“科技自立自強”視域下高中物理拓展學習的策略研究

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

【關鍵詞】高中物理；科技自立自強；教學策略

科學教育是高中教育中的重要組成部分，科學教育不僅是科學文化知識的輸出與輸入，也是以科學知識為載體去喚醒學生的科學探究意識，幫助學生形成以科學思路解決實際問題的習慣，培養(yǎng)學生正確的科學價值觀，形成積極的科學態(tài)度的教育.物理是科學教育的基石，是學生認識世界、探究世界的根本.故而，高中物理教學中，教師不應該將重點聚焦于知識的傳遞，而是要立足于更高的站位設計拓展教學，實現(xiàn)讓學生形成科學思想、科學精神和科學態(tài)度的教育.同時，世界一體化背景下外來科學文化的影響越來越大，面對科技迅速發(fā)展的世界，將增強民族創(chuàng)新精神提升到關系中華民族興衰存亡的高度來認識至關重要.為此，以“科技自立自強”的高站位去革新高中物理拓展性教學顯然是核心教育背景下高中物理改革的必然之路.

1 創(chuàng)設生活實踐情境，形成解決實際問題的意識和習慣

物理是衍生于生活的，無論是物理科學文化知識還是物理實驗現(xiàn)象都是來自生活，高中物理學習內容包括力學、熱學、光學、電磁學等多個領域，而這些都與生活息息相關.所以高中物理教學更應該從生活中來，再回到生活中去.物理知識的學習挖掘了學生潛意識里的疑問，在面對生活中的物理現(xiàn)象時他們不再坦然接受，而是會不斷提出問題，并不斷調用物理知識去分析現(xiàn)象，解決問題，如此反復中學生的思維能力便不斷得到了培養(yǎng)和提升，他們對物理知識或物理現(xiàn)象的掌握也就更加扎實.生活現(xiàn)象的融入有利于學生將無意識的接受轉變?yōu)橛兴枷氲奶剿鳎劳杏谖锢碚n堂進入生活情境中，學生有所觀察、有所體驗、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.

例如 爆米花是玉米的深加工，而爆米花與原有玉米的關系是數(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，面包和饅頭在經過特殊處理后比原本蓬松許多，體積發(fā)生了較大的變化.將生活中這些問題融入物理教學中便激發(fā)了學生的探究意識，他們會對此多問幾個“為什么”，為什么爆米花會變大？是什么讓爆米花膨脹的？氣體是什么？氣體可以改變和流動嗎？氣體分子之間的距離有多大？氣體的體積會受到限制嗎？……顯然這一系列問題是源于學生對生活現(xiàn)象的思考，而對這些問題的思考與分析也是“氣體的性質”這一章節(jié)知識學習的前置和保障.可見，將生活情境融入物理教學中，有利于學生培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，有利于幫助學生形成解決實際問題的意識和習慣.

此外，物理是一門需要在理解的基礎上進行深度記憶的學科，而將生活情境融入物理教學中往往能有效加深學生的印象.

例如 簡諧運動是高中物理階段運動學和力學的最后一部分，通過本單元的學習可以拓展學生對物理知識的認識和理解，并為后續(xù)電磁波的學習奠定基礎.而簡諧運動中所包含的內容不勝枚舉，包括單擺、受迫振動、共振、機械波等知識，需要記憶的知識點繁瑣，而為了加深學生的認知，在總結機械振動和機械波時，教師可以將兩種圖形與高中學生體育生活中的列隊進行整合，將圖像中支點的振動方向與列隊口號“向后看齊”（在振動圖像中）“向前看齊”（在波動圖像中）進行關聯(lián).如此便可以用形象直觀的生活經驗來總結強化知識，實現(xiàn)教學的深度拓展，助力學生形成以物理思維認識生活，以生活意識反芻物理知識的習慣.

2 重走科學探索之路，掌握解決實際問題的方法和思路

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

高中物理和初中物理有一個非常大的不同：很多物理問題在初中只要做定性的分析，到了高中就要做定量的計算.初中我們只要知道為什么蘋果會往下落；高中就要能算出蘋果1秒鐘下落的距離，2秒后的下落速度是多少.所以，在高中階段學習萬有引力定律時就更應該在橫向和豎向進行深度開發(fā)，同時還應該借助物理史的滲透引導學生對人類探索未知世界的精神、態(tài)度和規(guī)律進行理解.

例如 在進行萬有引力定理教學時，教師可以借助一系列問題驅動學生“回溯”牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力的過程.

問題1 在哥白尼日心說的基礎上，布魯諾提出了怎樣的觀點？面對死亡，仍然堅持自己的觀點，值得嗎？

問題2 牛頓為什么說自己是站在巨人的肩膀上看世界？巨人是誰？它們提出了什么定律？

問題3 牛頓這樣思考問題：地球并沒有做勻速直線運動，這說明一定有外力作用于地球，到底是什么力呢？

問題4 牛頓認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量的乘積成正比，與兩者間距離平方成反比，假設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.

問題5 但牛頓并沒有解決一個更深層的問題：引力到底是如何產生的？也就是說，太陽為什么會吸引地球呢？關于萬有引力的研究到牛頓就結束了嗎？

通過一系列的問題，引發(fā)學生思考，回溯重演了萬有引力的“前世今生”，并引導學生從科學家的故事中去形成自己對科學探究的態(tài)度.如哥白尼和布魯諾不懼死亡也要捍衛(wèi)真理的精神往往會給學生帶來極大的震撼，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，才會看得更遠的史實也讓學生認識到科學探究是一個長期的，不斷探索的過程，同時也進一步理解科學探索是需要團隊協(xié)作的……物理學的史實促使學生以動態(tài)的、開放的和歷史的眼界去看待科學研究，讓學生清楚任何規(guī)律的得出不是憑空想象的，物理、科學都是在探究中發(fā)現(xiàn)的，最終培養(yǎng)學生尊重事實和批判性思考的科學態(tài)度.

3 結合物理前沿知識，滲透“科技當自強”的戰(zhàn)略意義

當今世界正經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)新是大國戰(zhàn)略博弈的新邊疆和主戰(zhàn)場.物理學是自然科學中發(fā)展歷史最悠久、最復雜、最感動人心的科學之一.縱觀人類發(fā)展歷史，物理學促進著人類社會的進步與繁榮，使人類社會發(fā)生一次又一次的科學技術革命，改變著人類的生產與生活，影響著人類社會的歷史進程.為此，當我們把物理的基本規(guī)律、定理運用到現(xiàn)代科技知識里，課堂教學便在很大程度上擺脫了單純的知識傳授，使學生能通過不同的科技情境理解物理知識，這樣不但可以幫助學生對物理知識進行掌握，更能有效促使學生對物理概念的形成和規(guī)律的解剖形成獨特的看法，從而提高了課堂教學實效性，有利于學生物理核心素養(yǎng)的建立.而在物理教學中引入前沿學科知識是完全符合高中物理新課標需求的，物理學是一門實踐科學，將緊跟時事的前沿科學知識滲透到課堂中，增加學生掌握新知識、接觸新思想的機會，可以改變學生的思維，避免學生被課本上由于更新不及時而顯得相對陳舊的知識所禁錮，損耗學生學習物理知識的熱情.而且，高中物理教學在某種意義上代表著整個國家人民群眾基礎科學素養(yǎng)和國家整體科學發(fā)展水平，故而高中物理教學更應該主動與前沿科學相結合，緊跟科學發(fā)展浪潮，緊密聯(lián)系生產生活新變化.前沿知識更側重于介紹天體物理、量子力學、相對論等目前熱門的先進科技內容，更加注重實踐應用.

例如 嫦娥六號成功落月便是當下火熱的前沿科技事件，其中所包含的物理知識更是數(shù)不勝數(shù).其中宇宙航行涉及物理學中的多個基本原理和概念，包括牛頓第三定律（即作用力和反作用力）、動量守恒定律、萬有引力定律等.宇宙航行技術的基礎是物理學中的力學原理，它也是現(xiàn)代科學技術的重要組成部分，是彰顯大國力量，國家科技自立自強的重要表現(xiàn)之一.在中學物理教學中，宇宙航行是一個重要的知識點，將宇宙航行相關的前沿科學知識融入物理課程中不僅可以幫助學生更好地理解物理學的基本原理和概念，還可以激發(fā)他們的學習興趣和創(chuàng)新思維能力，激發(fā)他們探索宇宙、為國爭光的激情.嫦娥六號成功軟著陸于月球背面并帶回月壤的實事牽引出美國對我國在科技領域封鎖限制的惡劣行為以及沃爾夫條款的主要內容，這樣的內容更進一步激發(fā)學生的愛國情懷，促使他們在“科技自立自強”的大背景下懷揣著中國夢進入更深入的高中物理知識的學習與探究中，實現(xiàn)高中物理拓展性學習，為學生今后進行深層次物理探究埋下啟蒙的種子，也在當下為學生物理核心素養(yǎng)的升華提供了巨大的幫助［5］.

可見，在“科技自立自強”背景下，高中物理應該立足教材中的知識點，做好前沿科技的滲透工作，讓學生更全面地認識物理、理解物理.

4 結語

總而言之，“科技自立自強”是國家強盛之基、安全之要.科技教育是我國提高國民科學素質，建設創(chuàng)新型國家的重要基礎，是最終實現(xiàn)中華民族偉大復興的重要舉措.高中物理涵蓋了物理學的五大分支和領域，各部分知識有著非常嚴密的邏輯關系，不但系統(tǒng)性強，而且所有知識都與科技密切相關.因此，把科技教育與物理教學結合起來是高中物理教學的基本屬性和理應完成的基本任務.故而，高中物理教學更應該不斷進行科研探索，加快沖破傳統(tǒng)教學模式的分割壁壘，增強聚集物理的澎湃動能，為實現(xiàn)高水平科技自立自強提供重要支撐.

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

參考文獻：

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［2］帥厚梅，李慶國.拓展教材資源 優(yōu)化教材設計——以人教版必修2“第6章圓周運動”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習的策略研究［J］.中華少年，2020（19）：90-91.

［4］徐新順，白東升，彭成.基于單元學科大概念的中學物理教學實施路徑——以人教版高中物理“運動的描述”單元為例［J］.物理教師，2023，44（12）：22-25.

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