胡越男
[摘 要]以课堂教学为载体，围绕科学素养的四个维度，精准设计教学过程，有效开展课堂教学活动，为学生全面而富有个性的发展而教，使物理教学与物理教育兼具。
[关键词]核心素养;物理教学;物理教育
[中图分类号] G633.7 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058（2021）20-0043-03
物理学科核心素养主要包括物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任。如图1所示，每一个维度均包含丰富的内容和具体的要求。课堂教学是落实素养的关键环节，因此，课堂教学要认真做好三个转化。第一，把自古以来人类社会物理学家们积累的知识规律转化为学生的个体知识和观念——形成物理观念;第二，把物理学家们从事研究活动的思想、方法转化为学生认识自然现象的方法和思维方式——培养科学思维;第三，把蕴含在知识载体中的观念和态度转化为学生认识自然、研究自然的行为准则和态度观念——落实科学态度与责任。实现这三个转化的过程恰好就是科学探究的过程。因此，我们的课堂教学设计和教学环节，都要围绕学科核心素养的四个维度展开，即为发展学生的核心素养而教。
从物理教学走向物理教育，需要切实落实科学态度与责任。然而，这一环节是最抽象、最难评价的，但其意义极其深远，值得我们深思和研究。科学态度与责任是指在认识科学现象的本质，理解科学与技术、社会和环境的关系基础上，逐渐形成的对待科学和技术应用关系的正确态度与责任感，其主要包括科学本质、科学态度、科学责任、STSE等要素。在实际教学中，既要重视物理知识的文化取向，充分挖掘物理知识背后的育人价值，更要从传统的以知识传授为本的物理教学转变为以提升核心素养为主的物理教育。因此，我们在开展物理知识教学的同时，努力将科学态度与责任等物理学科核心素养，化大为小、变虚为实，对高中三年物理教学进行系统谋划、精准教学，将科学态度与责任自始至终贯穿在教学活动之中。现以《牛顿第三定律》一课中的“探究相互作用力大小关系”课堂教学片段为例进行探究。
首先抛出课题，请学生自由猜想，并想办法设计方案证明。
随后教师根据学生提出的方案——用两个弹簧秤对拉进行研究，提供器材进行分组实验探究、交流。发现多数学生是将弹簧秤水平放置对拉的，也有学生做了将弹簧秤竖直或斜向摆放的实验，两个力的大小都是相等的。教师及时对用不同探究方法进行实验的学生给予肯定和表扬。
那么，至此可以得出结论了吗？引导学生总结发现上述实验都是物体处于平衡状态下做的，于是他们非常渴望做非平衡状态（如加速运动）时的实验，尝试后发现读数困難，此时教师再采用传感器演示，如图2所示，发现相互作用关系与运动状态无关。
最后归纳总结，由学生得出规律，并对探究过程进行交流……
在教学过程中，教师注意收集多种方案及相关信息，以获取证据。在具体教学中，教师必须坚持实事求是，从而彰显严谨的科学态度，与此同时，不忘鼓励学生大胆质疑、评判，提出创造性的见解。最后创造条件强化证据意识，让学生充分体会科学本质，准确地表述结果。在看似自然、随意的教学过程中，巧妙地把科学态度与责任等学科核心素养恰到好处地落实到位，而这自然和随意的教学设计背后，是以核心素养为导向的从物理教学转向物理教育的广义备课，凝聚了教师的智慧和用心。
为了更好地落实科学态度与责任，现总结如下三点。
一、重温科学足迹，以求“真”的态度，树立正确的科学态度
认识科学，关键要认识科学本质。在“初中科学课程标准”中明确指出，科学本质包括：
1.自然界是有规律的，科学是认识自然最有效的途径。
2.科学是以自然界为研究对象的探究活动。探究活动包括逻辑推理和实验活动，是一个充满创造性思维的过程。
3.科学是一个开放的系统。科学知识具有相对稳定性，同时也在不断发展。
4.科学活动会促进社会的进步和发展，要受到科学道德和社会道德的双重约束。
为了更好地理解科学本质，可以从“科学知识”、“科学探究”以及“科学事业”三个维度进行阐述。
1.科学知识的本质：自然界是可以认识的， 但是科学知识是可变的， 科学并不能解决所有问题。
2.科学探究的本质：科学讲究证据， 科学是逻辑和想象的结合体， 科学具有解释和预测的功能， 科学反对权威。
3.科学事业的本质：科学研究是一项复杂的社会活动， 分成不同的专门领域进行研究。
一个非常典型的例子——从一个古老的话题说起：轻、重物体谁下落得快？
环节1.观察生活中常见的现象发现： 物体下落的快慢由它们的轻重决定。这是亚里士多德的观点。
环节2.伽利略质疑：通过比萨斜塔实验、落体佯谬以及斜面实验等证据剖析。
环节3.设计实验：
（1）纸片和碟片谁下落得快？
（2）牛顿管实验。
环节4.播放月球上的或BBC录制的真空环境下铅球和羽毛同时由静止开始下落的实验视频。
环节5.介绍现代版“比萨斜塔”实验：朱棣文通过“坠落”原子，精确测算出单个原子的重力加速度，并发现这一重力加速度与宏观物体的重力加速度相同，即微观原子与宏观物体下落的速度与其重量无关。
环节6.探索还在进行……美国物理学家费希巴赫领衔的科研团队，通过实验发现，不同质量的物体在真空中的重力加速度并不相同，并猜测是否可能存在第五种力。
在平常的课堂教学中，进行到第四环节时似乎已经很圆满，看起来已经达到我们的教学目标。有历史的追溯、有实验的佐证，得到的结论合情合理，可以让学生心服口服了。但是对科学本质的教育和渗透还远远不够，需要有所拓展和展望。通过重温科学发展的足迹，带领学生一起体会：科学是讲求实证的、科学是有待发展的等特性，帮助学生树立正确的科学态度。
又如在《伽利略对自由落体运动的研究》一课中，在如何验证位移与时间的平方成正比的环节中，可以从实践体验，到修正方案，再到实验验证，最后出示伽利略手稿中记录的一组数据，通过实验重现当时的历史情境。让学生沿着前人的科学探索足迹，亲身体验研究过程，感受并领悟前辈科学家的科学精神、物理思想和研究方法。
二、还原真实，以“善”为目的，落实正确的科学责任
物理学来自生活，要回归生活，解决生活生产中的实际问题才是物理学真正的本源和初衷，这就是“善”。生活和生产中的实际情景就是教学中最生动灵活的素材源泉，既可以激发学生浓厚的学习兴趣，更是淋漓尽致地体现了物理教学的生活化和实用价值，让学生体会掌握科学知识的价值和意义，很自然地将科学的精神和思想方法等学科素养深入到学生的心里。
例如，在《闭合电路欧姆定律》一课的教学中，在规律应用的环节，展示一组驴友野外取火的多种方法，课堂上现场展示了其中的一种：把烧烤锡纸剪成两边宽中间窄的长条状后，接到电池的两极，发现锡纸从中间最窄处开始冒烟并燃烧起来，将周围的纸片、枯树叶等引燃，如图3所示。接着引导学生一起分析原因：原来锡纸中间部分较窄，导致电阻较大，在电流相同的情况下，电阻大的地方发热更多，达到燃点即燃烧，随后引燃周围的易燃物品。至此，再让学生讨论电源短路时会产生什么后果，其结果自然就呼之欲出了。学生自然而然地明白了在发生短路时，容易引起火灾的原因。同时提醒大家，平时不要随便将电池和能导电的物品放在一起，比如说电池不要放在硬币堆、易拉罐堆里等，以免成为“点火利器”。如果只是口头叙述，就显得单调乏味，难以形成直观感受。教师通过展示生活素材，有效地拓展了知识，提升学生的学习成就感，提升了学生的学科素养。
又如在《匀变速直线运动速度和位移的关系》一课的教学中，可以设计如下例题。
表1是几种不同路面汽车急刹车时的加速度大小，图4是某汽车急刹车留下的痕迹。网上查得：二级及二级以上的公路白色虚线的线条长度为[6 m]，空白段长度为9 m;其他公路白色虚线的线条长度应为2 m，空白段长度应為4 m，试估算汽车刹车前初速度为多少？
教师带领学生根据生活经验和数据，分析计算得到汽车的初速度大约为[v=48.6 km/h]。这样的速度在行驶过程中并不大，在这样的速度下紧急刹车时，其刹车距离也有18 m之长。紧接着教师设问：还会有哪些因素导致刹车距离变大呢？学生分析得出：初速度增大、加速度变小、反应时间变长等因素，从而总结出要严禁超速、超载、酒驾、疲劳驾驶，从而很好地进行了交通安全教育。
三、数理结合，追求物理之“美”，体会科学责任
物理学是一门高层次、高品位、有魅力的学科，能较完美地体现自然之美、对称之美、和谐之美。自然的美，给人生以启迪，给生活以乐趣，给思维以精髓，给精神以永存。
例如在《开普勒第三定律》的教学中，定律的内容是“所有行星轨道半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等”，它将时间与空间的关系表达得如此准确且简洁，如表2所示，开普勒是如何想到的呢？丘成桐先生曾多次教诲众弟子：“奥妙的自然现象后面必然有优美的数学结构”;“美轮美奂的数学结构必定不是人为的，必然有自然的现象或规律对应”。所以我们在陈述知识的同时，应重演当年开普勒的数据处理过程，领略物理规律的简约之美，同时体会科学发现的艰难之旅，引领学生感悟科学本质。
陈佳洱院士曾说：物理学不只是图表和数据，它能带给你很多更珍贵的东西——一种理性的思维方式、人生的哲学和人生的道路。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.
[2] 中华人民共和国教育部.义务教育初中科学课程标准（2011年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012.
[3] 骆兴高.注重“三个转型” 培养核心素养：论核心素养视域下的物理教学[J].物理教学，2018，40（4）：2-5+23.
[4] 谢忠良.提供直观素材 培养学科素养：以“闭合电路欧姆定律”为例[J].物理通报，2019（1）：55-58.
（责任编辑 易志毅）
