HPS教育在初中物理 单元复习课中的应用

仝磊

[摘要] 将HPS教育融入中学物理单元复习课，不但是物理课程改革和物理学科素养的需要，而且能够有效地解决单元复习课中的诸多问题。本文以苏科版初中物理八年级第十章“压强和浮力”为例，提出单元复习课教学过程设计的路径：梳理章节教学重难点，让HPS教育内容的选择“有迹可循”;三角互证科学资料，让HPS教育内容的确立“有据可查”;制定复习课教学策略，让HPS教育内容的应用“有法可依”。

[关键词] 中学物理;HPS教育;单元复习课;教学设计

一、研究缘起

研究表明，实际的初中物理单元复习课教学效果并不理想。一些学生认为单元复习课的内容没有新鲜感;有些教师则认为，单元复习课单调乏味，没有内容可教，导致课堂气氛沉闷、教学方法机械、学生学习积极性受挫等情况屡屡出现，背离了物理与学生生活的联系。

HPS是科学史与科学哲学的英文缩写，此概念倡导将科学史、科学哲学、科学社会学的有关内容纳入科学课程与教学中，以使学生更好地理解科学探究是什么，科学知识是如何产生的，科学在社会发展和进步中的作用，某一种科学方法的优点与局限性等，进而提升学生对科学本质的理解，并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，增强学生对复习课学习的兴趣。

物理精神教育涵盖了物理教育的行为规范和价值标准，包括合理质疑和独立思考，遵守科学伦理和道德规范，严谨的科学态度和崇高的科学精神。可以说，HPS教育融合科学史、社会科学、科学哲学等学科中的丰富材料，是开展物理精神教育，培养学生科学伦理和道德规范，培育科学态度和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又非常有限，因此精选HPS教育内容是非常必要的。那么，怎样的内容既能满足复习课教学的需求，又能达到预期的教学目标呢？教师首先需要做的是梳理待复习章节的重难点，在对章节重难点准确把握的基础上，再选择HPS教育内容，这样就能使教师不会像大海捞针一样海量地准备复习课内容。恰恰相反，章节重难点会成为教师筛选材料的重要抓手，让材料的选择有迹可循。

在梳理章节重难点时，教师应尽量避免把几小节割裂开来看，即一小节的重难点与其他小节的重难点简单相加，再堆叠出一节复习课的教学内容。取而代之的是，教师应在整体把握章节逻辑的基础上，回顾分析章节新课教学与作业批改中的突出问题，重新搭建章节的知识结构，给学生焕然一新的感觉，这样学生才更可能达成温故而知新的体验。苏科版八年级物理教材第十章“压强和浮力”是在学生学习了三种性质的力，以及力与运动的关系后，深入学习压力、浮力和压强的概念，此单元重点在于引导学生观察、思考、解释生活生产中“意想不到的作用力”，这一点从章节开篇的三幅图片——国产核潜艇、轮胎截面很宽的载重机、游泳者漂浮在死海水面上便可见一斑。虽然本章是对前两章学习内容的进一步深化，在容量和难度上有所提升，但因其注重回归学生个体生活经验的章节特点，无论从教学内容设计还是课堂组织形式上，教师都能有很大的发挥空间。因此，在梳理本章的重难点时，可以打破教材固有的教學顺序，从天空—大地—海洋这一符合物理空间中“自上而下”的视角出发，在单列气体压强、固体压强、液体压强的重点之后，集中呈现章节的难点，而这些难点的确立依据了学生课堂作业反馈的错误题型。以“力”这一章节重难点为例，具体内容如下表所示。

确定了章节重难点之后，学生头脑中与之相关的科学故事和科学事件开始接连闪现。与压强密切相关的科学家当属托里拆利和帕斯卡，通过搜索、了解他们的生平和典型事迹，确立“托里拆利实验”“帕斯卡裂桶实验”主题，分别作为气体压强和液体压强的引入。

（二）三角互证科学史料，让HPS教育内容的确立“有据可查”

为实现资料的相互印证，通过检索“托里拆利实验”“帕斯卡裂桶实验”两个主题的专业期刊文章，确立准确的故事内容梗概。在此过程中学生还意外发现，在物理学史中液体压强是后于气体压强被发现和研究的。

但是，这两个主题还不足以串联起一节复习课，因而教师在备课时转向各类科普书籍、官方报道求助，一是对所选内容做进一步的论证，同时期待在同一个主题下寻找到更多相关联的内容。此时，彰显当代中国海陆空科技探索和发展的振奋成就——“航母山东舰”“蛟龙号潜水器”“黄旭华为国深潜三十年”映入眼帘。

蛟龙号载人潜水器是一艘由中国自行设计、自主集成研制的载人潜水器，是863计划中的一个重大研究专项。2012年6月，正是蛟龙号在马里亚纳海沟创造了下潜7062米的中国载人深潜纪录，并打破世界同类型潜水器最大下潜深度纪录。作为研制我国核潜艇的先驱之一，黄旭华为我国核潜艇事业从零起步、从无到有、跨越发展做出了卓越贡献，他将科学家的赤子情怀、报国之志洒向了祖国辽阔的海域。

最终，本课确立了“无惧质疑，勇于开拓”的章节复习的副标题，作为贯穿本节复习课的精神教育核心，具体内容包括“托里拆利实验”“帕斯卡裂桶实验”“中国海陆空领域科技成果”等。回顾HPS教育内容在本课确立的过程，主要遵循了以下三点原则：

相关性。第一个层面是内容与章节重难点的高度相关，该层面要求所挑选的内容应该是物理科学知识创立的时代背景或在现代科学技术中有所应用。第二个层面是内容与学生经验水平有藕断丝连般的联系，此层面要求所选内容不能完全脱离学生的实际经验，最好能够是学生一知半解，但又不得甚解的内容，这样让学生既有熟悉的亲近感，又有因新颖而产生的惊喜。

中西结合。近现代物理发展的历史中鲜有中国人的身影，但并不意味着当前我国在物理科学的相关领域仍是全方位落后的局面。教师需要向学生呈现和介绍在一些领域中，中国人是如何在艰难和落后的情况下砥砺前行、艰苦奋斗，一步步走向世界领先位置的，其中每一个情节和成果都深刻体现了物理精神的丰富内涵。

简洁明了。最终确立的内容需要做到简洁明了，教师不能单纯为了追求复习课内容的丰富性而给学生带来额外的记忆负担。简洁明了原则要求教师确立的教育内容不宜有过多的人物或情节，最好能深挖某一个故事或事件背后的意义，并以一个连贯的思路和逻辑呈现在学生面前。

（三）制定复习课教学策略，让HPS教育内容的应用“有法可依”

把上述科学故事与事件作为复习课的“教学线索”，可有效地串联起章节的重点和难点，增强复习课的趣味性和探究性。但要想一节复习课的内容有一个更为合理的呈现，教师还需要制定符合学科特点的单元复习课教学策略，以确保课堂教学顺利而高效地开展，主要包括习题复习的教学策略和实验复习的教学策略。

首先，应当选择典型而有针对性的题目。习题的选择需要依据教学目标和学生的学习情况，基于此选择的习题既可以达到练习巩固的目的，同时又避免陷入“题海”之中。围绕中国海陆空领域前沿科技成果，笔者设计了三道题目，对应本章“气体压强与流速关系”“增大和减小压强的方法”“影响液体压强的因素”等重点，穿插在课堂教学的对应环节，并在解题过程中给予学生解题思路和方法上的指导。

其次，多种形式组合习题，促进学生对科学本质的理解。相同的一组习题，通过不同的组合和搭配，产生的教学效果也不一样。因此，教师应在选择习题的基础上适当组合，使教学效果达到最优。一般情况下，习题组合方式有三种。第一，将现象不同但本质相同的习题组合在一起，以完善学生对知识的认知;第二，将现象相同但本质不同的习题组合在一起，以帮助学生进行辨析;第三，将从不同角度反映同一现象的习题组合在一起，以加深学生的理解。在对学生作业错题整理和分析的基础上，在复习课之前，筆者设计了一组习题供学生练习，并在课前完成批阅。该组习题留在复习课的最后阶段当堂讲解。

再次，利用实验训练基本仪器使用方法的教学策略。本章涉及一个重要的测量仪器——压强计，在复习课中教师应有意识地强化学生基本仪器的使用方法。具体教学环节中，用“帕斯卡裂桶实验”故事引出液体压强后，笔者向学生抛出问题“如何研究影响液体压强的因素”，学生自然会想到使用压强计，紧接着提供压强计和烧杯，邀请一位学生上台讲解压强计原理、使用方法、注意事项，并进行实操，其他同学则负责纠错和补充。

最后，利用实验提高学生解决实际问题能力的教学策略。本章共有10个探究活动和1个综合实践活动，教师若想在复习课中温习所有的探究实验是不切实际的。因此，教师更应将精力放在重要的探究实验上，一是探究影响压力作用效果的因素，二是探究影响液体内部压强的因素，三是探究影响浮力大小的因素。具体教学策略则是通过提问引出探究内容，随后提供相关器材以供学生选择，再邀请学生上台展示并讲解各个步骤，教师在这个过程中密切关注学生操作的动作，针对实验中的关键点向他提问和考查。通过这个过程，学生既巩固了该项实验探究的要点，又在真实情景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、总结反思

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的热情和积极性，课堂氛围欢快活跃，有效克服了当前单元复习课的诸多弊端。但在具体的实践过程中也存在一些问题，需要在接下来的研究和教学中不断提高。第一，HPS教育的融入要求教师不仅要具备宽广的知识背景，还要在讲述与表达能力上勤学苦练。同样的科学故事，教师若串讲得好，则给这堂复习课增光添彩;串讲得不好就会显得整堂课没有突出重点。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，以促进学生对科学精神的感悟和思考，而这样的一种感同身受，需要教师在课堂上切实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、合作分享等方法是接下来优化的方向。作为教师要明白，很多教学方法不能空谈优劣，关键在于教师怎么去运用。有效的方法总需要在实践中反复调整出恰当的方式，才能真正落到实处。

[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，2014：9.

[2]林虎，林晓明.经典实验 魅力再现：科学解读“托里拆利实验”[J].中学物理教学参考，2013，42（11）：70-71.

[3]江耀基，王慧丽.基于学科核心素养培育的课外实验开展实践

研究：以“自制帕斯卡裂桶实验”为例[J].湖南中学物理，2021，36（04）：52-55.