教学设计中挖掘素材落实培养科学态度与责任

【摘要】科学态度与责任，既是高中物理学科核心素养的理论基础，又是其价值追求，是立德树人的重要环节.本文从论述科学态度与责任的内涵、重要性入手，以“电磁感应现象及应用”教学设计为例，探索在课堂教学中如何挖掘素材落实培养科学态度与责任的途径.

【关键词】高中物理;电磁感应;教学设计

高中物理核心素养的概念包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面.核心素养目标要求在课程改革之后的高中物理教学中很多方面已经得到了足够的重视，但是其中的科学态度与责任维度由于其人文性、价值观特点，在物理学科的考试评价中较难体现，因此在实际教学中很多教师不能主动挖掘甚至忽视教材中已有的素材对学生进行价值素养培养，严重的甚至继续使用传统教学方式造成高分低能现象.本文拟从科学态度与责任的内涵、重要性结合教学实例探讨教学中如何挖掘素材落实培养科学态度与责任的途径.

1 科学态度与责任的内涵

“科学态度与责任”是指在认识科学本质，认识科学、技术、社会、环境关系的基础上，逐渐形成的探索自然的内在动力，严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度，以及遵守道德规范，保护环境并推动可持续发展的责任感［1］.

目前，我国基础教育对科学本质的理解从哲学角度看主要包括：科学知识的绝对性与相对性，科学发现过程中的曲折性及研究方法的多样性，科学理论的归纳性、适用性与合理性检验标准等哲学思想.

科学态度大致可包括：好奇与兴趣、合作与分享、实事求是、追求真理、百折不挠、勇于献身等思想方法与意志品质.

社会责任作为个人、国家、社会所需要的价值取向主要包括：热爱生命、爱国自信、科学伦理与道德、合理利用资源、节约能源、保护环境等价值观.

2 科学态度与责任培养的重要性

核心素养的四个方面紧密联系、相互影响、相互支撑，共同促进学生的全面发展［3］.其中物理观念的养成即核心素养的基础也是最终目标，科学探究是物理学习的主要方式及途径，科学思维是物理学习的思考方式、解决问题获得知识的手段.拥有扎实的物理观念可以帮助学生更好地进行科学思维和科学探究，科学探究贯穿着科学思维，科学思维又推进科学探究更深入地进行，从探究到实践，获得更深刻的物理观念.

科学本质的认识是整个核心素养的理论基础，科学态度中所蕴含的实事求是、合作分享等态度是科学思维与科学探究中需要遵从执行的原则，社会责任所蕴含的爱国自信、保护环境、伦理道德等价值取向是对物理观念在实践应用中的要求与解释［4］.

由此可见，科学态度与责任的培养不仅有助于学生个人知识、能力的发展与培养，也是社会进步和发展的需要，是贯穿于整个学习过程的重要指导原则，是实现立德树人的根本.

3 挖掘素材落实培养科学态度与责任课堂教学实例探究

随着教学改革的逐渐深入，很多教师已经开始积极主动在课堂教学中通过树立榜样示范、深化物理学史、联系社会生活、重视实验探究等各种途径来实现对学生科学态度与责任的培养［2］.然而由于高中学业课程压力较大，高考中对科学态度与责任考查比较难以实施，教材中的素材内容与科学态度与责任联系较少且不明确，需要教师在教学设计中对教学素材进行鉴别、转化与补充才能有效实施，因此影响了部分教师在教学实施过程中的积极性［5］.

本文以人教版高中物理必修三“电磁感应现象及应用”教学为例，设计如何挖掘素材落实培养科学态度与责任，抛砖引玉为广大一线教师提供一些教学思路.

3.1 教学内容分析

本节内容包括电磁感应现象发现的历史概述、探究产生感应电流的条件和电磁感应的应用三部分.教科书以电磁感应现象发现的历史线索的分析为切入点，通过介绍法拉第对“磁生电”的独特思考与不懈探索，使学生体会到“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应，并在潜移默化中接受科学思维与方法的熏陶，领悟科学探索的精髓；以面向学生的实验探究和电磁感应规律的广泛应用现实为基础，使学生体会电磁感应的应用从“婴儿”到“巨人”的转变.以上做法的目的是先让学生有丰富的感性认识，再通过分析整合，从而形成理性的定性认识.这三部分内容是前后相互联系而且是协调一致的.在教学过程中，教师应引导学生通过活动和思考来主动地获得知识.

3.2 学情分析

学生在初中阶段的物理课学习中，已经学习过关于电磁感应的基础知识，了解了通过切割磁感线产生感应电流的方式，但只限于定性的分析.在现阶段，电磁感应的主体部分知识在高中物理选修部分.本节课为电磁感应现象的基础知识，需要学生对电磁感应现象产生原因的本质进行分析，不要求定量计算.因此，本节课对学生设计、进行探究实验，实验现象归纳结论的能力有一定的要求，也对学生对比不同现象，运用以往所学知识进行类比、归纳的能力有一定要求.

3.3 明确教学目标，挖掘可实现科学态度与责任的素养目标

基于新课标对于本节知识掌握的要求，确立本课的教学目标，挖掘素材提炼相应的科学态度与责任目标如下：

教学目标设计 （1）了解电磁感应现象发现的曲折过程，学习法拉第坚持理想、锲而不舍的科学精神.体会科学的本质是相互联系、科学认识过程具有反复性与无限性，体会科学精神的养成.

（2）通过探究分组合作实验，学会通过现象分析归纳事物本质特征的科学思维方法，认识实验观察能力与逻辑思维能力在科学探究过程中的重要作用.在实验中培养合作与交流、实事求是的科学态度.

（3）通过分析归纳感应电流产生条件，进一步加强“电磁相互作用”观念，并利用这一观念分析生活中的电磁感应实例，体会实践是验证真理的唯一标准，培养学以致用的科学态度.

（4）了解电磁感应现象发现的重大历史意义和电磁感应现象的广泛应用，体会科学、技术对人类文明的推动作用.培养学生的民族自豪感与爱国主义热情，树立科技强国、保护环境的责任感.

3.4 教学过程

环节1 创设情境激发学习热情.

通过自制教具小风扇发电机，让学生用嘴吹小风扇引起二极管发光，引起学生兴趣，并提出问题“没有电源，小灯泡为什么会亮？”当学生回忆起初中学习的内容后，继续追问“满足什么条件就会有感应电流产生呢？”

设计说明 通过挖掘日常生活素材，如常见物品出现的反常现象，激发学习兴趣与动机，唤醒学生对以往所

学知识的

记忆.让学生体会物理与生活密切联系，激发学生探究欲望.

环节2 划时代的发现，讲述电磁感应现象曲折的发现过程.

PPT：讲述奥斯特发现的电流的磁效应，震动了整个科学界，人们从电流磁效应的对称性角度开始思考如下的问题：既然通电导线能够引起磁针的运动，那么磁场能不能使导线中产生电流呢？介绍人类在探索的历程，介绍探索过程中的失败案例，播放一段法拉第的简介视频，让学生感悟法拉第对科学探究的执着追求，持之以恒，坚持不懈的精神.

设计说明 通过挖掘并补充教材中物理学史的内容，帮助学生认识到科学的本质是普遍联系，科学认识的过程具有反复性与无限性，科学家所具有的品质、态度，以及帮助他们树立正确的人生观、价值观.

环节3 探究感应电流产生条件.

探究实验1 根据提供的实验器材：大线圈、灵敏电流计、条形磁铁、导线等器材探究感应电流的产生条件.引导学生分组利用所提供的仪器设计实验，记录实验操作和观察到的现象、组织学生对记录的实验操作过程和结果进行交流讨论.根据实验现象得出结论，根据实验现象，讨论猜想感应电流产生的条件.

设计说明 本环节中设计的实验较简单，且现象丰富，更有利于学生对于感应电流产生条件的分析.在探究过程中学生的积极性被充分调动.学生通过简单的探究实验，观察现象，思考联系，形成了分析总结归纳的科学思维方式.通过挖掘实验教学特点，培养学生的团队合作精神，实事求是的科学态度.

图1

图2

探究实验2 引导学生利用提供的实验仪器：大线圈、小线圈（带铁芯）、灵敏电流计、开关、电源、滑动变阻器、小磁针、导线等器材进一步开展实验，验证所得到的初步结论是否正确.学生分组合作探究，共同完成实验的表格，总结得出结论.通过改变电流大小来改变磁感应强度，从而改变磁通量，进一步验证探究实验1得出的感应电流产生条件的正确性.

设计说明 在研究问题时，往往需要用更多的实验验证猜想.本实验电路相对较为复杂，教师通过问题驱动，引导学生自主设计实验方案，体会探究发现的过程，突出学生的主体性，进一步提升学生的科学探究能力.通过对实验探究的深度挖掘，体验实践是检验真理的唯一标准的哲学思想.

环节4 体会科技服务生活、强国有我未来可期.

教师展示讲解手摇发电机、电磁炉、无线充电，让学生体会电磁感应现象在生产、生活以及科技中的应用.通过图片、视频等形式介绍我国三峡发电机组、新疆达坂城风力田、无线充电等技术的应用.通过视频让学生感受祖国的日益强大，引导学生也能像法拉第一样，十年磨剑，永不言弃，为建设祖国发光发热.

设计说明 挖掘教材中的素材及其他素材，将所学知识运用到实际问题中，体会物理来源于生活，服务于生活，增强学习和研究物理的内驱力，激发学习兴趣.让学生体会科学、技术对人类文明的推动作用，引导学生形成“强国有我”的信念与使命感，渗透学以致用的哲学思想，培养学生的民族自豪感和自信心.

环节5 增强学生课后积极性，实现全程育人.

本节课的作业安排为必做题和选做题，必做题：教材后的练习与应用；选做题：查阅并了解电磁感应应用中我国5G技术的发展现状及前景.

设计说明 通过这样的作业设置，可以使不同层次的学生都可以获得成功的喜悦，从而激发学生的学习兴趣.课后巩固环节帮助学生理解并熟练掌握本节知识的应用，挖掘素材即可以培养他们收集和整理信息的能力，又培养了民族自豪感.

4 结语

课堂教学是核心素养落实的主战地，教师在对课标、教材、学情理解的前提下，根据需要对内容进行再加工，通过挖掘教材中的素材及课外素材的补充进行系统化结合，显性化处理，既能将科学态度与责任素养明确地展示，还能与物理知识内容、活动相融合，发挥润物细无声的教育作用［5］.教师应发挥主观能动性，在教学设计中将知识问题化，问题情境化，充分挖掘多方面素材，选取恰当有效策略将科学态度与素养或隐或显贯穿于整个教学过程中，避免简单说教、生拉硬套，才可以使学生在情境中思考问题，在思考问题中掌握知识，通过潜移默化陶冶情操、提升品质，使科学态度与责任素养的落实在形式上丰富多彩，在过程上简单高效.

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2020年修订）［S］.北京：人民教育出版社，2020：（45）．

［2］石炳乐.高中物理对学生科学态度与责任方面的培养［J］.天津教育，2022（20）：96-98.

［3］龚财.高中物理教学中学生科学态度与责任的培养策略探究［J］.数理天地（高中版），2023（12）：53-55.

［4］翁庆双.探赜科学态度与责任素养［J］.物理教学探讨，2023（12）：18-22.

［5］张恩德.科学态度与责任素养的落实：基本路向与有效策略［J］.教育学术月刊，2024（01）：100-105.