HPS教育在物理單元復(fù)習(xí)課中的應(yīng)用

【摘 要】HPS教育旨在將科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會學(xué)有關(guān)內(nèi)容融入科學(xué)課程與教學(xué)中，促進學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解。將HPS教育融入中學(xué)物理單元復(fù)習(xí)課不僅是物理課程改革、物理科學(xué)教育的需要，而且能夠針對性地解決單元復(fù)習(xí)課中的諸多問題。

【關(guān)鍵詞】HPS教育;中學(xué)物理;單元復(fù)習(xí)課;教學(xué)設(shè)計

【中圖分類號】G633.7? 【文獻標(biāo)志碼】A? 【文章編號】1005-6009（2022）03-0059-03

【作者簡介】仝磊，江蘇省南京市高淳區(qū)金陵匯淳學(xué)校（南京，211316）初中部教師。

一、研究緣起

1.物理單元復(fù)習(xí)課現(xiàn)狀。

目前初中物理單元復(fù)習(xí)課的教學(xué)效果并不理想，一些學(xué)生認(rèn)為單元復(fù)習(xí)課的內(nèi)容剛學(xué)習(xí)不久，沒有新鮮感;有些教師則認(rèn)為，單元復(fù)習(xí)課單調(diào)乏味，沒有內(nèi)容可教。出現(xiàn)這種情況主要有兩方面的原因。一方面，教師對單元復(fù)習(xí)課的認(rèn)識不足。有些教師認(rèn)為復(fù)習(xí)僅僅是為考試服務(wù)的，沒有重要的考試就沒有必要安排復(fù)習(xí)課，這使得單元復(fù)習(xí)課常被忽略或被擠占。另一方面，許多教師雖然認(rèn)識到了單元復(fù)習(xí)課的重要性，但在教學(xué)過程中使用的教學(xué)策略不當(dāng)，教學(xué)時將整個單元的內(nèi)容進行羅列和堆砌，導(dǎo)致學(xué)生找不到復(fù)習(xí)的重點和難點，無法形成清晰的知識結(jié)構(gòu);此外，選用的習(xí)題代表性不強，使得學(xué)生分析問題和解決問題的能力得不到有效的鍛煉和提高。

2.HPS教育發(fā)展啟示。

HPS（History and Philosophy of Science）是科學(xué)史與科學(xué)哲學(xué)的英文縮寫。HPS教育倡導(dǎo)將科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會學(xué)的有關(guān)內(nèi)容納入課程與教學(xué)中，促進學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

HPS教育融入初中物理單元復(fù)習(xí)課是指基于科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會學(xué)等材料，設(shè)計單元復(fù)習(xí)課，既能讓復(fù)習(xí)課上知識點的呈現(xiàn)“有章可依”“有跡可循”，又能拓展學(xué)生的知識面，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。具體來說有三個方面的益處。第一，教師通過歷史、哲學(xué)、社會學(xué)等角度多元化地呈現(xiàn)物理知識，提高物理課堂的趣味性，緩解學(xué)生的畏難情緒。第二，科學(xué)史等內(nèi)容的融入有利于豐富物理課堂教學(xué)方法，更好地為教學(xué)服務(wù)。第三，HPS教育融合科學(xué)史、社會科學(xué)、科學(xué)哲學(xué)豐富材料，是開展“物理精神教育”[1]，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)倫理和道德規(guī)范，使其養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度和崇高科學(xué)思想的有效途徑。

二、教學(xué)過程設(shè)計

（一）梳理章節(jié)重難點，讓HPS教育內(nèi)容的選擇“有跡可循”

科學(xué)資料浩如煙海，而一堂復(fù)習(xí)課的時間非常有限，因此精選HPS教育內(nèi)容是非常必要的。教師需要梳理待復(fù)習(xí)的章節(jié)的重難點，使章節(jié)重難點成為篩選HPS材料的重要依據(jù)，讓材料的選擇有跡可循。

梳理章節(jié)重難點時，教師應(yīng)在整體把握章節(jié)邏輯的基礎(chǔ)上，回顧章節(jié)新課教學(xué)與作業(yè)批改中的突出問題，更新章節(jié)的知識結(jié)構(gòu)。蘇科版物理教材八年級下冊第八章《力》是引導(dǎo)學(xué)生進入力學(xué)世界的開篇。通過該章的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠認(rèn)識“自然界最基本的三種性質(zhì)的力”，為第九章的“力與運動”、第十章的“壓強和浮力”及機械功等內(nèi)容的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)?；诖耍P者梳理并列出“三種性質(zhì)的力”的教學(xué)重點，具體內(nèi)容見表1。

（二）三角互證科學(xué)史料，讓HPS教育內(nèi)容的確立“有據(jù)可查”

確定章節(jié)重難點之后，筆者認(rèn)為與“力”密切相關(guān)的科學(xué)家非牛頓莫屬，從而確立了“牛頓蘋果樹”和“牛頓大炮”的主題。但兩個主題還不足以串聯(lián)起一節(jié)復(fù)習(xí)課，因此，教師在進行教學(xué)設(shè)計時可以在各類科普書籍中尋找相關(guān)資料?！爸袊教臁薄版隙鹦l(wèi)星”是目前社會及科學(xué)領(lǐng)域的熱點，故筆者最終確立“從西方的牛頓到東方的‘嫦娥’”作為復(fù)習(xí)章節(jié)的副標(biāo)題，具體內(nèi)容包括“牛頓蘋果樹”“牛頓大炮”“中國探月工程”“玉兔號”等。

回顧HPS教育內(nèi)容確立的過程，筆者主要遵循以下三點原則。

1.相關(guān)性。在材料的選擇上，首先要與章節(jié)重難點高度相關(guān)，所挑選的內(nèi)容應(yīng)該是物理科學(xué)知識產(chǎn)生的時代背景或在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用;其次，要與學(xué)生經(jīng)驗水平相契合。

2.中西結(jié)合。近現(xiàn)代物理科學(xué)發(fā)展的歷史中鮮有中國人的身影，但這并不意味著當(dāng)前我國在物理科學(xué)的相關(guān)領(lǐng)域仍然落后。教師需要向?qū)W生呈現(xiàn)和介紹中國科學(xué)家是如何在極度艱難和落后的情況下砥礪前行、艱苦奮斗的，體現(xiàn)物理精神的豐富內(nèi)涵。

3.簡潔明了。教師不能為了復(fù)習(xí)課內(nèi)容的豐富性而給學(xué)生造成額外的記憶負擔(dān)，這就要求教師設(shè)置的教育內(nèi)容不宜有過多的人物或情節(jié)，最好能夠深挖某一個故事或事件背后的意義，以一個連貫的思路和邏輯呈現(xiàn)。

（三）制定復(fù)習(xí)課教學(xué)策略，讓HPS教育內(nèi)容的應(yīng)用“有法可依”

1.選擇典型的、有針對性的題目，進行課堂練習(xí)。

習(xí)題的選擇需要依據(jù)教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，圍繞“探月工程”的“繞”“落”“回”三個階段，筆者設(shè)計了三道題目，對應(yīng)本章“相互作用力”“改變摩擦力的方法”“重力與質(zhì)量的關(guān)系”等重點，給予學(xué)生解題思路和方法的指導(dǎo)。

①火箭升空是因為火箭向下噴出燃氣，對燃氣有一個______（向上/向下）力的作用，根據(jù)______，火箭得到一個______（向上/向下）的推力。

②“嫦娥三號”探測器“玉兔號”月球車使用類似于坦克或推土機上的履帶裝置運動，這樣做是通過______方法，______摩擦力，便于爬坡和翻越障礙。

③物體在月球上受到的重力只有地球上的六分之一。2020年12月17日，“嫦娥五號”成功從月球帶回“土特產(chǎn)”（1731g珍貴月壤樣品），它們在月球上受到的重力是______N，質(zhì)量是______?。（g=10 N/kg）

2.利用實驗鞏固基本儀器的使用方法，提高學(xué)生解決實際問題的能力。

本章涉及一個重要的測量儀器——彈簧測力計，在復(fù)習(xí)課中教師應(yīng)有意識地強化學(xué)生對基本儀器使用方法的掌握。具體教學(xué)環(huán)節(jié)：在用“牛頓蘋果樹”故事引出本章的基本物理量“重力”后，向?qū)W生拋出問題“如何測量物體的重力”，學(xué)生自然會想到使用彈簧測力計。緊接著，教師提供一個彈簧測力計和待測鉤碼，邀請一名學(xué)生上臺講解彈簧測力計的原理、使用方法和注意事項，并進行操作，其他學(xué)生負責(zé)糾錯和補充。待該生演示講解完成后，向?qū)W生提問：該實驗?zāi)艿贸鲋亓Υ笮∨c質(zhì)量的關(guān)系嗎？如果能，請說明理由;如果不能，還需要補充什么條件？這個問題起到了承上啟下的作用，使得本節(jié)課中對重力和質(zhì)量的關(guān)系式、重力方向、重力的三要素等內(nèi)容的復(fù)習(xí)有序展開。

在上述實驗完成后，課堂教學(xué)進入第二個環(huán)節(jié)。筆者首先向?qū)W生講述牛頓對于重力的進一步思考以及“牛頓大炮”的設(shè)想。其次結(jié)合我國古代“嫦娥奔月”的美麗神話與現(xiàn)代“探月工程”，引導(dǎo)學(xué)生跟隨教師的思路，體驗物理學(xué)科發(fā)展史的壯闊。最終，筆者把故事的落腳點放在“玉兔號”月球車上，向?qū)W生提問：為什么“玉兔號”使用類似于坦克或推土機上的履帶裝置運動？摩擦力與哪些因素有關(guān)？你能用實驗證明你的答案嗎？同樣提供相關(guān)器材，邀請學(xué)生上臺展示并講解各步驟。以上教學(xué)過程，既幫助學(xué)生鞏固了該項實驗探究的要點，又在真實情境中具體應(yīng)用了實驗探究的結(jié)論，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和探索精神的養(yǎng)成。

三、反思總結(jié)

相較于傳統(tǒng)的單元復(fù)習(xí)課，融入HPS教育的中學(xué)物理復(fù)習(xí)課更能調(diào)動學(xué)生參與課堂的熱情和積極性，克服了當(dāng)前單元復(fù)習(xí)課的諸多弊端。但在實踐中，筆者也發(fā)現(xiàn)了一些問題，需要在接下來的研究和教學(xué)中不斷改進。第一，融入HPS教育，要求教師不僅要具備寬廣的知識背景，還要具有一定的講述與表達能力。同樣的科學(xué)故事和事件，教師串講得好，會給這堂復(fù)習(xí)課增光添彩;串講得不好則會使整堂課顯得冗雜而沒有重點。第二，融入HPS教育，目標(biāo)之一是在復(fù)習(xí)課中滲透物理精神教育，促進學(xué)生對科學(xué)精神的感悟和思考。這就需要教師在課堂上喚醒學(xué)生的情感共鳴，但教師單一的講授難以起到這樣的效果，使用情境創(chuàng)設(shè)、角色扮演、合作分享等多元的方法是HPS教學(xué)融入課堂的發(fā)展方向。

【參考文獻】

[1]邢紅軍.初中物理高端備課[M].北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2014：166.

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