學科核心素養的提出,為新課改指明了方向,同時對高中物理教學提出了更高的要求。物理核心素養包括物理觀念、科學思維、實驗探究及科學態度與責任。其中,對學生進行科學態度與責任的培養,要求教師在教學中注重物理學史、實驗和STSE等方面的教育,并引導學生學會用物理知識解決實際問題,真正做到從生活走向物理,從物理走向生活。
物理核心素養是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力,是學生通過物理學習帶有物理學科特性的品質。物理核心素養主要由物理觀念、科學思維、實驗探究和科學態度與責任4個方面的要素構成,是教學三維目標的升華,為新課改指明了方向,同時也對物理教師的教學設計能力及高中物理教學提出了更高的要求。
科學態度與責任是在認識科學本質,理解科學·技術·社會·環境的關系基礎上逐漸形成的對科學和技術應用的正確態度以及責任感。科學態度與責任主要包括科學本質、科學態度、科學倫理、STSE等要素。科學態度與責任是核心素養培養的重要目標,是情感態度與價值觀的進一步要求,會對學生今后的學習和未來的工作產生深遠影響。
將物理學史融入教學,培養學生科學態度
物理學史展現的是物理概念和物理規律產生及發展的過程,從中也體現了科學家在研究過程中的科學精神。在教學中加入物理學史部分的學習,不僅可以吸引學生的學習興趣,提高學生注意集中程度,還可以使學生對知識有更深刻地把握與認識,學到物理學家在研究中采用的方法,體會物理學家嚴謹求真、持之以恒的探究精神和崇尚科學、嚴格求證的科學態度。因此,物理學史在培養學生科學態度的過程中起著重要作用。例如,在自由落體運動的教學中,物理學史中關于自由落體運動的研究可以使學生領會物理規律得出的過程,并通過了解伽利略對自由落體運動的研究過程,學習到伽利略的實驗、物理思維與數學演繹相結合的科學方法,學習科學探究過程,對科學探究有了自己的初步理解。
在教學中,教師要注重發揮學生學習的主動性和積極性。有的課程內容,相關的物理學史已經在教材中的科學漫步、科學足跡等欄目中呈現了,對于這些內容,教師可以給學生留任務,讓學生在課前閱讀并廣泛查閱資料,課上用幾分鐘的時間請學生談談自己的想法,或者在課余時間組織學習小組針對某一內容展開討論,學生各抒己見,加深其理解。
通過實驗,引導學生把握科學本質
認識科學本質是指學生對科學知識、科學過程和方法等的認識。高中階段學生的抽象邏輯思維得到了進一步發展,學生在解決問題時已經可以辯證地看待問題,通過一定的歸納、演繹得出結論。物理學是一門以實驗為基礎的學科,在中學物理教學中,最重要的是學生的觀察,通過演示實驗或小組合作實驗,學生會獲得更多的直接經驗,更容易把新學的知識內化到其知識結構中。學生對在實驗中獲得的知識、經歷的科學研究過程、學到的科學方法印象比較深刻,所以教師可以通過實驗促進學生正確掌握科學本質。
物理學中,眾多物理規律都是通過真實實驗數據得出的。因此,在實驗中,教師應重點向學生強調實驗操作和實驗步驟的規范性以及實事求是的重要性,引導學生正確記錄實驗現象,做到實驗現象是什么,就怎么記錄,不能歪曲事實,為了得到教材上的結論而隨意改動實驗數據或實驗結果。例如,在學習力的合成時,教師應引導學生自主思考,學會尊重科學事實,正確記錄各個力的大小和方向,做出正確的力的圖示,注意夾角的存在,得出在誤差允許范圍內的力的平行四邊形定則。在實驗中培養學生勇于質疑,敢于創新的精神,幫助學生對科學本質有一個直觀的認識。
加強STSE教育,用物理解決生活中的問題
STSE教育思想是STS的延伸,強調科學、技術、社會、環境之間的相互關系,重視科學技術在社會生產、社會發展和保護生活環境中所起到的作用。通過STSE教育可以培養學生的科學態度與責任。
為在平時的教學中滲透STSE教育思想,教師可以為學生介紹物理學科發展前沿知識,與平時生活聯系密切的物理知識,與環保及可持續發展相關的知識,以幫助學生提高各方面素質,進一步拓展視野。如在力學學習中,教師可以選擇交通安全等問題,向學生講述交通限速及安全距離中蘊含的物理學知識,貼近生活,引發思考;在萬有引力與航天中,教師可以向學生拓展同步衛星、我國嫦娥號探測器探月工程的發展進程、“天宮”系列空間實驗室等知識,使學生對我國科技前沿有一定的了解,認識到物理學在科技發展中起到的重要作用;在電磁學部分,可以引入以電磁現象為基礎的磁懸浮列車、人工智能、虛擬現實技術、量子通信等知識,讓學生對物理產生濃厚的興趣,意識到物理對世界發展有著巨大的推動作用,使學生希望并愿意投入到物理知識的海洋中廣泛學習;在能源部分,風能、生物質能、太陽能、地熱能、海洋能等新能源以及新材料技術等知識對培養學生的可持續發展思想起到積極地促進作用。
學生學習知識的最終目的是能將所學知識運用到生活中,做到學以致用。因此教師在設計課堂練習或教學評價時應注重知識與實際生活的聯系,在知識的考察中加入STSE思想,而不是單單只針對知識本身的內容進行命題。核心素養各要素之間不是相互獨立的,而是緊密聯系的。培養學生核心素養時,不能把各要素分隔開,而是要促進學生各方面全面發展。在高中物理教學中落實核心素養的教育,為學生的終身發展奠定堅實基礎。