立足高中物理教學(xué)實施科學(xué)教育策略研究

2023年5月，教育部等十八部門發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)新時代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》，指出要以學(xué)生為本，因材施教，學(xué)思結(jié)合，寓教于樂，積極推進(jìn)基于探究實踐的科學(xué)教育，激發(fā)中小學(xué)生好奇心、想象力和探求欲，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)興趣，引導(dǎo)學(xué)生廣泛參與探究實踐，自覺獲取科學(xué)知識、培養(yǎng)科學(xué)精神、提升科學(xué)素質(zhì)、增強(qiáng)科技自信自立、厚植家國情懷，努力在孩子心中種下科學(xué)的種子，為孩子編織當(dāng)科學(xué)家的夢想。

一、高中階段做好科學(xué)教育的重要性

科學(xué)教育的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的興趣和探索精神，幫助他們建立扎實的科學(xué)基礎(chǔ)，并培養(yǎng)他們運用科學(xué)知識和科學(xué)方法解決問題的能力。在高中階段，學(xué)生已經(jīng)具備了一定的學(xué)習(xí)能力和思維能力，可以更深入地學(xué)習(xí)科學(xué)知識和科學(xué)方法，因此這一階段是對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)教育的一個關(guān)鍵期。

有效實施科學(xué)教育，可以促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的全面發(fā)展，具體表現(xiàn)為以下方面：一是培養(yǎng)科學(xué)思維，高中科學(xué)教育一般包括物理、化學(xué)、生物等學(xué)科的學(xué)習(xí)，而物理學(xué)科的教學(xué)能夠培養(yǎng)學(xué)生的觀察、推理、實驗和解決問題的能力，學(xué)生可以通過科學(xué)方法來研究自然現(xiàn)象所蘊含的科學(xué)原理；二是培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)，科學(xué)教育能夠使學(xué)生了解科學(xué)知識和科學(xué)概念，理解科學(xué)原理和科學(xué)方法的應(yīng)用，掌握科學(xué)文化的基本知識和科學(xué)倫理的觀念，能夠理性地思考和判斷科學(xué)問題；三是培養(yǎng)解決現(xiàn)實問題的能力，科學(xué)教育能夠幫助學(xué)生了解和解決現(xiàn)實中的問題，如環(huán)境保護(hù)、健康與生活方式、能源利用等，培養(yǎng)學(xué)生對社會問題的關(guān)注和積極的社會責(zé)任感；四是促進(jìn)創(chuàng)新和科技發(fā)展，科學(xué)教育為國家未來的科學(xué)家、工程師和科技領(lǐng)域創(chuàng)新者的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)，是國家科學(xué)技術(shù)的發(fā)展助力，為社會進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供源源不斷的人才支持。

在高中物理教學(xué)中實施科學(xué)教育，不僅要立足課堂教學(xué)，還要拓展課外活動。設(shè)計教學(xué)或活動環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生透過現(xiàn)象認(rèn)識其背后的科學(xué)本質(zhì)，并且學(xué)會借助所學(xué)的科學(xué)知識和科學(xué)方法，分析解決生活中的實際問題。實施好科學(xué)教育的首要工作是提升物理教師自身科學(xué)育人的理念和意識，通過專業(yè)培訓(xùn)、示范交流和課題研究等措施提升教師專業(yè)水平，更新物理學(xué)科前沿知識，優(yōu)化育人策略。

二、高中階段實施科學(xué)教育的基本原則

（一）實踐與理論相結(jié)合

實踐與理論相結(jié)合是科學(xué)教育的重要原則之一。學(xué)生通過實驗和實際操作，親自參與科學(xué)探究過程，能夠加深對科學(xué)概念和原理的理解。教師要多組織學(xué)生進(jìn)行分組實驗，做好教材上給出的演示實驗或者積極開發(fā)其他的演示實驗，讓學(xué)生通過實驗觀察各種現(xiàn)象，探索其中的科學(xué)原理。

（二）學(xué)生參與和自主學(xué)習(xí)

鼓勵學(xué)生積極參與科學(xué)學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心，并給予他們一定的自主權(quán)。學(xué)生可以選擇自己感興趣的科學(xué)項目或主題進(jìn)行深入學(xué)習(xí)和研究。教師可以提供“菜單類科學(xué)探究自主研修任務(wù)”，學(xué)生可以選擇自己感興趣的探究任務(wù)獨立完成，也可以與其他同伴合作共同完成。

（三）跨學(xué)科融合

科學(xué)教育可以與其他學(xué)科進(jìn)行融合，將科學(xué)知識與實際問題聯(lián)系起來，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的綜合性和實用性。教師可以設(shè)計綜合型科學(xué)問題，即這一問題需要使用物理、化學(xué)和生物學(xué)科的知識來共同解決，這對學(xué)生深入研究實際問題能力的發(fā)展有著重要作用。

（四）引導(dǎo)探究和擴(kuò)展思維

引導(dǎo)學(xué)生運用科學(xué)方法和批判性思維進(jìn)行科學(xué)探究，培養(yǎng)他們的問題解決能力和創(chuàng)新思維。鼓勵學(xué)生提出問題、設(shè)計實驗、收集數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。例如：在物理學(xué)科中探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時，可以讓學(xué)生思考如何優(yōu)化實驗設(shè)計、解決系統(tǒng)誤差等問題，從而發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力。

（五）賦予社會意義與價值觀

科學(xué)教育不僅僅是科學(xué)知識的傳授，還應(yīng)當(dāng)關(guān)注科學(xué)在社會中的應(yīng)用和影響。教師要引導(dǎo)學(xué)生思考科學(xué)技術(shù)發(fā)展對社會、環(huán)境和倫理的影響，培養(yǎng)他們的科學(xué)觀念和社會責(zé)任感。例如，在研究衛(wèi)星的發(fā)射和運行時，教師可以組織學(xué)生討論中國航天事業(yè)的發(fā)展對社會及廣大人民群眾的生活產(chǎn)生的積極影響。

三、課堂中實施科學(xué)教育的策略

（一）激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心

激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心是科學(xué)教育的重要一環(huán)。在課堂教學(xué)中，教師可以通過以下方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性：一是提出引人入勝的問題，激發(fā)學(xué)生的思考和好奇心；二是利用多媒體工具和互聯(lián)網(wǎng)資源生動展示科學(xué)概念和科學(xué)實驗，對于學(xué)生而言，視覺和聽覺的刺激可以極大增強(qiáng)他們的科學(xué)興趣和理解能力；三是將科學(xué)知識與實際生活和應(yīng)用場景聯(lián)系起來，通過觸手可及的生活實踐引導(dǎo)學(xué)生自主探究并應(yīng)用科學(xué)知識。

（二）提供實踐和實驗機(jī)會

進(jìn)行實踐和實驗是幫助學(xué)生加深對科學(xué)概念和原理理解的重要方式。在課堂教學(xué)中，教師要多組織學(xué)生進(jìn)行實驗，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力，培育學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。在組織學(xué)生進(jìn)行實驗的過程中，教師要重點注意以下三點：一是讓學(xué)生親自動手進(jìn)行實踐和實驗，通過實際操作和觀察來加深對科學(xué)概念和原理的理解；二是引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察和分析實驗結(jié)果和現(xiàn)象，并與理論知識進(jìn)行關(guān)聯(lián)，幫助學(xué)生理解觀察到的現(xiàn)象背后的科學(xué)規(guī)律和原理；三是在某些實驗條件不容易實現(xiàn)或者不安全的情況下，利用模擬實驗和虛擬實驗進(jìn)行探究。

（三）促進(jìn)合作和創(chuàng)造性思考

科學(xué)教育應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)學(xué)生的溝通協(xié)作能力，教師要努力為學(xué)生交流搭建平臺，在課堂教學(xué)中要注重以下幾點：一是要鼓勵小組合作學(xué)習(xí)，加強(qiáng)學(xué)生之間的相互交流與合作，培養(yǎng)團(tuán)隊合作能力和溝通能力；二是提供創(chuàng)造性思考和創(chuàng)新實踐機(jī)會，鼓勵學(xué)生運用所學(xué)的科學(xué)知識進(jìn)行實踐和創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、問題解決和創(chuàng)新的能力；三是提供反思和評估的機(jī)會，全面評價學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)造性思維能力，為學(xué)生的反思與進(jìn)步提供建設(shè)性的參考與輔助。

四、科學(xué)教育的課外延伸

（一）參觀科學(xué)博物館和科學(xué)展覽

科學(xué)博物館和科學(xué)展覽提供了豐富的科學(xué)展示和實驗體驗，能夠讓學(xué)生直觀地感受到科學(xué)的奧妙。學(xué)生可以觀察各種真實的科學(xué)實驗和展示，親身體驗科學(xué)現(xiàn)象和原理，并與科學(xué)專家進(jìn)行交流和互動。這種參觀的方式將抽象的科學(xué)概念具象化，能夠幫助學(xué)生更好地理解和記憶科學(xué)知識。

（二）參加科學(xué)營和夏令營

科學(xué)營和夏令營是為學(xué)生提供實踐性科學(xué)學(xué)習(xí)機(jī)會的活動。在專業(yè)指導(dǎo)下，學(xué)生可以進(jìn)行真實的科學(xué)實驗和探索活動，發(fā)現(xiàn)新知，解決問題。這種參與式的學(xué)習(xí)方式能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力，培養(yǎng)他們的觀察、實驗和分析能力。同時，通過與其他同齡人一起分享和交流，學(xué)生可以互相啟發(fā)和促進(jìn)，共同提高科學(xué)素養(yǎng)。

（三）參加科學(xué)競賽

參加科學(xué)競賽能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和求知欲。這些競賽注重學(xué)生的科學(xué)知識積累和問題解決能力的培養(yǎng)，要求學(xué)生進(jìn)行主題研究、實驗設(shè)計和解決問題的思考。通過參與競賽，學(xué)生能夠在挑戰(zhàn)中成長，在交流與競爭中不斷提高自己的科學(xué)水平。此外，科學(xué)競賽還為學(xué)生提供了交流和合作的機(jī)會，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊合作和溝通的能力。

（四）開展校園科普活動

在校園內(nèi)開展科普活動，也可以幫助學(xué)生了解當(dāng)代科學(xué)的發(fā)展以及高校的科學(xué)類專業(yè)實力，為有科學(xué)研究興趣的學(xué)生拓展視野。高中物理教師可以在校本課程中設(shè)計與物理學(xué)科直接相關(guān)的科普主題，如養(yǎng)老護(hù)理機(jī)器人、新能源與儲能中的熱科學(xué)、金屬醫(yī)療器械的精密加工等，拓展學(xué)生的知識面，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

高中階段，做好科學(xué)教育也對教師提出了更高的要求，教師要扎實掌握學(xué)科基礎(chǔ)理論知識、相關(guān)的實驗技能以及了解科學(xué)前沿知識和發(fā)展等；要能夠?qū)⒖茖W(xué)知識與教學(xué)實際相結(jié)合，設(shè)計有趣的、具有啟發(fā)性的教學(xué)活動，運用多種教學(xué)方法和工具，如實驗、模型、多媒體等，為學(xué)生提供不同層次和風(fēng)格的教學(xué)資源，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展。

（李 輝）