滲透科學本質(zhì)觀的高中物理教學策略探析
——以“能量守恒定律與能源”為例

陽洪超

(廣東省珠海市斗門區(qū)第一中學 519000)

在科學本質(zhì)觀方面，有學者進行了一項研究，在研究中學者不斷改變對科學本質(zhì)的定義、不斷改變調(diào)查方法，但是種種結(jié)果都表明，在當前社會中，大部分學生的科學本質(zhì)認識并不完善.而培養(yǎng)學生科學精神、增進學生科學素養(yǎng)一直以來都是各教育界人士奮力追尋的主要目標，因此，各教師在教學時就應(yīng)該努力挖掘知識中的科學本質(zhì)，并通過合理、科學、全面的方法將其融入學生心中，使其真正成為學生的學習習慣與學習素養(yǎng)，尤其是在高中物理的教學里，對于這門充滿了科學感的課程，各教師更應(yīng)該著眼于學生的終身成長，將科學本質(zhì)觀滲透到物理學習的方方面面.

1 物理教學與科學本質(zhì)觀的分析

科學本質(zhì)觀可以從如下三個維度進行定義：第一，科學知識，從本質(zhì)上看，首先，科學知識應(yīng)該具有一定的客觀性，其主要來源于人對事物的客觀觀察與分析.其次，科學知識應(yīng)具有一定的暫定性，很多科學概念并非固定不變，其在時代與社會的發(fā)展中既有可能被修正，也有可能被推翻.另外，科學知識應(yīng)具有一定的繼承性，大部分科學概念或成果等的形成都來源于不止一個人的努力，很多科學家也都會在繼承前人探索結(jié)果的基礎(chǔ)上，融入自己的理解，以自己的方式證實或發(fā)現(xiàn)科學概念；第二，科學探究，從本質(zhì)上看，首先，科學探究應(yīng)該具有一定的多樣性，在對科學知識的探究過程中，人們可使用的工具或手段遠不止一兩種，其程序也并非一成不變.其次，科學探究應(yīng)該具有一定的可重復(fù)性，以科學探究得出的結(jié)果應(yīng)該可以再次通過科學探究進行驗證，也就是說，這一結(jié)果不能隨機產(chǎn)生；第三，人類社會，從本質(zhì)上看，科學和人類社會的關(guān)系應(yīng)該具有一定的道德性，任何科學研究與發(fā)明都應(yīng)該基于道德基礎(chǔ)，不違背道德要求，不突破道德底線.

其中，在高中物理課的實際教學中，提升學生對物理科學本質(zhì)認識的主要途徑有兩種：第一種，內(nèi)隱，即利用物理史料、物理實驗等方法，讓學生置身于物理的科學之海，通過親身體驗與感受，產(chǎn)生對科學本質(zhì)的初步認知；第二種，外顯，即通過有意的講述與分析，喚起學生的科學意識，讓學生進一步了解科學本質(zhì)觀.在實際教學里，對于像物理概念等內(nèi)容，教師可以采用內(nèi)隱的教學方法，而對于像物理知識等內(nèi)容，教師就可以利用外顯的教學方法.

2 課堂中滲入科學本質(zhì)觀的舉措

本部分中，筆者將以《能量守恒定律與能源》一課的具體課程為例講述打造科學本質(zhì)課堂的具體方法.

2.1 科學概念導入

高中物理知識的難度相對較高，對于基礎(chǔ)薄弱的同學而言，學習的難度大，從而導致了學生內(nèi)心對于物理知識的學習興趣下降.面對這樣的情況，必然需要通過課堂創(chuàng)新的形式，來吸引學生的注意力，通過由淺入深的教學模式，幫助學生打好基礎(chǔ)，提高學生的物理水平.在開展正式課堂之前，教師通過科學概念的導入，讓學生了解到本堂課的學習核心以及相關(guān)的理論知識，為后續(xù)的課程開展鋪墊好基礎(chǔ).當下屬于信息化時代，技術(shù)的應(yīng)用不僅可以提高課堂教學的創(chuàng)新性，還能夠使得將重點的知識進行個性化的呈現(xiàn)，加深學生的理解和對知識的印象.在開展教學的過程中，首先，利用多媒體課件展示懸空茶壺的動態(tài)圖片，并詢問學生：“這是老師在網(wǎng)上看到的一個非常有意思的圖片，你們認為這張圖片中所描述的內(nèi)容具有一定真實性嗎？”這種新奇的圖片能迅速吸引起學生的興趣，當聽到教師的問題后，學生就會立刻表示：“這個茶壺是懸空的，沒有流入的水，怎么可能流出呢？這根本不符合能量守恒定律.”隨后，為學生展示飲水鳥，繼續(xù)詢問：“你們猜這個神奇的飲水鳥玩具的工作原理何在？”經(jīng)過思考，有學生會提出：“這個小裝置的原理應(yīng)該是由電池給予能量讓小鳥活動起來.”

這時，教師就可以適時進行知識點的引入：“剛剛有學生提到了能量這個詞，確實，在我們的生活中處處皆有能量，那么到底什么是能量呢？”針對這一問題，有學生會認為“能量就是能源”，有的學生則會認為“能量就是動力”，其實這都不特別準確，為提高學生對知識的科學認識，教師可以采用這樣的話語對學生的回答進行科學的總結(jié)與引導：“看來每一位同學對能量的認識都不一樣，這說明雖然我們都知道什么是能量，但是很難為其下一個準確的定義.從物理學的角度看，物理系統(tǒng)做功的本領(lǐng)就可以被稱之為能量，其是一種物質(zhì)運動轉(zhuǎn)換的量度，在物理學習中，像機械能、輻射能、光能、熱能等等都是能量.”并讓學生以小組為單位，結(jié)合所學的能量分析其內(nèi)在聯(lián)系并找出其中的能量轉(zhuǎn)化.課堂的問題引入可以有效引導學生主動思考，在物理知識的學習中，大部分的知識都是來自于生活，教師從生活方面進行切入，可以引發(fā)學生產(chǎn)生聯(lián)想，然后開展知識挖掘和問題分析，活躍課堂學習的氛圍.

在學生的討論過程中，為促使學生討論的方向具有科學性，教師可以用如下方式進行合理的引導：先為學生展示幾種常見的水果圖片，并要求學生根據(jù)圖片結(jié)合生物中所學的光合作用，思考其中的能量轉(zhuǎn)化(由太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能)；然后為學生展示水力發(fā)電站，水力發(fā)電站的基本原理就是高處水流往低處時會產(chǎn)生相應(yīng)的水力，在水力的推動下水輪機就會轉(zhuǎn)動，動起來的水輪機又會促使發(fā)電機轉(zhuǎn)動，這樣一來就會產(chǎn)生電能，在這一過程中也涉及到了相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化——從重力勢能變?yōu)閯幽?，再從動能變?yōu)闄C械能，最后由機械能變成實際所需的電能；隨后，教師就可以讓學生結(jié)合上述兩個例子與小組間對能量的討論，思考不同能量之間的關(guān)系，在這樣的引導下，學生能很容易想到：在一定的條件與作用下，不同的能量之間可以進行轉(zhuǎn)化.

能量守恒知識與大家的生活息息相關(guān)，概念性的知識教學無法體現(xiàn)出物理知識的奧妙，教師將重點的知識內(nèi)容與生活中常見的現(xiàn)象進行關(guān)聯(lián)，這樣能夠使得學生對于能量守恒定律有進一步的了解.為了能夠活躍課堂教學的氛圍，通過問題的引導，讓學生主動性地開展思考，通過自己的方式來驗證能量守恒定律，進一步提高了自身的學習效率.

2.2 物理史實運用

在科學概念的引入下，學生的思考已經(jīng)趨向于科學性，這時，根據(jù)科學本質(zhì)觀的要求，教師就可以通過物理史實進行合理的科學本質(zhì)滲透.在物理教學過程中要充分挖掘物理學史的功能,滲透于教學中,以物理史實為背景,創(chuàng)設(shè)適當?shù)慕虒W情境,讓學生認識物理學發(fā)展的歷史,并進入歷史,這不但豐富了教學內(nèi)容,使課堂富有感染力,又能啟迪學生,從而提高學生的科學素質(zhì),培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力.在這一方面，教師可以先提出一個基于科學的假設(shè)：“既然能量可以轉(zhuǎn)化，那么我們能不能制造出一種永動機，使這一機器通過源源不斷的能量轉(zhuǎn)變，在不消耗地球能源的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生我們所需的能量呢？”同時，教師還可以為學生講述一些像達芬奇等“大咖”們在永動機方面的設(shè)想與構(gòu)圖，以此讓學生在科學問題的誘導與科學故事的吸引下產(chǎn)生科學思考的興趣.

2.3 學生意識培養(yǎng)

在當下的教學開展過程當中，教師應(yīng)當有意識地培養(yǎng)學生的科學社會意識，通過正確的認識和引導，促使學生構(gòu)建完善的科學觀，這對于學生未來的成長產(chǎn)生了直接的影響.能量守恒定律是基礎(chǔ)物理知識的重要部分.在高中階段的引導過程當中，不僅需要了解能量守恒定律的基本概念，更是需要通過前期的認識，來了解定律背后的物理事件，強化自身的科學意識觀.通過對能量守恒定律形成過程的講述，學生會知道這一定律開始于19世紀初，形成于19世紀40年代，為讓學生感知科學與社會的關(guān)系，形成科學社會意識，教師可以詢問學生“19世紀前世界上發(fā)生了什么物理大事件？這一大事件與能量守恒定律的產(chǎn)生有無聯(lián)系？”通過討論與思考，學生就會想到18世紀中葉的世界經(jīng)歷了一場工業(yè)革命，在工業(yè)革命中蒸汽機得以廣泛應(yīng)用，蒸汽機的使用讓人們將視野放到了能量之上，開始關(guān)注能量之間的轉(zhuǎn)化，這充分說明社會的發(fā)展能夠帶動科學的發(fā)展，科學的進步又能促使社會的進步，科學與社會相輔相成，因此要想更好生活就必然要關(guān)注科學.高中物理教學注重的是學生多方面的能力培養(yǎng)，將重點集中在學生的成績上，無法真正的體現(xiàn)出物理教學的價值所在.社會的發(fā)展與科學的進步有著密切的聯(lián)系，在第一次工業(yè)革命中，人們開始建立了初步的科學觀，對于基本的科學概念有了進一步的認知.在發(fā)展的過程中，科學知識直接影響到了社會的發(fā)展，在第二次工業(yè)革命中，人們利用所掌握的科學知識構(gòu)建了各種新型機器，提高了人們的生活水平.在當代社會下，大多數(shù)的人們都建立了相應(yīng)的科學觀，生活中簡單的科學概念有了一定的認知，這也證明了科學對于社會發(fā)展以及人們生活的影響.

在本課的教學中，為繼續(xù)提高學生對能源的正確認識，培養(yǎng)學生節(jié)約能源、保護地球的觀念，教師可以結(jié)合社會實情讓學生思考“能源的不斷發(fā)展與使用，為社會生活帶來了什么影響？”從火到煤再到石油等等能源物質(zhì)的使用，為人們生活帶來了許多便利，但是在便利之余，像溫室效應(yīng)、大氣污染等環(huán)境問題也隨之而來，基于這些問題，目前科學家們正在致力于尋找像太陽能等更清潔、更環(huán)保的能源，以此利用人與自然的友好相處，保護地球環(huán)境.在這樣的引導下，學生不僅會從內(nèi)心深處產(chǎn)生科學利用資源的意識，還會初步形成為社會發(fā)展繼續(xù)探索科學本質(zhì)的意愿，繼而充分實現(xiàn)學生在物理科目中的可持續(xù)發(fā)展.在構(gòu)建正確的科學價值觀時，學生能夠更加尊重科學，善于挖掘生活中的科學知識.

在高中階段物理課的教學里滲入科學本質(zhì)觀具有一定的可行性與科學性，其中，在利用科學本質(zhì)觀組織物理教學時，各教師應(yīng)結(jié)合教材具體內(nèi)容、學生興趣指向與課堂實際安排等多方位因素，以恰當?shù)姆绞?，選取合適的時機在潛移默化中提升學生的科學本質(zhì)認知.