物理前沿知識與初中教學的融合探討

劉靖雯　李仁文

摘要：初中學生在學習物理過程中通常會面臨知識點難、內容枯燥進而缺乏興趣的問題。物理前沿知識聚焦物理學重大發現，并對科技進步和人類發展做出重大貢獻。物理前沿知識與初中物理教學相融合，不僅可以培養初中生的創新思維能力還可以增強學生科學探究意識，從而有效發展物理核心素養。本文基于初中物理核心素養的教學目標，將物理前沿知識融入初中物理教學，為初中物理教學提供教學設計案例參考。

關鍵詞：物理前沿;科學素養;創新思維;中學教學

初中物理是繼小學科學學習后學生第一次接觸物理，物理學習注重科學歸納和邏輯思維，中學物理教學應當給學生日后接受新觀點、新思想打好基礎，做好鋪墊，引導學生認識到物理學是一門發展中的科學。然而在過去很長的一段時間，中學物理教學偏重基礎知識填鴨式地講解與傳授，對物理前沿知識的關注度不夠，很多教師在教學過程中忽略了物理前沿知識的有機融入，學生學習物理知識時局限于書本，覺得物理知識難、內容枯燥，從而對物理學習興趣不高，導致物理學習不好。2018年新課程標準提出了教學要基于科學觀念、科學思維、科學探究、科學態度與價值物理的學科核心素養，中學物理教學要體現科學精神和科學態度等。因而越來越多初中物理老師意識到物理前沿知識在教學中有機融入不僅符合物理學科要求的教學目標，還能提高學生學習物理興趣，促進教學效果。另外連年來中考試題中關于物理前沿知識的問題越來越多，這也使得物理前沿知識有機融入課堂教學愈發重要。諾貝爾物理學獎獲得者楊振寧先生曾說過他在中學期間偶然在圖書館閱讀到當時的物理前沿知識——量子力學，書中提出的新奇物理學觀點提高了他對物理學的興趣，這與他后來專攻物理學研究并取得重大成就有很大關聯。這也說明了物理前沿在中學課堂中有機融入的重要性。本文通過教學案例設計將物理前沿知識有機融入課堂教學，為中學物理教學提供教學案例參考。

一、教學目標和學情分析

（一）教學目標

按照教學目標在知識與技能、過程與方法、情感態度價值觀等方面要求，同時滿足物理學科核心素養，教學目標可以分為以下三個方面：

運用科學方法，拓寬物理知識面，傳授物理知識，培養學生物理思維。

物理課堂氣氛活躍，學生興趣高漲，培養學生物理意識，用發展的眼光看待物理知識的學習。

為社會培養有用人才打好基礎、引導學生對物理前沿、科技發展樹立正確的觀念，對社會有責任感、形成正確的科學價值觀。

（二）學情分析

初中物理是學生第一次系統地接觸物理科學知識，初中學生具備的物理知識和認識比較淺顯，主要停留在生活常識。初中生的年齡普遍集中在14歲上下，學生在該年齡段動手能力強，自主探究意識強烈，對于未知的物理世界表現出了極強的好奇心【4】。在日常生活中初中生對物理前沿知識比較陌生，如果在教學過程中融入相關物理前沿知識，通過充滿趣味性的前沿知識引導，極易激發學生的想象力，加大中學生對物理學習的興趣。

二、設計思路與具體教學設計案例

設計思路概括為：利用科學資源中科學家的研究過程、成果、驗證實驗以及其中蘊含的科學態度、價值觀、人文精神和科學精神、物理思維，運用科學的方法將物理前沿知識與課堂教學有效結合，啟發學生的物理探究意識，激發學生的物理學習興趣，培養學生的科學探究能力，塑造學生的社會責任感。以下是根據物理核心素養所設計的具體教學案例。

教學案例設計1：解密“人造小太陽”——托卡馬克

教學思路：利用人造小太陽——托卡馬克成果創設情境，設計托卡馬克為刺激物，吸引學生的注意力，在創設的情境中介紹前沿內容，然后再講授課本的內容，再從托卡馬克中的電流聯系到超導。本案例是利用資源的研究成果，創設情境和刺激物，與研究成果聯系，激發學生物理意識與思維。詳見表1。

教學案例設計2：發現超強磁場新天體——先導望遠鏡

教學思路：從普通光學儀器望遠鏡到射電望遠鏡，再延伸到先導望遠鏡;普及射電望遠鏡用于探索宇宙起源的原理，再科普先導望遠鏡是最新科技發明。最后通過物理虛擬仿真做望遠鏡成像實驗，讓學生學習望遠鏡成像原理。教學方法運用到了問題討論法、講授法，物理科學方法是在了解了科學資源成果，進行實驗探究活動，對具體的問題進行分析。詳見表2。

教學案例設計3：小探頭有大世界——超聲波的醫學應用

教學思路：本案例通過多媒體教學播放超聲造影，讓學生了解到超聲波在醫學領域的應用。講授并閱讀教材第49頁信息窗，讓學生交流并討論得出超聲定義和性質，培養學生團隊合作，聽取別人建議的學習習慣。通過分析各種超聲科技的應用，觀看科研視頻，閱讀課本，培養學生根據性質來分析討論并總結，在交流討論的過程中養成善于總結的學習習慣。詳見表3。

四、結語

知識是發展的，科技是進步的，教師傳授給學生的知識應該是發展的。每一次物理學的重大發現和發明都會推動科技進步，對人類的發展有著重大影響。在現代物理教學中，將物理學前沿知識有機融入初中物理教學當中，為傳統物理課堂增添前沿元素，有利于培養青少年的創新思維能力，增強學生科學探究精神，推動初中生核心素養的發展。本文將物理前沿與中學物理教學相互碰撞，設計出具體教學案例，為中學物理教學提供了參考。

參考文獻：

[1]張晶，劉靜，陳鳳妹，段煉，蔣曉霞，曹奇志.利用諾貝爾物理學獎資源促進物理教學的研究[J].大眾科技，2021，23（1）：123-125.

[2]王歌.基于高中物理核心素養的教學目標設計的案例研究[D].上海師范大學，2019.

[3]謝皓忠.淺談初中凸透鏡成像規律的教學體會[J].小作家選刊：教學交流，2013（3）：2.

[4]衛娜，楊繼慶，羅建，等.超聲技術在醫學領域的應用與發展[J].醫療衛生裝備，2004，25（8）：2.

基金項目：合肥師范學院2022年研究生創新基金項目《物理學前沿知識融入初中物理課堂教學研究》，項目編號：2022yjs096。

作者簡介：

劉靖雯（1998年4月），女，安徽合肥，合肥師范學院，碩士研究生在讀，研究方向：學科教學（物理）。

李仁文（1979年10月），男，教授，碩導，主要研究方向：材料物理和物理教學。

基金項目：安徽省高等學校省級質量工程項目（項目編號2020kcszjxtd64）。