高中物理教學中落實“科學態(tài)度與責任”素養(yǎng)的實踐研究

閆鵬

物理學科核心素養(yǎng)主要由“物理觀念與應用”“科學思維與創(chuàng)新”“科學探究與交流”“科學態(tài)度與責任”四個方面的要素構成?！翱茖W態(tài)度與責任”是指在認識科學的本質，理解科學·技術·社會·環(huán)境的關系基礎上形成的對科學和技術的正確態(tài)度及責任心；具有探索自然的內(nèi)在動力，嚴謹認真、實事求是和持之以恒的探索精神，獨立思考、敢于質疑和善于反思的創(chuàng)新精神，以及保護環(huán)境、推動可持續(xù)發(fā)展的責任感；能尊重自然，遵守科學倫理和道德規(guī)范。此維度主要包括科學本質、科學態(tài)度、科學倫理、STSE等要素。《普通高中物理課程標準（2017年版）》要求：“學生通過高中階段的學習，能正確認識科學的本質；具有學習和研究科學的好奇心與求知欲，能主動與他人合作，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，實事求是，不迷信權威；在進行科學研究和應用科學成果時，遵循普遍接受的道德規(guī)范；理解科學·技術·社會·環(huán)境的關系，熱愛自然，珍惜生命，具有保護環(huán)境、節(jié)約資源、促進可持續(xù)發(fā)展的責任感。”在此，筆者就高中物理教學中落實“科學態(tài)度與責任”素養(yǎng)作了一定的實踐研究。

一、通過學習物理學史了解科學本質

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

二、以學科魅力激發(fā)積極向學的科學態(tài)度

教師在教學過程中要善于抓住物理學科的特點，以物理學科的魅力激發(fā)學生學習的內(nèi)驅力。物理學科的學科魅力來源于物理實驗。物理實驗的魅力來自它的趣味性。在學習豎直平面圓周運動的臨界問題時，教師可以用礦泉水瓶自制水流星，當水瓶在最高點時，瓶口朝下，水并沒有灑出來，學生感到非常驚訝，于是帶著疑問快速融入課堂。物理實驗的魅力更在于它邏輯的嚴密性，在學習伽利略的理想斜面實驗時讓學生充分感受思想實驗的魔力，伽利略在科學事實的基礎上，通過嚴密的科學推理，得到了正確的科學結論。物理實驗的魅力還在于實驗儀器設計得妙，卡文迪許的扭秤實驗就是通過實驗器材巧妙地對微小形變進行二次放大，從而測得萬有引力的常量。物理學科的魅力更在于它的科技之光。高中物理內(nèi)容的力學、熱學、電學、光學、原子物理等各個部分的學習都滲透著物理學科在現(xiàn)代技術中的應用。生活的角角落落都有物理學科知識的元素和縮影。

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

教師要善于挖掘教學內(nèi)容背后的人文底蘊，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，讓學生體會科學規(guī)律的發(fā)現(xiàn)需要科學家嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、批判的意識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動的規(guī)律時遇到的困境，體會他從研究小球斜面的運動推理到自由落體運動的奇思妙想，用滴水法替代計時儀器的等效思想等。在學習行星的運動規(guī)律時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。科學的發(fā)展進程總是曲折蜿蜒的，在追求真理的道路上要有哲學思辨的精神，更要有堅韌不拔、不畏困難的意志。

四、理解科學·技術·社會·環(huán)境的關系增強社會責任

《普通高中物理課程標準（2017年版）》要求：“引領學生認識科學·技術·社會·環(huán)境（STSE）的關聯(lián)，形成科學世界觀和價值觀?！北热纾涸趯W到速度和加速度時，在有條件的學校，教師就可以增加用光電門和氣墊導軌測量速度和加速度的演示實驗或者學生實驗。又如：

在學習牛頓第三定律的時候，將DIS系統(tǒng)介紹、演示或者分發(fā)給學生。教師將最新科技技術和內(nèi)容展現(xiàn)給學生，讓學生了解當下社會、科學、技術、環(huán)境關系下的社會發(fā)展，增強學生社會責任。再如，在物理教學中，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，讓學生在解答物理問題的過程中，體會航天探索的艱辛，領悟科學研究的不易，挖掘內(nèi)在的學習動機，提升愛國情懷與民族自豪感，增強學生敢于擔當?shù)纳鐣熑胃小?/p>

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