高中物理科學態度與社會責任素養的培養

吳姍姍

摘 要：“科學態度與社會責任”是高中物理核心素養“科學態度與責任”要素中的重要內容，文章將航空航天技術成果與物理教學中試題分析、教學設計環節巧妙結合，幫助學生建構物理知識，體會航天探索的樂趣與科研的艱辛，培養學生不斷探究、持之以恒的科學態度與嚴謹求實的社會責任感。

關鍵詞：科學態度;社會責任;航空航天技術

1.科學態度與社會責任的含義

高中物理核心素養中，“物理觀念”、“科學思維”、“科學探究”這三個維度成為教師在進行教學目標的制定過程中焦點，而對“科學態度與責任”素養的滲透容易被忽略。《普通高中物理課程標準》明確提出教學中對學生“科學態度與責任”素養的培養要十分重視[1]。

“科學態度與責任”主要包括科學本質、科學態度、社會責任等要素。教師在物理教學過程中要注重培養學生實事求是的科學態度和勇于探索的實驗精神，引導學生關注國內外科技發展現狀與趨勢，借用國家科技發展的優秀成果啟發學生，在學習物理知識中樹立正確的科學態度與社會責任感[2]。

近年來，國家科學技術發展碩果累累，尤其是航空航天方面，一張張“中國名片”舉世矚目，并且在悄然改變著國家的發展與人民的生活。文章重點將中國騰飛的航空航天科技成果引入物理教學中，創設物理情景，讓學生意識到物理研究是基于觀察和實驗上具有創造性的工作，從而培養學生堅持不懈的科學探究精神，嚴謹求實的科學研究態度，激發學生學習物理的熱情，增強學生以祖國為榮的情懷。

2.將航空航天技術成果與物理試題相結合，增強學生社會責任感

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，增強學生敢于擔當的社會責任感[3]。

2019年1月一張份量十足的“中國名片”展示在世界面前，我國“嫦娥四號”探測器成功在月球背面著陸，這是登月探索里程碑意義的一刻，讓國人驕傲，世人稱贊。物理教學中，教師將登月素材引入，在教學設計、校本作業、試題命制等教學環節中滲透真實的物理情境，培養學生解決問題的能力，激發學生的探索熱情。此次“嫦娥四號”探測器在地球背面成功著陸，就受到了多份高考物理試題的“青睞”。2019年高考理科綜合全國II卷第14題，題干中引用登月素材，考查萬有引力定律，要求學生會利用萬有引力公式結合圖像判斷當探測器與地球表面高度h發生變化時萬有引力的大小F圖像。2019年高考天津卷第1題，以登月為背景，考查“嫦娥四號”探測器圍繞月球做勻速圓周運動過程中，探測器的周期、動能、角速度以及向心加速度的表達式及應用。此外利用“鵲橋”地月中繼衛星實現將月球背面軟著陸的探測器發出的信號第一時間傳回地球這一航天事件為背景，使得“鵲橋”、拉格朗日點等成為中學物理天體問題的熱點素材。如圖1所示，地月中繼衛星位于拉格朗日L2點附近，近似認為繞拉格朗日L2點做勻速圓周運動。由于拉格朗日L2點特殊的位置，“鵲橋”在地球與月球共同萬有引力作用下保持月球與地球做圓周運動，以此為信息考查萬有引力提供向心力、變軌著陸、不同軌道上衛星角速度和周期的變化、宇宙速度等物理知識。并有題目在地月繞C點轉動（圖2a）基礎上，引入拉格朗日L4點與地月構成等邊三角形（圖2b）求解相關萬有引力及軌道半徑比值、加速度、周期等問題。

此外，高考物理全國卷多次以我國航天技術發展成果為背景融入試題，考查學生物理知識的應用，如2019年高考全國I卷第16題引用專為“長征九號”研制的大推力新型火箭;2018年高考全國I卷第20題和2018年高考全國III卷第15題的引力波;2018年高考全國II卷第16題引用“天眼”——射電望遠鏡;2017年高考全國I卷第17題的“人造太陽”及2017年高考全國III卷第14題天舟一號貨運飛船經過多次變軌，成功對接我國真正意義上的空間實驗室——天宮二號等等。這些考題中萬有引力定律及其應用與其他高中物理知識多樣化的考查方式不同，多以選擇題形式出現，雖然難度系數不是最大，但從題目與現代科技的不斷融合中不難發現，要求學生關注航空航天技術發展與物理概念的科學理解能力。學生在運用物理知識解答有關天體題目的同時體會物理知識在航空航天領域的運用，了解人類對宇宙提天體的探索歷程，體會幾代航天科學家艱辛的探索歷程與不放棄不松懈的科研精神，增強學生民族自豪感與社會責任感。

3.將航空航天技術成果與物理教學設計相結合，培養學生不斷探究的科學態度

高中物理內容相對抽象，對學生理解而言難度較大，教師可合理創設教學情境，將航空航天技術成果融于物理教學，優化教學設計，增強學生學習物理的信心，讓學生從飽經風雨、歷盡滄桑的中國航天發展過程中體會不斷探究，不拋棄不放棄的航天精神。

2019年12月27日，我國長征五號遙三運載火箭發射升空，成功將實踐二十號衛星送入預定軌道，在高中物理必修2萬有引力定律及其應用模塊的教授中即以這一盛事為素材。

設計一：地球同步衛星導入環節

教師活動：教學引入：播放長征五號遙三運載火箭（簡稱“胖五”）在文昌基地發射成功，將實踐二十號衛星送入預定軌道的視頻——提出問題：實踐二十號衛星是如何在既定軌道上運行？

學生活動：小組討論感受及思考，提出相關疑問。

教師活動：構建模型——引入教學知識點：實踐二十號衛星屬于地球同步通訊衛星——過度：如何描述運行規律。

設計意圖：教師借用“胖五”將實踐二十號衛星送入預定軌道為以背景引入地球同步衛星的學習，引導學生要有責任意識，激發學生對天體領域的興趣。

設計二：地球同步衛星運動規律

課前任務：要求學生利用互聯網信息等多媒體渠道收集我國目前幾個衛星發射場的相關資料。

教師活動：提出疑問：“胖五”一飛沖天，為什么發射地選擇海南文昌？

學生活動：交流討論——小組分享討論結果。

教師活動：歸納知識點——地球同步衛星軌道平面在赤道平面上——質量大和體積大的“胖五”，作為我國運載能力最強的火箭，選擇在我國四大衛星發射場中的文昌發射場，原因之一是由于文昌發射場緯度最低。由于地球自西向東轉動，地球表面物體具有相同的角速度，緯度越低越靠近赤道，自轉半徑越大，具有更大的線速度，即相當于火箭具有更大的初射速度，提高發射效率。

設計意圖：地球同步衛星運動規律是萬有引力定律應用中一個的重要考點，教師借用熱點航天技術成果為素材，與時代接軌，采用設疑——思考——啟發——引導的教學主線，鼓勵學生大膽思考，用物理知識解決實際問題，讓學生體會物理知識在航天技術方面的運用，激勵學生對航天領域的向往與不斷探索的科學態度。

4.結語

高中物理萬有引力定律內容一直與航空航天技術緊密結合，這是課程標準下對培養學生物理核心素養的充分體現，通過一代代航天人的努力拼搏、永不言棄的航天精神鼓舞學生，有利于培養學生敢于擔當的社會責任感與不斷探索的科學態度。物理教學過程中教師要立足于現代技術的不段發展，以學科核心素養為依托，不拘泥于古板套路的教學方式，以學生的終生發展為前提，不斷創新教學方法，合理創設教學情境，讓學生在面對真實物理情境，科學系統地運用物理知識從不同角度解決問題，培養學生運用物理知識解決實際問題的能力與實事求是的科學態度。

參考文獻

[1]林明華.高中物理核心素養的內涵與培養途徑[J].《福建基礎教育研究》.2016（002）：4-6.

[2]彭前程.聚焦核心素養體現時代要求——高中物理教科書修訂說明[J].《中學物理》.2018.36（19）：2-8.

[3]陳長宏.例析物理課堂教學與哲學思想的滲透整合——以“萬有引力與航天”一章為例[J].《物理通報》.2016（3）：49-51.