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        滲透科學(xué)本質(zhì)觀的高中物理教學(xué)策略探析
        ——以“能量守恒定律與能源”為例

        2022-03-16 18:55:18陽洪超
        數(shù)理化解題研究 2022年24期
        關(guān)鍵詞:科學(xué)知識本質(zhì)能量

        陽洪超

        (廣東省珠海市斗門區(qū)第一中學(xué) 519000)

        在科學(xué)本質(zhì)觀方面,有學(xué)者進(jìn)行了一項(xiàng)研究,在研究中學(xué)者不斷改變對科學(xué)本質(zhì)的定義、不斷改變調(diào)查方法,但是種種結(jié)果都表明,在當(dāng)前社會(huì)中,大部分學(xué)生的科學(xué)本質(zhì)認(rèn)識并不完善.而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神、增進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)一直以來都是各教育界人士奮力追尋的主要目標(biāo),因此,各教師在教學(xué)時(shí)就應(yīng)該努力挖掘知識中的科學(xué)本質(zhì),并通過合理、科學(xué)、全面的方法將其融入學(xué)生心中,使其真正成為學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣與學(xué)習(xí)素養(yǎng),尤其是在高中物理的教學(xué)里,對于這門充滿了科學(xué)感的課程,各教師更應(yīng)該著眼于學(xué)生的終身成長,將科學(xué)本質(zhì)觀滲透到物理學(xué)習(xí)的方方面面.

        1 物理教學(xué)與科學(xué)本質(zhì)觀的分析

        科學(xué)本質(zhì)觀可以從如下三個(gè)維度進(jìn)行定義:第一,科學(xué)知識,從本質(zhì)上看,首先,科學(xué)知識應(yīng)該具有一定的客觀性,其主要來源于人對事物的客觀觀察與分析.其次,科學(xué)知識應(yīng)具有一定的暫定性,很多科學(xué)概念并非固定不變,其在時(shí)代與社會(huì)的發(fā)展中既有可能被修正,也有可能被推翻.另外,科學(xué)知識應(yīng)具有一定的繼承性,大部分科學(xué)概念或成果等的形成都來源于不止一個(gè)人的努力,很多科學(xué)家也都會(huì)在繼承前人探索結(jié)果的基礎(chǔ)上,融入自己的理解,以自己的方式證實(shí)或發(fā)現(xiàn)科學(xué)概念;第二,科學(xué)探究,從本質(zhì)上看,首先,科學(xué)探究應(yīng)該具有一定的多樣性,在對科學(xué)知識的探究過程中,人們可使用的工具或手段遠(yuǎn)不止一兩種,其程序也并非一成不變.其次,科學(xué)探究應(yīng)該具有一定的可重復(fù)性,以科學(xué)探究得出的結(jié)果應(yīng)該可以再次通過科學(xué)探究進(jìn)行驗(yàn)證,也就是說,這一結(jié)果不能隨機(jī)產(chǎn)生;第三,人類社會(huì),從本質(zhì)上看,科學(xué)和人類社會(huì)的關(guān)系應(yīng)該具有一定的道德性,任何科學(xué)研究與發(fā)明都應(yīng)該基于道德基礎(chǔ),不違背道德要求,不突破道德底線.

        其中,在高中物理課的實(shí)際教學(xué)中,提升學(xué)生對物理科學(xué)本質(zhì)認(rèn)識的主要途徑有兩種:第一種,內(nèi)隱,即利用物理史料、物理實(shí)驗(yàn)等方法,讓學(xué)生置身于物理的科學(xué)之海,通過親身體驗(yàn)與感受,產(chǎn)生對科學(xué)本質(zhì)的初步認(rèn)知;第二種,外顯,即通過有意的講述與分析,喚起學(xué)生的科學(xué)意識,讓學(xué)生進(jìn)一步了解科學(xué)本質(zhì)觀.在實(shí)際教學(xué)里,對于像物理概念等內(nèi)容,教師可以采用內(nèi)隱的教學(xué)方法,而對于像物理知識等內(nèi)容,教師就可以利用外顯的教學(xué)方法.

        2 課堂中滲入科學(xué)本質(zhì)觀的舉措

        本部分中,筆者將以《能量守恒定律與能源》一課的具體課程為例講述打造科學(xué)本質(zhì)課堂的具體方法.

        2.1 科學(xué)概念導(dǎo)入

        高中物理知識的難度相對較高,對于基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)而言,學(xué)習(xí)的難度大,從而導(dǎo)致了學(xué)生內(nèi)心對于物理知識的學(xué)習(xí)興趣下降.面對這樣的情況,必然需要通過課堂創(chuàng)新的形式,來吸引學(xué)生的注意力,通過由淺入深的教學(xué)模式,幫助學(xué)生打好基礎(chǔ),提高學(xué)生的物理水平.在開展正式課堂之前,教師通過科學(xué)概念的導(dǎo)入,讓學(xué)生了解到本堂課的學(xué)習(xí)核心以及相關(guān)的理論知識,為后續(xù)的課程開展鋪墊好基礎(chǔ).當(dāng)下屬于信息化時(shí)代,技術(shù)的應(yīng)用不僅可以提高課堂教學(xué)的創(chuàng)新性,還能夠使得將重點(diǎn)的知識進(jìn)行個(gè)性化的呈現(xiàn),加深學(xué)生的理解和對知識的印象.在開展教學(xué)的過程中,首先,利用多媒體課件展示懸空茶壺的動(dòng)態(tài)圖片,并詢問學(xué)生:“這是老師在網(wǎng)上看到的一個(gè)非常有意思的圖片,你們認(rèn)為這張圖片中所描述的內(nèi)容具有一定真實(shí)性嗎?”這種新奇的圖片能迅速吸引起學(xué)生的興趣,當(dāng)聽到教師的問題后,學(xué)生就會(huì)立刻表示:“這個(gè)茶壺是懸空的,沒有流入的水,怎么可能流出呢?這根本不符合能量守恒定律.”隨后,為學(xué)生展示飲水鳥,繼續(xù)詢問:“你們猜這個(gè)神奇的飲水鳥玩具的工作原理何在?”經(jīng)過思考,有學(xué)生會(huì)提出:“這個(gè)小裝置的原理應(yīng)該是由電池給予能量讓小鳥活動(dòng)起來.”

        這時(shí),教師就可以適時(shí)進(jìn)行知識點(diǎn)的引入:“剛剛有學(xué)生提到了能量這個(gè)詞,確實(shí),在我們的生活中處處皆有能量,那么到底什么是能量呢?”針對這一問題,有學(xué)生會(huì)認(rèn)為“能量就是能源”,有的學(xué)生則會(huì)認(rèn)為“能量就是動(dòng)力”,其實(shí)這都不特別準(zhǔn)確,為提高學(xué)生對知識的科學(xué)認(rèn)識,教師可以采用這樣的話語對學(xué)生的回答進(jìn)行科學(xué)的總結(jié)與引導(dǎo):“看來每一位同學(xué)對能量的認(rèn)識都不一樣,這說明雖然我們都知道什么是能量,但是很難為其下一個(gè)準(zhǔn)確的定義.從物理學(xué)的角度看,物理系統(tǒng)做功的本領(lǐng)就可以被稱之為能量,其是一種物質(zhì)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的量度,在物理學(xué)習(xí)中,像機(jī)械能、輻射能、光能、熱能等等都是能量.”并讓學(xué)生以小組為單位,結(jié)合所學(xué)的能量分析其內(nèi)在聯(lián)系并找出其中的能量轉(zhuǎn)化.課堂的問題引入可以有效引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考,在物理知識的學(xué)習(xí)中,大部分的知識都是來自于生活,教師從生活方面進(jìn)行切入,可以引發(fā)學(xué)生產(chǎn)生聯(lián)想,然后開展知識挖掘和問題分析,活躍課堂學(xué)習(xí)的氛圍.

        在學(xué)生的討論過程中,為促使學(xué)生討論的方向具有科學(xué)性,教師可以用如下方式進(jìn)行合理的引導(dǎo):先為學(xué)生展示幾種常見的水果圖片,并要求學(xué)生根據(jù)圖片結(jié)合生物中所學(xué)的光合作用,思考其中的能量轉(zhuǎn)化(由太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能);然后為學(xué)生展示水力發(fā)電站,水力發(fā)電站的基本原理就是高處水流往低處時(shí)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的水力,在水力的推動(dòng)下水輪機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),動(dòng)起來的水輪機(jī)又會(huì)促使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),這樣一來就會(huì)產(chǎn)生電能,在這一過程中也涉及到了相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化——從重力勢能變?yōu)閯?dòng)能,再從動(dòng)能變?yōu)闄C(jī)械能,最后由機(jī)械能變成實(shí)際所需的電能;隨后,教師就可以讓學(xué)生結(jié)合上述兩個(gè)例子與小組間對能量的討論,思考不同能量之間的關(guān)系,在這樣的引導(dǎo)下,學(xué)生能很容易想到:在一定的條件與作用下,不同的能量之間可以進(jìn)行轉(zhuǎn)化.

        能量守恒知識與大家的生活息息相關(guān),概念性的知識教學(xué)無法體現(xiàn)出物理知識的奧妙,教師將重點(diǎn)的知識內(nèi)容與生活中常見的現(xiàn)象進(jìn)行關(guān)聯(lián),這樣能夠使得學(xué)生對于能量守恒定律有進(jìn)一步的了解.為了能夠活躍課堂教學(xué)的氛圍,通過問題的引導(dǎo),讓學(xué)生主動(dòng)性地開展思考,通過自己的方式來驗(yàn)證能量守恒定律,進(jìn)一步提高了自身的學(xué)習(xí)效率.

        2.2 物理史實(shí)運(yùn)用

        在科學(xué)概念的引入下,學(xué)生的思考已經(jīng)趨向于科學(xué)性,這時(shí),根據(jù)科學(xué)本質(zhì)觀的要求,教師就可以通過物理史實(shí)進(jìn)行合理的科學(xué)本質(zhì)滲透.在物理教學(xué)過程中要充分挖掘物理學(xué)史的功能,滲透于教學(xué)中,以物理史實(shí)為背景,創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)情境,讓學(xué)生認(rèn)識物理學(xué)發(fā)展的歷史,并進(jìn)入歷史,這不但豐富了教學(xué)內(nèi)容,使課堂富有感染力,又能啟迪學(xué)生,從而提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.在這一方面,教師可以先提出一個(gè)基于科學(xué)的假設(shè):“既然能量可以轉(zhuǎn)化,那么我們能不能制造出一種永動(dòng)機(jī),使這一機(jī)器通過源源不斷的能量轉(zhuǎn)變,在不消耗地球能源的基礎(chǔ)上,產(chǎn)生我們所需的能量呢?”同時(shí),教師還可以為學(xué)生講述一些像達(dá)芬奇等“大咖”們在永動(dòng)機(jī)方面的設(shè)想與構(gòu)圖,以此讓學(xué)生在科學(xué)問題的誘導(dǎo)與科學(xué)故事的吸引下產(chǎn)生科學(xué)思考的興趣.

        2.3 學(xué)生意識培養(yǎng)

        在當(dāng)下的教學(xué)開展過程當(dāng)中,教師應(yīng)當(dāng)有意識地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)社會(huì)意識,通過正確的認(rèn)識和引導(dǎo),促使學(xué)生構(gòu)建完善的科學(xué)觀,這對于學(xué)生未來的成長產(chǎn)生了直接的影響.能量守恒定律是基礎(chǔ)物理知識的重要部分.在高中階段的引導(dǎo)過程當(dāng)中,不僅需要了解能量守恒定律的基本概念,更是需要通過前期的認(rèn)識,來了解定律背后的物理事件,強(qiáng)化自身的科學(xué)意識觀.通過對能量守恒定律形成過程的講述,學(xué)生會(huì)知道這一定律開始于19世紀(jì)初,形成于19世紀(jì)40年代,為讓學(xué)生感知科學(xué)與社會(huì)的關(guān)系,形成科學(xué)社會(huì)意識,教師可以詢問學(xué)生“19世紀(jì)前世界上發(fā)生了什么物理大事件?這一大事件與能量守恒定律的產(chǎn)生有無聯(lián)系?”通過討論與思考,學(xué)生就會(huì)想到18世紀(jì)中葉的世界經(jīng)歷了一場工業(yè)革命,在工業(yè)革命中蒸汽機(jī)得以廣泛應(yīng)用,蒸汽機(jī)的使用讓人們將視野放到了能量之上,開始關(guān)注能量之間的轉(zhuǎn)化,這充分說明社會(huì)的發(fā)展能夠帶動(dòng)科學(xué)的發(fā)展,科學(xué)的進(jìn)步又能促使社會(huì)的進(jìn)步,科學(xué)與社會(huì)相輔相成,因此要想更好生活就必然要關(guān)注科學(xué).高中物理教學(xué)注重的是學(xué)生多方面的能力培養(yǎng),將重點(diǎn)集中在學(xué)生的成績上,無法真正的體現(xiàn)出物理教學(xué)的價(jià)值所在.社會(huì)的發(fā)展與科學(xué)的進(jìn)步有著密切的聯(lián)系,在第一次工業(yè)革命中,人們開始建立了初步的科學(xué)觀,對于基本的科學(xué)概念有了進(jìn)一步的認(rèn)知.在發(fā)展的過程中,科學(xué)知識直接影響到了社會(huì)的發(fā)展,在第二次工業(yè)革命中,人們利用所掌握的科學(xué)知識構(gòu)建了各種新型機(jī)器,提高了人們的生活水平.在當(dāng)代社會(huì)下,大多數(shù)的人們都建立了相應(yīng)的科學(xué)觀,生活中簡單的科學(xué)概念有了一定的認(rèn)知,這也證明了科學(xué)對于社會(huì)發(fā)展以及人們生活的影響.

        在本課的教學(xué)中,為繼續(xù)提高學(xué)生對能源的正確認(rèn)識,培養(yǎng)學(xué)生節(jié)約能源、保護(hù)地球的觀念,教師可以結(jié)合社會(huì)實(shí)情讓學(xué)生思考“能源的不斷發(fā)展與使用,為社會(huì)生活帶來了什么影響?”從火到煤再到石油等等能源物質(zhì)的使用,為人們生活帶來了許多便利,但是在便利之余,像溫室效應(yīng)、大氣污染等環(huán)境問題也隨之而來,基于這些問題,目前科學(xué)家們正在致力于尋找像太陽能等更清潔、更環(huán)保的能源,以此利用人與自然的友好相處,保護(hù)地球環(huán)境.在這樣的引導(dǎo)下,學(xué)生不僅會(huì)從內(nèi)心深處產(chǎn)生科學(xué)利用資源的意識,還會(huì)初步形成為社會(huì)發(fā)展繼續(xù)探索科學(xué)本質(zhì)的意愿,繼而充分實(shí)現(xiàn)學(xué)生在物理科目中的可持續(xù)發(fā)展.在構(gòu)建正確的科學(xué)價(jià)值觀時(shí),學(xué)生能夠更加尊重科學(xué),善于挖掘生活中的科學(xué)知識.

        在高中階段物理課的教學(xué)里滲入科學(xué)本質(zhì)觀具有一定的可行性與科學(xué)性,其中,在利用科學(xué)本質(zhì)觀組織物理教學(xué)時(shí),各教師應(yīng)結(jié)合教材具體內(nèi)容、學(xué)生興趣指向與課堂實(shí)際安排等多方位因素,以恰當(dāng)?shù)姆绞?,選取合適的時(shí)機(jī)在潛移默化中提升學(xué)生的科學(xué)本質(zhì)認(rèn)知.

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