挖掘物理教学资源 提升学生科学素质

李世阳

摘   要：高中物理教学要求以立德树人为根本任务，进一步提升学生的物理学科核心素养。高中物理教师要充分挖掘物理教学资源并有意识地培养学生的科学素质，努力创造条件提升学生科学素质。物理概念和规律的教学时可以通过演示实验、分组实验及其他物理资源培养学生的科学思维，教学中巧妙利用信息技术与高中物理实验教学的深度融合激起学生科学意识。精心挑选高中物理学史的教学资源培育学生的科学素养。课余时间的科技活动是提升学生科学素质的重要平台，是学生运用所学知识进行发明创造、动手实践的重要活动。

关键词：高中物理;物理教学;提升;科学素质

高中物理課程旨在落实立德树人根本任务，进一步提升学生的物理学科核心素养，引导学生经历科学探究过程，体会科学研究方法，养成科学思维习惯，增强创新意识和实践能力;引领学生认识科学的本质以及科学、技术、社会、环境的关系，形成科学态度、科学世界观和正确的价值观[ 1 ]。教师要认真研读《高中物理课程标准》，挖掘高中物理教学资源并有意识地培养学生的科学素质。下面结合本人高中物理教学实例谈谈提升学生科学素质的几点实践。

1  通过物理概念和规律的教学培养学生的科学思维

高中物理概念和物理规律的教学是培养学生科学思维的最重要阵地。教师在教学过程中要通过物理现象分析、演示实验、分组实验，设置问题引导学生运用科学探究的方法，学生通过认知、体会而抽象归纳得出物理的概念或规律。

1.1  精心准备演示实验，激发学生积极思考

大部分的物理概念和物理规律都是通过实验得到的结论。高中物理教学中演示实验要精心准备，要有效突破教学的重难点，同时又训练学生的思维能力。因此演示实验要做好两个方面的问题：①实验现象清晰，便于学生观察;②精心设置问题，实验中引导学生观察、思考。例如牛顿第三定律中教授作用力与反作用力概念时，事先准备好了三个演示实验：风车（风扇固定在小车上）实验、小车在木板中实验、两块磁铁的实验。比如风车实验时让学生认真观察风车的运动情况，实验前让学生思考：风扇开启后风车一定会动吗？改变情景后出现：风车在桌面时没有动，而风车放轨道上风车后退。及时追问：为什么会出现这种情况呢？实验结束后再次提问：是什么力量让风车后退的。通过这样的问题串形式，可以激发学生积极思考，同时很好地培养学生的观察能力及思维能力。三个演示实验结束后，教师引导学生分析、归纳出：空气与风车、小车与木板、磁铁A与磁铁B之间力的作用是相互的。接着又分析出直接接触、间接接触存在这种作用力，同时固体与固体、固体与流体存在这种作用力。从而得出作用力与反作用力的概念。高中物理教学中，学生通过精心准备的演示实验的教学，学生逐渐形成爱思考、会归纳总结的良好学习习惯。

1.2  充分利用分组实验，培养学生科学探究的能力

高中物理教学中学生分组实验是培养学生科学探究的能力的主阵地。分组实验分为探究性实验和验证性实验。探究性实验中学生通过问题、猜想、设计实验方案、实验操作、交流与合作等一系列实验过程，经历了设计科学的思考问题、制定科学的实验方案、动手实践、归纳总结的过程，也体会了科学探究的方法。例如自由落体运动中探究自由落体是怎样的运动？教师讲台桌上准备有打点计时器、光电门、照相机等配套实验探究组合。学生通过个人猜想和小组交流得到科学探究的方向，然后小组协作设计实验方案，师生交流制定科学的实验方案。这样培养学生学会通过分析问题、制定科学实验方案去解决问题。动手实验时，教师根据学生的实验方案使用的仪器读数、操作等问题设置思考题，及时提醒学生规范的实验操作。交流与合作中在教师的引导下准确地表达自己的观点并倾听别人的观点，最后形成实验的结论。分组实验激发了学生的探究意识、学会了科学探究的方法，从而使学生的科学素质得到较大的提升。

2  通过信息技术与高中物理实验教学的深度融合激发学生科学意识

信息技术高速发展，信息技术与教学融合的越来越紧密。高中物理教学中教师演示实验、学生分组实验引入信息技术，有助于学生观察现象、突破教学的重难点，培养学生的科学意识。教学实践中发现几个方面可以激发学生的科学意识：①教师演示实验时，后排的学生不易观察实验现象。教师可以利用摄像头投影到屏幕上让学生清晰地看到实验操作过程和实验现象，或者直接用手机投屏的方式让学生观察实验现象。②现象短暂的实验，实验时可以用相机拍摄下来，然后进行慢放，让学生感受科技的力量。例如超重与失重教学中学生称体重下蹲时台秤示数的变化太快，学生来不及观看。实验过程用相机拍摄下来，然后进行慢放，学生可以很清晰地看到台秤示数的变化。又如自由落体的牛顿管的演示实验中，牛顿管用抽气泵抽真空后实验时铁片和羽毛下落时间很短，不容易观察到现象。这时候利用手机直接进行拍摄，利用CW系统中教学助手进行视频慢放，学生可以清晰看到铁片和羽毛同时落地。③使用传感器有效突破教学难点，让学生体会科技促进学习。例如自感现象中演示通电自感和断电自感时，传统的实验器材只能看到实验结果，没有办法看清楚实验的过程中通过线圈的电流是怎么变化的。传统的实验器材接入传感器后，学生可以在屏幕上看到电流的变化，通电实验演示器材观察到实验现象，这样把抽象的物理过程形象化，很容易突破本节课的难点。基于信息技术辅助的教师演示实验教学和学生分组实验教学，能激发学生利用现代科技帮助学习的科学意识和学习的积极性。这样不但培养学生观察能力、动手能力、分析和解决能力，同时也培养学生要学习科学、发展科学、运用科学的意识。

3  通过高中物理学史的教学培养学生的科学素养

物理学史的教学是培养学生科学素养的重要阵地，教师教学中可以充分利用物理学史的特性培养学生的科学素养。物理学史展现的过程，展现的是物理学家碰到问题积极思索、创新思维、科学设计实验、寻求解决问题、进行科学探究的历程。物理学史的教学可以激起学生建构物理模型的意识及提升建模的能力，从物理学的角度认识自然现象、分析自然现象，构建符合自然规律的物理情境;学习物理学家科学研究问题的方法，促使学生领会科学思维的习惯，从而提升学生的创新意识及实践能力。因此物理学史的教学是提升学生科学素质的重要平台。

首先物理学史的教学过程是建立物理观念，培养学生科学思维的过程。物理学的建立和发展，是伴随物理观念形成而建立的过程，也是科学思维发展的过程。例如牛顿第一定律研究史，亚里士多德的物体的运动需要力来维持的观点持续了一千多年。伽利略受到教堂摆钟的启发设计了理想斜面实验，教学中教师重现伽利略的研究过程，根据实验进行逻辑推理，基于实验的基础进行合理外推，得到物体的运动不需要力来维持，再经过笛卡儿的研究得到物体不受外力时物体将保持原来的速度一直运动下去。最后牛顿总结前面科学家的研究成果抽象归纳出牛顿第一定律。这类的物理学史教学，让学生体会物理观念形成的艰辛，通过重现科学家的研究过程，培养学生通过科学的方法去解决问题，同时激起学生的科学思维。

其次物理学史的教学过程是培养学生科学态度与责任感的过程。所有科学探究过程都是艰苦的。所有科学理论总是基于在大量实验而得出的结论。物理学家在研究过程中总是真实分析实验现象，尊重实验结果，积极思考差异而抽象得出实验结论。例如亚里士多德基于生活现象提出重的物体下落的快，轻的物体下落的慢。为了证明亚里士多德的观点，伽利略在比萨斜塔做了两个大小不同的铁球同一高度同时释放，但是两个铁球落地时间相差一霎间。伽利略通过实验现象分析得出是因为空气阻力造成的，物体下落的速度跟铁球的轻重没有关系。这类的物理学史的教学让学生了解科学探索的艰难，树立尊重事实的科学态度。又如约里奥·居里夫妇通过轰击石蜡实验分析和评论，由于他们对理论的轻视，失去了发现中子的机会。查德维克在质疑中认真分析实验现象，发现了中子。通过这类物理学史的教学让学生了解科学探究是严谨的，平时的科学探索要抓住每一个细节，实事求是分析实验现象或问题，从而培养学生的科学素养。

4  通过物理科技活动培养学生的科学实践能力

物理科技活动不但是高中物理教学的延伸，还是学生运用科学的课外阵地。科技活动是提升学生科学素质的重要平台，是学生运用所学知识进行发明创造、动手实践的重要活动。为此学校应为学生提供良好的平台：探究实验、科创活动室在学生课余时间对学生全面开放，为学生提供实践保障。教师定期设置活动或探究项目清单，引导学生积极思考，交流合作，提高学生分析问题、解决问题的能力。也可以让学生自设任务清单进行实践活动。学校每年都有開展科技活动月，活动项目包括：模型设计比赛、科技创意比赛、水火箭比赛、鸡蛋撞地比赛等。这些活动有自创项目，也有固定项目，很好地激励学生群体参与科学实践。通过这些活动激发学生参加科技活动的激情，同时激起学生的科学思维并提升实践能力。学生经历活动平台实践和活动，学会尊重科学、学习科学，同时又运用科学提高自己的认识和能力。

提升学生科学素质是国家发展的需要，也是人的基本素质的需求。只要教师充分抓好教学主阵地、用心经营教学过程、积极创造条件为学生开展科学活动，学生在不断熏陶下学科学素养一定显著提升。

参考文献：

[1]唐挈.以高考评价体系助推高中物理课程改革[J].中国考试，2020（6）：10-13，26.