HPS教育在物理單元復習課中的應用

【摘 要】HPS教育旨在將科學史、科學哲學、科學社會學有關內容融入科學課程與教學中，促進學生對科學本質的理解。將HPS教育融入中學物理單元復習課不僅是物理課程改革、物理科學教育的需要，而且能夠針對性地解決單元復習課中的諸多問題。

【關鍵詞】HPS教育;中學物理;單元復習課;教學設計

【中圖分類號】G633.7? 【文獻標志碼】A? 【文章編號】1005-6009（2022）03-0059-03

【作者簡介】仝磊，江蘇省南京市高淳區金陵匯淳學校（南京，211316）初中部教師。

一、研究緣起

1.物理單元復習課現狀。

目前初中物理單元復習課的教學效果并不理想，一些學生認為單元復習課的內容剛學習不久，沒有新鮮感;有些教師則認為，單元復習課單調乏味，沒有內容可教。出現這種情況主要有兩方面的原因。一方面，教師對單元復習課的認識不足。有些教師認為復習僅僅是為考試服務的，沒有重要的考試就沒有必要安排復習課，這使得單元復習課常被忽略或被擠占。另一方面，許多教師雖然認識到了單元復習課的重要性，但在教學過程中使用的教學策略不當，教學時將整個單元的內容進行羅列和堆砌，導致學生找不到復習的重點和難點，無法形成清晰的知識結構;此外，選用的習題代表性不強，使得學生分析問題和解決問題的能力得不到有效的鍛煉和提高。

2.HPS教育發展啟示。

HPS（History and Philosophy of Science）是科學史與科學哲學的英文縮寫。HPS教育倡導將科學史、科學哲學、科學社會學的有關內容納入課程與教學中，促進學生對科學本質的理解，提高學生的科學素養。

HPS教育融入初中物理單元復習課是指基于科學史、科學哲學、科學社會學等材料，設計單元復習課，既能讓復習課上知識點的呈現“有章可依”“有跡可循”，又能拓展學生的知識面，增強學生的學習興趣，培養學生的核心素養。具體來說有三個方面的益處。第一，教師通過歷史、哲學、社會學等角度多元化地呈現物理知識，提高物理課堂的趣味性，緩解學生的畏難情緒。第二，科學史等內容的融入有利于豐富物理課堂教學方法，更好地為教學服務。第三，HPS教育融合科學史、社會科學、科學哲學豐富材料，是開展“物理精神教育”[1]，培養學生科學倫理和道德規范，使其養成嚴謹科學態度和崇高科學思想的有效途徑。

二、教學過程設計

（一）梳理章節重難點，讓HPS教育內容的選擇“有跡可循”

科學資料浩如煙海，而一堂復習課的時間非常有限，因此精選HPS教育內容是非常必要的。教師需要梳理待復習的章節的重難點，使章節重難點成為篩選HPS材料的重要依據，讓材料的選擇有跡可循。

梳理章節重難點時，教師應在整體把握章節邏輯的基礎上，回顧章節新課教學與作業批改中的突出問題，更新章節的知識結構。蘇科版物理教材八年級下冊第八章《力》是引導學生進入力學世界的開篇。通過該章的學習，學生能夠認識“自然界最基本的三種性質的力”，為第九章的“力與運動”、第十章的“壓強和浮力”及機械功等內容的學習打下基礎。基于此，筆者梳理并列出“三種性質的力”的教學重點，具體內容見表1。

（二）三角互證科學史料，讓HPS教育內容的確立“有據可查”

確定章節重難點之后，筆者認為與“力”密切相關的科學家非牛頓莫屬，從而確立了“牛頓蘋果樹”和“牛頓大炮”的主題。但兩個主題還不足以串聯起一節復習課，因此，教師在進行教學設計時可以在各類科普書籍中尋找相關資料。“中國航天”“嫦娥衛星”是目前社會及科學領域的熱點，故筆者最終確立“從西方的牛頓到東方的‘嫦娥’”作為復習章節的副標題，具體內容包括“牛頓蘋果樹”“牛頓大炮”“中國探月工程”“玉兔號”等。

回顧HPS教育內容確立的過程，筆者主要遵循以下三點原則。

1.相關性。在材料的選擇上，首先要與章節重難點高度相關，所挑選的內容應該是物理科學知識產生的時代背景或在現代科學技術中的應用;其次，要與學生經驗水平相契合。

2.中西結合。近現代物理科學發展的歷史中鮮有中國人的身影，但這并不意味著當前我國在物理科學的相關領域仍然落后。教師需要向學生呈現和介紹中國科學家是如何在極度艱難和落后的情況下砥礪前行、艱苦奮斗的，體現物理精神的豐富內涵。

3.簡潔明了。教師不能為了復習課內容的豐富性而給學生造成額外的記憶負擔，這就要求教師設置的教育內容不宜有過多的人物或情節，最好能夠深挖某一個故事或事件背后的意義，以一個連貫的思路和邏輯呈現。

（三）制定復習課教學策略，讓HPS教育內容的應用“有法可依”

1.選擇典型的、有針對性的題目，進行課堂練習。

習題的選擇需要依據教學目標和學生的學習情況，圍繞“探月工程”的“繞”“落”“回”三個階段，筆者設計了三道題目，對應本章“相互作用力”“改變摩擦力的方法”“重力與質量的關系”等重點，給予學生解題思路和方法的指導。

①火箭升空是因為火箭向下噴出燃氣，對燃氣有一個______（向上/向下）力的作用，根據______，火箭得到一個______（向上/向下）的推力。

②“嫦娥三號”探測器“玉兔號”月球車使用類似于坦克或推土機上的履帶裝置運動，這樣做是通過______方法，______摩擦力，便于爬坡和翻越障礙。

③物體在月球上受到的重力只有地球上的六分之一。2020年12月17日，“嫦娥五號”成功從月球帶回“土特產”（1731g珍貴月壤樣品），它們在月球上受到的重力是______N，質量是______?。（g=10 N/kg）

2.利用實驗鞏固基本儀器的使用方法，提高學生解決實際問題的能力。

本章涉及一個重要的測量儀器——彈簧測力計，在復習課中教師應有意識地強化學生對基本儀器使用方法的掌握。具體教學環節：在用“牛頓蘋果樹”故事引出本章的基本物理量“重力”后，向學生拋出問題“如何測量物體的重力”，學生自然會想到使用彈簧測力計。緊接著，教師提供一個彈簧測力計和待測鉤碼，邀請一名學生上臺講解彈簧測力計的原理、使用方法和注意事項，并進行操作，其他學生負責糾錯和補充。待該生演示講解完成后，向學生提問：該實驗能得出重力大小與質量的關系嗎？如果能，請說明理由;如果不能，還需要補充什么條件？這個問題起到了承上啟下的作用，使得本節課中對重力和質量的關系式、重力方向、重力的三要素等內容的復習有序展開。

在上述實驗完成后，課堂教學進入第二個環節。筆者首先向學生講述牛頓對于重力的進一步思考以及“牛頓大炮”的設想。其次結合我國古代“嫦娥奔月”的美麗神話與現代“探月工程”，引導學生跟隨教師的思路，體驗物理學科發展史的壯闊。最終，筆者把故事的落腳點放在“玉兔號”月球車上，向學生提問：為什么“玉兔號”使用類似于坦克或推土機上的履帶裝置運動？摩擦力與哪些因素有關？你能用實驗證明你的答案嗎？同樣提供相關器材，邀請學生上臺展示并講解各步驟。以上教學過程，既幫助學生鞏固了該項實驗探究的要點，又在真實情境中具體應用了實驗探究的結論，有利于學生學習興趣和探索精神的養成。

三、反思總結

相較于傳統的單元復習課，融入HPS教育的中學物理復習課更能調動學生參與課堂的熱情和積極性，克服了當前單元復習課的諸多弊端。但在實踐中，筆者也發現了一些問題，需要在接下來的研究和教學中不斷改進。第一，融入HPS教育，要求教師不僅要具備寬廣的知識背景，還要具有一定的講述與表達能力。同樣的科學故事和事件，教師串講得好，會給這堂復習課增光添彩;串講得不好則會使整堂課顯得冗雜而沒有重點。第二，融入HPS教育，目標之一是在復習課中滲透物理精神教育，促進學生對科學精神的感悟和思考。這就需要教師在課堂上喚醒學生的情感共鳴，但教師單一的講授難以起到這樣的效果，使用情境創設、角色扮演、合作分享等多元的方法是HPS教學融入課堂的發展方向。

【參考文獻】

[1]邢紅軍.初中物理高端備課[M].北京：中國科學技術出版社，2014：166.

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