教育融入高中物理課程教學的目的.