“科技自立自強(qiáng)”視域下高中物理拓展學(xué)習(xí)的策略研究

【摘要】在“雙減”政策下做好加法，激發(fā)高中學(xué)生的創(chuàng)新力和創(chuàng)造力，站位于“自立自強(qiáng)”的角度展開(kāi)科學(xué)文化教育是高中物理應(yīng)對(duì)現(xiàn)代教育改革的關(guān)鍵.物理是科學(xué)教育的重要組成部分，在高中物理教學(xué)中教師要突破原有傳統(tǒng)教學(xué)的局限，從生活情境、物理科學(xué)史以及物理前沿知識(shí)等方面入手，拓展物理學(xué)探究，落實(shí)深度學(xué)習(xí).本文就“科技自立自強(qiáng)”視域下高中物理拓展學(xué)習(xí)的策略展開(kāi)研究，完成高中物理教學(xué)的使命.

【關(guān)鍵詞】高中物理；科技自立自強(qiáng)；教學(xué)策略

科學(xué)教育是高中教育中的重要組成部分，科學(xué)教育不僅是科學(xué)文化知識(shí)的輸出與輸入，也是以科學(xué)知識(shí)為載體去喚醒學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)，幫助學(xué)生形成以科學(xué)思路解決實(shí)際問(wèn)題的習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生正確的科學(xué)價(jià)值觀，形成積極的科學(xué)態(tài)度的教育.物理是科學(xué)教育的基石，是學(xué)生認(rèn)識(shí)世界、探究世界的根本.故而，高中物理教學(xué)中，教師不應(yīng)該將重點(diǎn)聚焦于知識(shí)的傳遞，而是要立足于更高的站位設(shè)計(jì)拓展教學(xué)，實(shí)現(xiàn)讓學(xué)生形成科學(xué)思想、科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度的教育.同時(shí)，世界一體化背景下外來(lái)科學(xué)文化的影響越來(lái)越大，面對(duì)科技迅速發(fā)展的世界，將增強(qiáng)民族創(chuàng)新精神提升到關(guān)系中華民族興衰存亡的高度來(lái)認(rèn)識(shí)至關(guān)重要.為此，以“科技自立自強(qiáng)”的高站位去革新高中物理拓展性教學(xué)顯然是核心教育背景下高中物理改革的必然之路.

1 創(chuàng)設(shè)生活實(shí)踐情境，形成解決實(shí)際問(wèn)題的意識(shí)和習(xí)慣

物理是衍生于生活的，無(wú)論是物理科學(xué)文化知識(shí)還是物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都是來(lái)自生活，高中物理學(xué)習(xí)內(nèi)容包括力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，而這些都與生活息息相關(guān).所以高中物理教學(xué)更應(yīng)該從生活中來(lái)，再回到生活中去.物理知識(shí)的學(xué)習(xí)挖掘了學(xué)生潛意識(shí)里的疑問(wèn)，在面對(duì)生活中的物理現(xiàn)象時(shí)他們不再坦然接受，而是會(huì)不斷提出問(wèn)題，并不斷調(diào)用物理知識(shí)去分析現(xiàn)象，解決問(wèn)題，如此反復(fù)中學(xué)生的思維能力便不斷得到了培養(yǎng)和提升，他們對(duì)物理知識(shí)或物理現(xiàn)象的掌握也就更加扎實(shí).生活現(xiàn)象的融入有利于學(xué)生將無(wú)意識(shí)的接受轉(zhuǎn)變?yōu)橛兴枷氲奶剿?，依托于物理課堂進(jìn)入生活情境中，學(xué)生有所觀察、有所體驗(yàn)、有所聯(lián)想，最終不斷發(fā)散思維，形成更高層次的探究意識(shí).

例如 爆米花是玉米的深加工，而爆米花與原有玉米的關(guān)系是數(shù)量不變，體積不同，爆米花比玉米的體積大得多.與此相同的是，面包和饅頭在經(jīng)過(guò)特殊處理后比原本蓬松許多，體積發(fā)生了較大的變化.將生活中這些問(wèn)題融入物理教學(xué)中便激發(fā)了學(xué)生的探究意識(shí)，他們會(huì)對(duì)此多問(wèn)幾個(gè)“為什么”，為什么爆米花會(huì)變大？是什么讓爆米花膨脹的？氣體是什么？氣體可以改變和流動(dòng)嗎？氣體分子之間的距離有多大？氣體的體積會(huì)受到限制嗎？……顯然這一系列問(wèn)題是源于學(xué)生對(duì)生活現(xiàn)象的思考，而對(duì)這些問(wèn)題的思考與分析也是“氣體的性質(zhì)”這一章節(jié)知識(shí)學(xué)習(xí)的前置和保障.可見(jiàn)，將生活情境融入物理教學(xué)中，有利于學(xué)生培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，有利于幫助學(xué)生形成解決實(shí)際問(wèn)題的意識(shí)和習(xí)慣.

此外，物理是一門(mén)需要在理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行深度記憶的學(xué)科，而將生活情境融入物理教學(xué)中往往能有效加深學(xué)生的印象.

例如 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是高中物理階段運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)的最后一部分，通過(guò)本單元的學(xué)習(xí)可以拓展學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解，并為后續(xù)電磁波的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ).而簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中所包含的內(nèi)容不勝枚舉，包括單擺、受迫振動(dòng)、共振、機(jī)械波等知識(shí)，需要記憶的知識(shí)點(diǎn)繁瑣，而為了加深學(xué)生的認(rèn)知，在總結(jié)機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波時(shí)，教師可以將兩種圖形與高中學(xué)生體育生活中的列隊(duì)進(jìn)行整合，將圖像中支點(diǎn)的振動(dòng)方向與列隊(duì)口號(hào)“向后看齊”（在振動(dòng)圖像中）“向前看齊”（在波動(dòng)圖像中）進(jìn)行關(guān)聯(lián).如此便可以用形象直觀的生活經(jīng)驗(yàn)來(lái)總結(jié)強(qiáng)化知識(shí)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)的深度拓展，助力學(xué)生形成以物理思維認(rèn)識(shí)生活，以生活意識(shí)反芻物理知識(shí)的習(xí)慣.

2 重走科學(xué)探索之路，掌握解決實(shí)際問(wèn)題的方法和思路

在高中物理教學(xué)中我們也應(yīng)該重視物理學(xué)史的滲透.物理知識(shí)的總結(jié)和探究并不是一瞬間形成的，而是人類不斷探索和挖掘的，而物理學(xué)史則是對(duì)人類探究自然世界的行為的真實(shí)記錄.將物理學(xué)史融入高中物理教學(xué)中顯然可以讓學(xué)生明理（物理概念）、增信（增加自信心）、崇德（物理科學(xué)的探究精神和態(tài)度）、力行（科學(xué)探究興趣的激發(fā)，探究能力的提升）.在國(guó)際上，關(guān)于“在教材中引入物理學(xué)發(fā)展史來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)”的研究最早始于20世紀(jì)的50年代.當(dāng)初的目的是把學(xué)生引入物理學(xué)發(fā)展史的具體情境中，引導(dǎo)學(xué)生從對(duì)物理知識(shí)的機(jī)械性模仿和記憶中解脫出來(lái).在國(guó)內(nèi)，利用物理學(xué)發(fā)展史來(lái)服務(wù)教學(xué)的舉措要稍晚一些，到了20世紀(jì)80年代，物理學(xué)史的教育功能才引起有關(guān)方面的重視.人類對(duì)物理概念及其規(guī)律的認(rèn)知是經(jīng)歷了漫長(zhǎng)而復(fù)雜的過(guò)程才形成的，但教材由于其篇幅等客觀條件的限制，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的介紹和推導(dǎo)往往高度概括，對(duì)概念及其規(guī)律形成的歷史背景的介紹就更顯單薄.而對(duì)物理學(xué)中各個(gè)基本概念、基本規(guī)律和基本理論，只有了解它們產(chǎn)生、形成和發(fā)展演化的過(guò)程，才能深刻掌握它們的意義，也才能真正理解科學(xué)，感受到科學(xué)探究對(duì)人類發(fā)展的意義，為此物理學(xué)史滲透的價(jià)值不容置疑.

高中物理和初中物理有一個(gè)非常大的不同：很多物理問(wèn)題在初中只要做定性的分析，到了高中就要做定量的計(jì)算.初中我們只要知道為什么蘋(píng)果會(huì)往下落；高中就要能算出蘋(píng)果1秒鐘下落的距離，2秒后的下落速度是多少.所以，在高中階段學(xué)習(xí)萬(wàn)有引力定律時(shí)就更應(yīng)該在橫向和豎向進(jìn)行深度開(kāi)發(fā)，同時(shí)還應(yīng)該借助物理史的滲透引導(dǎo)學(xué)生對(duì)人類探索未知世界的精神、態(tài)度和規(guī)律進(jìn)行理解.

例如 在進(jìn)行萬(wàn)有引力定理教學(xué)時(shí)，教師可以借助一系列問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)生“回溯”牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力的過(guò)程.

問(wèn)題1 在哥白尼日心說(shuō)的基礎(chǔ)上，布魯諾提出了怎樣的觀點(diǎn)？面對(duì)死亡，仍然堅(jiān)持自己的觀點(diǎn)，值得嗎？

問(wèn)題2 牛頓為什么說(shuō)自己是站在巨人的肩膀上看世界？巨人是誰(shuí)？它們提出了什么定律？

問(wèn)題3 牛頓這樣思考問(wèn)題：地球并沒(méi)有做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這說(shuō)明一定有外力作用于地球，到底是什么力呢？

問(wèn)題4 牛頓認(rèn)為物體落地是地球引力引起的，兩物體之間的引力與兩者質(zhì)量的乘積成正比，與兩者間距離平方成反比，假設(shè)將地面上的物體放到月球繞地軌道上，由于月球軌道半徑是地球半徑的60倍左右，則物體產(chǎn)生的加速度大約是地面重力加速度的13600，據(jù)此算出月球軌道的重力加速度.

問(wèn)題5 但牛頓并沒(méi)有解決一個(gè)更深層的問(wèn)題：引力到底是如何產(chǎn)生的？也就是說(shuō)，太陽(yáng)為什么會(huì)吸引地球呢？關(guān)于萬(wàn)有引力的研究到牛頓就結(jié)束了嗎？

通過(guò)一系列的問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生思考，回溯重演了萬(wàn)有引力的“前世今生”，并引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)家的故事中去形成自己對(duì)科學(xué)探究的態(tài)度.如哥白尼和布魯諾不懼死亡也要捍衛(wèi)真理的精神往往會(huì)給學(xué)生帶來(lái)極大的震撼，讓他們理解勇敢地追求真理和信仰自由是人類永恒的主題；牛頓站在巨人的肩膀上，才會(huì)看得更遠(yuǎn)的史實(shí)也讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)探究是一個(gè)長(zhǎng)期的，不斷探索的過(guò)程，同時(shí)也進(jìn)一步理解科學(xué)探索是需要團(tuán)隊(duì)協(xié)作的……物理學(xué)的史實(shí)促使學(xué)生以動(dòng)態(tài)的、開(kāi)放的和歷史的眼界去看待科學(xué)研究，讓學(xué)生清楚任何規(guī)律的得出不是憑空想象的，物理、科學(xué)都是在探究中發(fā)現(xiàn)的，最終培養(yǎng)學(xué)生尊重事實(shí)和批判性思考的科學(xué)態(tài)度.

3 結(jié)合物理前沿知識(shí)，滲透“科技當(dāng)自強(qiáng)”的戰(zhàn)略意義

當(dāng)今世界正經(jīng)歷百年未有之大變局，科技是大變局的重要組成部分，科技創(chuàng)新是大國(guó)戰(zhàn)略博弈的新邊疆和主戰(zhàn)場(chǎng).物理學(xué)是自然科學(xué)中發(fā)展歷史最悠久、最復(fù)雜、最感動(dòng)人心的科學(xué)之一.縱觀人類發(fā)展歷史，物理學(xué)促進(jìn)著人類社會(huì)的進(jìn)步與繁榮，使人類社會(huì)發(fā)生一次又一次的科學(xué)技術(shù)革命，改變著人類的生產(chǎn)與生活，影響著人類社會(huì)的歷史進(jìn)程.為此，當(dāng)我們把物理的基本規(guī)律、定理運(yùn)用到現(xiàn)代科技知識(shí)里，課堂教學(xué)便在很大程度上擺脫了單純的知識(shí)傳授，使學(xué)生能通過(guò)不同的科技情境理解物理知識(shí)，這樣不但可以幫助學(xué)生對(duì)物理知識(shí)進(jìn)行掌握，更能有效促使學(xué)生對(duì)物理概念的形成和規(guī)律的解剖形成獨(dú)特的看法，從而提高了課堂教學(xué)實(shí)效性，有利于學(xué)生物理核心素養(yǎng)的建立.而在物理教學(xué)中引入前沿學(xué)科知識(shí)是完全符合高中物理新課標(biāo)需求的，物理學(xué)是一門(mén)實(shí)踐科學(xué)，將緊跟時(shí)事的前沿科學(xué)知識(shí)滲透到課堂中，增加學(xué)生掌握新知識(shí)、接觸新思想的機(jī)會(huì)，可以改變學(xué)生的思維，避免學(xué)生被課本上由于更新不及時(shí)而顯得相對(duì)陳舊的知識(shí)所禁錮，損耗學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的熱情.而且，高中物理教學(xué)在某種意義上代表著整個(gè)國(guó)家人民群眾基礎(chǔ)科學(xué)素養(yǎng)和國(guó)家整體科學(xué)發(fā)展水平，故而高中物理教學(xué)更應(yīng)該主動(dòng)與前沿科學(xué)相結(jié)合，緊跟科學(xué)發(fā)展浪潮，緊密聯(lián)系生產(chǎn)生活新變化.前沿知識(shí)更側(cè)重于介紹天體物理、量子力學(xué)、相對(duì)論等目前熱門(mén)的先進(jìn)科技內(nèi)容，更加注重實(shí)踐應(yīng)用.

例如 嫦娥六號(hào)成功落月便是當(dāng)下火熱的前沿科技事件，其中所包含的物理知識(shí)更是數(shù)不勝數(shù).其中宇宙航行涉及物理學(xué)中的多個(gè)基本原理和概念，包括牛頓第三定律（即作用力和反作用力）、動(dòng)量守恒定律、萬(wàn)有引力定律等.宇宙航行技術(shù)的基礎(chǔ)是物理學(xué)中的力學(xué)原理，它也是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，是彰顯大國(guó)力量，國(guó)家科技自立自強(qiáng)的重要表現(xiàn)之一.在中學(xué)物理教學(xué)中，宇宙航行是一個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn)，將宇宙航行相關(guān)的前沿科學(xué)知識(shí)融入物理課程中不僅可以幫助學(xué)生更好地理解物理學(xué)的基本原理和概念，還可以激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維能力，激發(fā)他們探索宇宙、為國(guó)爭(zhēng)光的激情.嫦娥六號(hào)成功軟著陸于月球背面并帶回月壤的實(shí)事?tīng)恳雒绹?guó)對(duì)我國(guó)在科技領(lǐng)域封鎖限制的惡劣行為以及沃爾夫條款的主要內(nèi)容，這樣的內(nèi)容更進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷，促使他們?cè)凇翱萍甲粤⒆詮?qiáng)”的大背景下懷揣著中國(guó)夢(mèng)進(jìn)入更深入的高中物理知識(shí)的學(xué)習(xí)與探究中，實(shí)現(xiàn)高中物理拓展性學(xué)習(xí)，為學(xué)生今后進(jìn)行深層次物理探究埋下啟蒙的種子，也在當(dāng)下為學(xué)生物理核心素養(yǎng)的升華提供了巨大的幫助［5］.

可見(jiàn)，在“科技自立自強(qiáng)”背景下，高中物理應(yīng)該立足教材中的知識(shí)點(diǎn)，做好前沿科技的滲透工作，讓學(xué)生更全面地認(rèn)識(shí)物理、理解物理.

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，“科技自立自強(qiáng)”是國(guó)家強(qiáng)盛之基、安全之要.科技教育是我國(guó)提高國(guó)民科學(xué)素質(zhì)，建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的重要基礎(chǔ)，是最終實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的重要舉措.高中物理涵蓋了物理學(xué)的五大分支和領(lǐng)域，各部分知識(shí)有著非常嚴(yán)密的邏輯關(guān)系，不但系統(tǒng)性強(qiáng)，而且所有知識(shí)都與科技密切相關(guān).因此，把科技教育與物理教學(xué)結(jié)合起來(lái)是高中物理教學(xué)的基本屬性和理應(yīng)完成的基本任務(wù).故而，高中物理教學(xué)更應(yīng)該不斷進(jìn)行科研探索，加快沖破傳統(tǒng)教學(xué)模式的分割壁壘，增強(qiáng)聚集物理的澎湃動(dòng)能，為實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)提供重要支撐.

【此文系江蘇省中小學(xué)教研室課題《“科技自立自強(qiáng)”視域下高中物理拓展學(xué)習(xí)的實(shí)踐研究》（2023，JY15-L326 ）的研究成果之一】

參考文獻(xiàn)：

［1］馬朱林.基于學(xué)習(xí)進(jìn)階發(fā)展層級(jí)模型的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)——以“波的形成”為例［J］.物理教師，2023，44（12）：28-32.

［2］帥厚梅，李慶國(guó).拓展教材資源 優(yōu)化教材設(shè)計(jì)——以人教版必修2“第6章圓周運(yùn)動(dòng)”為例［J］.物理教師，2023，44（12）：26-27+32.

［3］佘東波.基于核心素養(yǎng)的高中物理課堂深度學(xué)習(xí)的策略研究［J］.中華少年，2020（19）：90-91.

［4］徐新順，白東升，彭成.基于單元學(xué)科大概念的中學(xué)物理教學(xué)實(shí)施路徑——以人教版高中物理“運(yùn)動(dòng)的描述”單元為例［J］.物理教師，2023，44（12）：22-25.

［5］蔡衛(wèi)東，陳扣余.物理實(shí)驗(yàn)育人的實(shí)踐探索與理論研究——基于江蘇省前黃高級(jí)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教改的30年探索［J］.物理教師，2022，43（06）：68-71.