物理前沿知識與初中教學(xué)的融合探討

劉靖雯　李仁文

摘要：初中學(xué)生在學(xué)習(xí)物理過程中通常會面臨知識點難、內(nèi)容枯燥進而缺乏興趣的問題。物理前沿知識聚焦物理學(xué)重大發(fā)現(xiàn)，并對科技進步和人類發(fā)展做出重大貢獻。物理前沿知識與初中物理教學(xué)相融合，不僅可以培養(yǎng)初中生的創(chuàng)新思維能力還可以增強學(xué)生科學(xué)探究意識，從而有效發(fā)展物理核心素養(yǎng)。本文基于初中物理核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)，將物理前沿知識融入初中物理教學(xué)，為初中物理教學(xué)提供教學(xué)設(shè)計案例參考。

關(guān)鍵詞：物理前沿;科學(xué)素養(yǎng);創(chuàng)新思維;中學(xué)教學(xué)

初中物理是繼小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)后學(xué)生第一次接觸物理，物理學(xué)習(xí)注重科學(xué)歸納和邏輯思維，中學(xué)物理教學(xué)應(yīng)當(dāng)給學(xué)生日后接受新觀點、新思想打好基礎(chǔ)，做好鋪墊，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到物理學(xué)是一門發(fā)展中的科學(xué)。然而在過去很長的一段時間，中學(xué)物理教學(xué)偏重基礎(chǔ)知識填鴨式地講解與傳授，對物理前沿知識的關(guān)注度不夠，很多教師在教學(xué)過程中忽略了物理前沿知識的有機融入，學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識時局限于書本，覺得物理知識難、內(nèi)容枯燥，從而對物理學(xué)習(xí)興趣不高，導(dǎo)致物理學(xué)習(xí)不好。2018年新課程標(biāo)準(zhǔn)提出了教學(xué)要基于科學(xué)觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與價值物理的學(xué)科核心素養(yǎng)，中學(xué)物理教學(xué)要體現(xiàn)科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度等。因而越來越多初中物理老師意識到物理前沿知識在教學(xué)中有機融入不僅符合物理學(xué)科要求的教學(xué)目標(biāo)，還能提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理興趣，促進教學(xué)效果。另外連年來中考試題中關(guān)于物理前沿知識的問題越來越多，這也使得物理前沿知識有機融入課堂教學(xué)愈發(fā)重要。諾貝爾物理學(xué)獎獲得者楊振寧先生曾說過他在中學(xué)期間偶然在圖書館閱讀到當(dāng)時的物理前沿知識——量子力學(xué)，書中提出的新奇物理學(xué)觀點提高了他對物理學(xué)的興趣，這與他后來專攻物理學(xué)研究并取得重大成就有很大關(guān)聯(lián)。這也說明了物理前沿在中學(xué)課堂中有機融入的重要性。本文通過教學(xué)案例設(shè)計將物理前沿知識有機融入課堂教學(xué)，為中學(xué)物理教學(xué)提供教學(xué)案例參考。

一、教學(xué)目標(biāo)和學(xué)情分析

（一）教學(xué)目標(biāo)

按照教學(xué)目標(biāo)在知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度價值觀等方面要求，同時滿足物理學(xué)科核心素養(yǎng)，教學(xué)目標(biāo)可以分為以下三個方面：

運用科學(xué)方法，拓寬物理知識面，傳授物理知識，培養(yǎng)學(xué)生物理思維。

物理課堂氣氛活躍，學(xué)生興趣高漲，培養(yǎng)學(xué)生物理意識，用發(fā)展的眼光看待物理知識的學(xué)習(xí)。

為社會培養(yǎng)有用人才打好基礎(chǔ)、引導(dǎo)學(xué)生對物理前沿、科技發(fā)展樹立正確的觀念，對社會有責(zé)任感、形成正確的科學(xué)價值觀。

（二）學(xué)情分析

初中物理是學(xué)生第一次系統(tǒng)地接觸物理科學(xué)知識，初中學(xué)生具備的物理知識和認(rèn)識比較淺顯，主要停留在生活常識。初中生的年齡普遍集中在14歲上下，學(xué)生在該年齡段動手能力強，自主探究意識強烈，對于未知的物理世界表現(xiàn)出了極強的好奇心【4】。在日常生活中初中生對物理前沿知識比較陌生，如果在教學(xué)過程中融入相關(guān)物理前沿知識，通過充滿趣味性的前沿知識引導(dǎo)，極易激發(fā)學(xué)生的想象力，加大中學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的興趣。

二、設(shè)計思路與具體教學(xué)設(shè)計案例

設(shè)計思路概括為：利用科學(xué)資源中科學(xué)家的研究過程、成果、驗證實驗以及其中蘊含的科學(xué)態(tài)度、價值觀、人文精神和科學(xué)精神、物理思維，運用科學(xué)的方法將物理前沿知識與課堂教學(xué)有效結(jié)合，啟發(fā)學(xué)生的物理探究意識，激發(fā)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，塑造學(xué)生的社會責(zé)任感。以下是根據(jù)物理核心素養(yǎng)所設(shè)計的具體教學(xué)案例。

教學(xué)案例設(shè)計1：解密“人造小太陽”——托卡馬克

教學(xué)思路：利用人造小太陽——托卡馬克成果創(chuàng)設(shè)情境，設(shè)計托卡馬克為刺激物，吸引學(xué)生的注意力，在創(chuàng)設(shè)的情境中介紹前沿內(nèi)容，然后再講授課本的內(nèi)容，再從托卡馬克中的電流聯(lián)系到超導(dǎo)。本案例是利用資源的研究成果，創(chuàng)設(shè)情境和刺激物，與研究成果聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生物理意識與思維。詳見表1。

教學(xué)案例設(shè)計2：發(fā)現(xiàn)超強磁場新天體——先導(dǎo)望遠(yuǎn)鏡

教學(xué)思路：從普通光學(xué)儀器望遠(yuǎn)鏡到射電望遠(yuǎn)鏡，再延伸到先導(dǎo)望遠(yuǎn)鏡;普及射電望遠(yuǎn)鏡用于探索宇宙起源的原理，再科普先導(dǎo)望遠(yuǎn)鏡是最新科技發(fā)明。最后通過物理虛擬仿真做望遠(yuǎn)鏡成像實驗，讓學(xué)生學(xué)習(xí)望遠(yuǎn)鏡成像原理。教學(xué)方法運用到了問題討論法、講授法，物理科學(xué)方法是在了解了科學(xué)資源成果，進行實驗探究活動，對具體的問題進行分析。詳見表2。

教學(xué)案例設(shè)計3：小探頭有大世界——超聲波的醫(yī)學(xué)應(yīng)用

教學(xué)思路：本案例通過多媒體教學(xué)播放超聲造影，讓學(xué)生了解到超聲波在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。講授并閱讀教材第49頁信息窗，讓學(xué)生交流并討論得出超聲定義和性質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生團隊合作，聽取別人建議的學(xué)習(xí)習(xí)慣。通過分析各種超聲科技的應(yīng)用，觀看科研視頻，閱讀課本，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)性質(zhì)來分析討論并總結(jié)，在交流討論的過程中養(yǎng)成善于總結(jié)的學(xué)習(xí)習(xí)慣。詳見表3。

四、結(jié)語

知識是發(fā)展的，科技是進步的，教師傳授給學(xué)生的知識應(yīng)該是發(fā)展的。每一次物理學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)和發(fā)明都會推動科技進步，對人類的發(fā)展有著重大影響。在現(xiàn)代物理教學(xué)中，將物理學(xué)前沿知識有機融入初中物理教學(xué)當(dāng)中，為傳統(tǒng)物理課堂增添前沿元素，有利于培養(yǎng)青少年的創(chuàng)新思維能力，增強學(xué)生科學(xué)探究精神，推動初中生核心素養(yǎng)的發(fā)展。本文將物理前沿與中學(xué)物理教學(xué)相互碰撞，設(shè)計出具體教學(xué)案例，為中學(xué)物理教學(xué)提供了參考。

參考文獻：

[1]張晶，劉靜，陳鳳妹，段煉，蔣曉霞，曹奇志.利用諾貝爾物理學(xué)獎資源促進物理教學(xué)的研究[J].大眾科技，2021，23（1）：123-125.

[2]王歌.基于高中物理核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計的案例研究[D].上海師范大學(xué)，2019.

[3]謝皓忠.淺談初中凸透鏡成像規(guī)律的教學(xué)體會[J].小作家選刊：教學(xué)交流，2013（3）：2.

[4]衛(wèi)娜，楊繼慶，羅建，等.超聲技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2004，25（8）：2.

基金項目：合肥師范學(xué)院2022年研究生創(chuàng)新基金項目《物理學(xué)前沿知識融入初中物理課堂教學(xué)研究》，項目編號：2022yjs096。

作者簡介：

劉靖雯（1998年4月），女，安徽合肥，合肥師范學(xué)院，碩士研究生在讀，研究方向：學(xué)科教學(xué)（物理）。

李仁文（1979年10月），男，教授，碩導(dǎo)，主要研究方向：材料物理和物理教學(xué)。

基金項目：安徽省高等學(xué)校省級質(zhì)量工程項目（項目編號2020kcszjxtd64）。