HPS教育在物理单元复习课中的应用

【摘 要】HPS教育旨在将科学史、科学哲学、科学社会学有关内容融入科学课程与教学中，促进学生对科学本质的理解。将HPS教育融入中学物理单元复习课不仅是物理课程改革、物理科学教育的需要，而且能够针对性地解决单元复习课中的诸多问题。

【关键词】HPS教育;中学物理;单元复习课;教学设计

【中图分类号】G633.7  【文献标志码】A  【文章编号】1005-6009（2022）03-0059-03

【作者简介】仝磊，江苏省南京市高淳区金陵汇淳学校（南京，211316）初中部教师。

一、研究缘起

1.物理单元复习课现状。

目前初中物理单元复习课的教学效果并不理想，一些学生认为单元复习课的内容刚学习不久，没有新鲜感;有些教师则认为，单元复习课单调乏味，没有内容可教。出现这种情况主要有两方面的原因。一方面，教师对单元复习课的认识不足。有些教师认为复习仅仅是为考试服务的，没有重要的考试就没有必要安排复习课，这使得单元复习课常被忽略或被挤占。另一方面，许多教师虽然认识到了单元复习课的重要性，但在教学过程中使用的教学策略不当，教学时将整个单元的内容进行罗列和堆砌，导致学生找不到复习的重点和难点，无法形成清晰的知识结构;此外，选用的习题代表性不强，使得学生分析问题和解决问题的能力得不到有效的锻炼和提高。

2.HPS教育发展启示。

HPS（History and Philosophy of Science）是科学史与科学哲学的英文缩写。HPS教育倡导将科学史、科学哲学、科学社会学的有关内容纳入课程与教学中，促进学生对科学本质的理解，提高学生的科学素养。

HPS教育融入初中物理单元复习课是指基于科学史、科学哲学、科学社会学等材料，设计单元复习课，既能让复习课上知识点的呈现“有章可依”“有迹可循”，又能拓展学生的知识面，增强学生的学习兴趣，培养学生的核心素养。具体来说有三个方面的益处。第一，教师通过历史、哲学、社会学等角度多元化地呈现物理知识，提高物理课堂的趣味性，缓解学生的畏难情绪。第二，科学史等内容的融入有利于丰富物理课堂教学方法，更好地为教学服务。第三，HPS教育融合科学史、社会科学、科学哲学丰富材料，是开展“物理精神教育”[1]，培养学生科学伦理和道德规范，使其养成严谨科学态度和崇高科学思想的有效途径。

二、教学过程设计

（一）梳理章节重难点，让HPS教育内容的选择“有迹可循”

科学资料浩如烟海，而一堂复习课的时间非常有限，因此精选HPS教育内容是非常必要的。教师需要梳理待复习的章节的重难点，使章节重难点成为筛选HPS材料的重要依据，让材料的选择有迹可循。

梳理章节重难点时，教师应在整体把握章节逻辑的基础上，回顾章节新课教学与作业批改中的突出问题，更新章节的知识结构。苏科版物理教材八年级下册第八章《力》是引导学生进入力学世界的开篇。通过该章的学习，学生能够认识“自然界最基本的三种性质的力”，为第九章的“力与运动”、第十章的“压强和浮力”及机械功等内容的学习打下基础。基于此，笔者梳理并列出“三种性质的力”的教学重点，具体内容见表1。

（二）三角互证科学史料，让HPS教育内容的确立“有据可查”

确定章节重难点之后，笔者认为与“力”密切相关的科学家非牛顿莫属，从而确立了“牛顿苹果树”和“牛顿大炮”的主题。但两个主题还不足以串联起一节复习课，因此，教师在进行教学设计时可以在各类科普书籍中寻找相关资料。“中国航天”“嫦娥卫星”是目前社会及科学领域的热点，故笔者最终确立“从西方的牛顿到东方的‘嫦娥’”作为复习章节的副标题，具体内容包括“牛顿苹果树”“牛顿大炮”“中国探月工程”“玉兔号”等。

回顾HPS教育内容确立的过程，笔者主要遵循以下三点原则。

1.相关性。在材料的选择上，首先要与章节重难点高度相关，所挑选的内容应该是物理科学知识产生的时代背景或在现代科学技术中的应用;其次，要与学生经验水平相契合。

2.中西结合。近现代物理科学发展的历史中鲜有中国人的身影，但这并不意味着当前我国在物理科学的相关领域仍然落后。教师需要向学生呈现和介绍中国科学家是如何在极度艰难和落后的情况下砥砺前行、艰苦奋斗的，体现物理精神的丰富内涵。

3.简洁明了。教师不能为了复习课内容的丰富性而给学生造成额外的记忆负担，这就要求教师设置的教育内容不宜有过多的人物或情节，最好能够深挖某一个故事或事件背后的意义，以一个连贯的思路和逻辑呈现。

（三）制定复习课教学策略，让HPS教育内容的应用“有法可依”

1.选择典型的、有针对性的题目，进行课堂练习。

习题的选择需要依据教学目标和学生的学习情况，围绕“探月工程”的“绕”“落”“回”三个阶段，笔者设计了三道题目，对应本章“相互作用力”“改变摩擦力的方法”“重力与质量的关系”等重点，给予学生解题思路和方法的指导。

①火箭升空是因为火箭向下喷出燃气，对燃气有一个______（向上/向下）力的作用，根据______，火箭得到一个______（向上/向下）的推力。

②“嫦娥三号”探测器“玉兔号”月球车使用类似于坦克或推土机上的履带装置运动，这样做是通过______方法，______摩擦力，便于爬坡和翻越障碍。

③物体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，“嫦娥五号”成功从月球带回“土特产”（1731g珍贵月壤样品），它们在月球上受到的重力是______N，质量是______ 。（g=10 N/kg）

2.利用实验巩固基本仪器的使用方法，提高学生解决实际问题的能力。

本章涉及一个重要的测量仪器——弹簧测力计，在复习课中教师应有意识地强化学生对基本仪器使用方法的掌握。具体教学环节：在用“牛顿苹果树”故事引出本章的基本物理量“重力”后，向学生抛出问题“如何测量物体的重力”，学生自然会想到使用弹簧测力计。紧接着，教师提供一个弹簧测力计和待测钩码，邀请一名学生上台讲解弹簧测力计的原理、使用方法和注意事项，并进行操作，其他学生负责纠错和补充。待该生演示讲解完成后，向学生提问：该实验能得出重力大小与质量的关系吗？如果能，请说明理由;如果不能，还需要补充什么条件？这个问题起到了承上启下的作用，使得本节课中对重力和质量的关系式、重力方向、重力的三要素等内容的复习有序展开。

在上述实验完成后，课堂教学进入第二个环节。笔者首先向学生讲述牛顿对于重力的进一步思考以及“牛顿大炮”的设想。其次结合我国古代“嫦娥奔月”的美丽神话与现代“探月工程”，引导学生跟随教师的思路，体验物理学科发展史的壮阔。最终，笔者把故事的落脚点放在“玉兔号”月球车上，向学生提问：为什么“玉兔号”使用类似于坦克或推土机上的履带装置运动？摩擦力与哪些因素有關？你能用实验证明你的答案吗？同样提供相关器材，邀请学生上台展示并讲解各步骤。以上教学过程，既帮助学生巩固了该项实验探究的要点，又在真实情境中具体应用了实验探究的结论，有利于学生学习兴趣和探索精神的养成。

三、反思总结

相较于传统的单元复习课，融入HPS教育的中学物理复习课更能调动学生参与课堂的热情和积极性，克服了当前单元复习课的诸多弊端。但在实践中，笔者也发现了一些问题，需要在接下来的研究和教学中不断改进。第一，融入HPS教育，要求教师不仅要具备宽广的知识背景，还要具有一定的讲述与表达能力。同样的科学故事和事件，教师串讲得好，会给这堂复习课增光添彩;串讲得不好则会使整堂课显得冗杂而没有重点。第二，融入HPS教育，目标之一是在复习课中渗透物理精神教育，促进学生对科学精神的感悟和思考。这就需要教师在课堂上唤醒学生的情感共鸣，但教师单一的讲授难以起到这样的效果，使用情境创设、角色扮演、合作分享等多元的方法是HPS教学融入课堂的发展方向。

【参考文献】

[1]邢红军.初中物理高端备课[M].北京：中国科学技术出版社，2014：166.

1759500783315