HPS教育在初中物理 單元復(fù)習(xí)課中的應(yīng)用

仝磊

[摘要] 將HPS教育融入中學(xué)物理單元復(fù)習(xí)課，不但是物理課程改革和物理學(xué)科素養(yǎng)的需要，而且能夠有效地解決單元復(fù)習(xí)課中的諸多問題。本文以蘇科版初中物理八年級第十章“壓強(qiáng)和浮力”為例，提出單元復(fù)習(xí)課教學(xué)過程設(shè)計(jì)的路徑：梳理章節(jié)教學(xué)重難點(diǎn)，讓HPS教育內(nèi)容的選擇“有跡可循”;三角互證科學(xué)資料，讓HPS教育內(nèi)容的確立“有據(jù)可查”;制定復(fù)習(xí)課教學(xué)策略，讓HPS教育內(nèi)容的應(yīng)用“有法可依”。

[關(guān)鍵詞] 中學(xué)物理;HPS教育;單元復(fù)習(xí)課;教學(xué)設(shè)計(jì)

一、研究緣起

研究表明，實(shí)際的初中物理單元復(fù)習(xí)課教學(xué)效果并不理想。一些學(xué)生認(rèn)為單元復(fù)習(xí)課的內(nèi)容沒有新鮮感;有些教師則認(rèn)為，單元復(fù)習(xí)課單調(diào)乏味，沒有內(nèi)容可教，導(dǎo)致課堂氣氛沉悶、教學(xué)方法機(jī)械、學(xué)生學(xué)習(xí)積極性受挫等情況屢屢出現(xiàn)，背離了物理與學(xué)生生活的聯(lián)系。

HPS是科學(xué)史與科學(xué)哲學(xué)的英文縮寫，此概念倡導(dǎo)將科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會學(xué)的有關(guān)內(nèi)容納入科學(xué)課程與教學(xué)中，以使學(xué)生更好地理解科學(xué)探究是什么，科學(xué)知識是如何產(chǎn)生的，科學(xué)在社會發(fā)展和進(jìn)步中的作用，某一種科學(xué)方法的優(yōu)點(diǎn)與局限性等，進(jìn)而提升學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解，并提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。HPS教育融入初中物理單元復(fù)習(xí)課是指基于科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會學(xué)等材料設(shè)計(jì)單元復(fù)習(xí)課，既能讓復(fù)習(xí)課知識點(diǎn)的呈現(xiàn)“有章可依”“有跡可循”，又能拓展學(xué)生的知識面，增強(qiáng)學(xué)生對復(fù)習(xí)課學(xué)習(xí)的興趣。

物理精神教育涵蓋了物理教育的行為規(guī)范和價值標(biāo)準(zhǔn)，包括合理質(zhì)疑和獨(dú)立思考，遵守科學(xué)倫理和道德規(guī)范，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和崇高的科學(xué)精神?？梢哉f，HPS教育融合科學(xué)史、社會科學(xué)、科學(xué)哲學(xué)等學(xué)科中的豐富材料，是開展物理精神教育，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)倫理和道德規(guī)范，培育科學(xué)態(tài)度和科學(xué)思想的有效途徑。

二、教學(xué)過程設(shè)計(jì)

（一）梳理章節(jié)重難點(diǎn)，讓HPS教育內(nèi)容的選擇“有跡可循”

科學(xué)資料浩如煙海，而一堂復(fù)習(xí)課的時間又非常有限，因此精選HPS教育內(nèi)容是非常必要的。那么，怎樣的內(nèi)容既能滿足復(fù)習(xí)課教學(xué)的需求，又能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)呢？教師首先需要做的是梳理待復(fù)習(xí)章節(jié)的重難點(diǎn)，在對章節(jié)重難點(diǎn)準(zhǔn)確把握的基礎(chǔ)上，再選擇HPS教育內(nèi)容，這樣就能使教師不會像大海撈針一樣海量地準(zhǔn)備復(fù)習(xí)課內(nèi)容。恰恰相反，章節(jié)重難點(diǎn)會成為教師篩選材料的重要抓手，讓材料的選擇有跡可循。

在梳理章節(jié)重難點(diǎn)時，教師應(yīng)盡量避免把幾小節(jié)割裂開來看，即一小節(jié)的重難點(diǎn)與其他小節(jié)的重難點(diǎn)簡單相加，再堆疊出一節(jié)復(fù)習(xí)課的教學(xué)內(nèi)容。取而代之的是，教師應(yīng)在整體把握章節(jié)邏輯的基礎(chǔ)上，回顧分析章節(jié)新課教學(xué)與作業(yè)批改中的突出問題，重新搭建章節(jié)的知識結(jié)構(gòu)，給學(xué)生煥然一新的感覺，這樣學(xué)生才更可能達(dá)成溫故而知新的體驗(yàn)。蘇科版八年級物理教材第十章“壓強(qiáng)和浮力”是在學(xué)生學(xué)習(xí)了三種性質(zhì)的力，以及力與運(yùn)動的關(guān)系后，深入學(xué)習(xí)壓力、浮力和壓強(qiáng)的概念，此單元重點(diǎn)在于引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考、解釋生活生產(chǎn)中“意想不到的作用力”，這一點(diǎn)從章節(jié)開篇的三幅圖片——國產(chǎn)核潛艇、輪胎截面很寬的載重機(jī)、游泳者漂浮在死海水面上便可見一斑。雖然本章是對前兩章學(xué)習(xí)內(nèi)容的進(jìn)一步深化，在容量和難度上有所提升，但因其注重回歸學(xué)生個體生活經(jīng)驗(yàn)的章節(jié)特點(diǎn)，無論從教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)還是課堂組織形式上，教師都能有很大的發(fā)揮空間。因此，在梳理本章的重難點(diǎn)時，可以打破教材固有的教學(xué)順序，從天空—大地—海洋這一符合物理空間中“自上而下”的視角出發(fā)，在單列氣體壓強(qiáng)、固體壓強(qiáng)、液體壓強(qiáng)的重點(diǎn)之后，集中呈現(xiàn)章節(jié)的難點(diǎn)，而這些難點(diǎn)的確立依據(jù)了學(xué)生課堂作業(yè)反饋的錯誤題型。以“力”這一章節(jié)重難點(diǎn)為例，具體內(nèi)容如下表所示。

確定了章節(jié)重難點(diǎn)之后，學(xué)生頭腦中與之相關(guān)的科學(xué)故事和科學(xué)事件開始接連閃現(xiàn)。與壓強(qiáng)密切相關(guān)的科學(xué)家當(dāng)屬托里拆利和帕斯卡，通過搜索、了解他們的生平和典型事跡，確立“托里拆利實(shí)驗(yàn)”“帕斯卡裂桶實(shí)驗(yàn)”主題，分別作為氣體壓強(qiáng)和液體壓強(qiáng)的引入。

（二）三角互證科學(xué)史料，讓HPS教育內(nèi)容的確立“有據(jù)可查”

為實(shí)現(xiàn)資料的相互印證，通過檢索“托里拆利實(shí)驗(yàn)”“帕斯卡裂桶實(shí)驗(yàn)”兩個主題的專業(yè)期刊文章，確立準(zhǔn)確的故事內(nèi)容梗概。在此過程中學(xué)生還意外發(fā)現(xiàn)，在物理學(xué)史中液體壓強(qiáng)是后于氣體壓強(qiáng)被發(fā)現(xiàn)和研究的。

但是，這兩個主題還不足以串聯(lián)起一節(jié)復(fù)習(xí)課，因而教師在備課時轉(zhuǎn)向各類科普書籍、官方報道求助，一是對所選內(nèi)容做進(jìn)一步的論證，同時期待在同一個主題下尋找到更多相關(guān)聯(lián)的內(nèi)容。此時，彰顯當(dāng)代中國海陸空科技探索和發(fā)展的振奮成就——“航母山東艦”“蛟龍?zhí)枬撍鳌薄包S旭華為國深潛三十年”映入眼簾。

蛟龍?zhí)栞d人潛水器是一艘由中國自行設(shè)計(jì)、自主集成研制的載人潛水器，是863計(jì)劃中的一個重大研究專項(xiàng)。2012年6月，正是蛟龍?zhí)栐隈R里亞納海溝創(chuàng)造了下潛7062米的中國載人深潛紀(jì)錄，并打破世界同類型潛水器最大下潛深度紀(jì)錄。作為研制我國核潛艇的先驅(qū)之一，黃旭華為我國核潛艇事業(yè)從零起步、從無到有、跨越發(fā)展做出了卓越貢獻(xiàn)，他將科學(xué)家的赤子情懷、報國之志灑向了祖國遼闊的海域。

最終，本課確立了“無懼質(zhì)疑，勇于開拓”的章節(jié)復(fù)習(xí)的副標(biāo)題，作為貫穿本節(jié)復(fù)習(xí)課的精神教育核心，具體內(nèi)容包括“托里拆利實(shí)驗(yàn)”“帕斯卡裂桶實(shí)驗(yàn)”“中國海陸空領(lǐng)域科技成果”等。回顧HPS教育內(nèi)容在本課確立的過程，主要遵循了以下三點(diǎn)原則：

相關(guān)性。第一個層面是內(nèi)容與章節(jié)重難點(diǎn)的高度相關(guān)，該層面要求所挑選的內(nèi)容應(yīng)該是物理科學(xué)知識創(chuàng)立的時代背景或在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中有所應(yīng)用。第二個層面是內(nèi)容與學(xué)生經(jīng)驗(yàn)水平有藕斷絲連般的聯(lián)系，此層面要求所選內(nèi)容不能完全脫離學(xué)生的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，最好能夠是學(xué)生一知半解，但又不得甚解的內(nèi)容，這樣讓學(xué)生既有熟悉的親近感，又有因新穎而產(chǎn)生的驚喜。

中西結(jié)合。近現(xiàn)代物理發(fā)展的歷史中鮮有中國人的身影，但并不意味著當(dāng)前我國在物理科學(xué)的相關(guān)領(lǐng)域仍是全方位落后的局面。教師需要向?qū)W生呈現(xiàn)和介紹在一些領(lǐng)域中，中國人是如何在艱難和落后的情況下砥礪前行、艱苦奮斗，一步步走向世界領(lǐng)先位置的，其中每一個情節(jié)和成果都深刻體現(xiàn)了物理精神的豐富內(nèi)涵。

簡潔明了。最終確立的內(nèi)容需要做到簡潔明了，教師不能單純?yōu)榱俗非髲?fù)習(xí)課內(nèi)容的豐富性而給學(xué)生帶來額外的記憶負(fù)擔(dān)。簡潔明了原則要求教師確立的教育內(nèi)容不宜有過多的人物或情節(jié)，最好能深挖某一個故事或事件背后的意義，并以一個連貫的思路和邏輯呈現(xiàn)在學(xué)生面前。

（三）制定復(fù)習(xí)課教學(xué)策略，讓HPS教育內(nèi)容的應(yīng)用“有法可依”

把上述科學(xué)故事與事件作為復(fù)習(xí)課的“教學(xué)線索”，可有效地串聯(lián)起章節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，增強(qiáng)復(fù)習(xí)課的趣味性和探究性。但要想一節(jié)復(fù)習(xí)課的內(nèi)容有一個更為合理的呈現(xiàn)，教師還需要制定符合學(xué)科特點(diǎn)的單元復(fù)習(xí)課教學(xué)策略，以確保課堂教學(xué)順利而高效地開展，主要包括習(xí)題復(fù)習(xí)的教學(xué)策略和實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)的教學(xué)策略。

首先，應(yīng)當(dāng)選擇典型而有針對性的題目。習(xí)題的選擇需要依據(jù)教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，基于此選擇的習(xí)題既可以達(dá)到練習(xí)鞏固的目的，同時又避免陷入“題?！敝?。圍繞中國海陸空領(lǐng)域前沿科技成果，筆者設(shè)計(jì)了三道題目，對應(yīng)本章“氣體壓強(qiáng)與流速關(guān)系”“增大和減小壓強(qiáng)的方法”“影響液體壓強(qiáng)的因素”等重點(diǎn)，穿插在課堂教學(xué)的對應(yīng)環(huán)節(jié)，并在解題過程中給予學(xué)生解題思路和方法上的指導(dǎo)。

其次，多種形式組合習(xí)題，促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解。相同的一組習(xí)題，通過不同的組合和搭配，產(chǎn)生的教學(xué)效果也不一樣。因此，教師應(yīng)在選擇習(xí)題的基礎(chǔ)上適當(dāng)組合，使教學(xué)效果達(dá)到最優(yōu)。一般情況下，習(xí)題組合方式有三種。第一，將現(xiàn)象不同但本質(zhì)相同的習(xí)題組合在一起，以完善學(xué)生對知識的認(rèn)知;第二，將現(xiàn)象相同但本質(zhì)不同的習(xí)題組合在一起，以幫助學(xué)生進(jìn)行辨析;第三，將從不同角度反映同一現(xiàn)象的習(xí)題組合在一起，以加深學(xué)生的理解。在對學(xué)生作業(yè)錯題整理和分析的基礎(chǔ)上，在復(fù)習(xí)課之前，筆者設(shè)計(jì)了一組習(xí)題供學(xué)生練習(xí)，并在課前完成批閱。該組習(xí)題留在復(fù)習(xí)課的最后階段當(dāng)堂講解。

再次，利用實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練基本儀器使用方法的教學(xué)策略。本章涉及一個重要的測量儀器——壓強(qiáng)計(jì)，在復(fù)習(xí)課中教師應(yīng)有意識地強(qiáng)化學(xué)生基本儀器的使用方法。具體教學(xué)環(huán)節(jié)中，用“帕斯卡裂桶實(shí)驗(yàn)”故事引出液體壓強(qiáng)后，筆者向?qū)W生拋出問題“如何研究影響液體壓強(qiáng)的因素”，學(xué)生自然會想到使用壓強(qiáng)計(jì)，緊接著提供壓強(qiáng)計(jì)和燒杯，邀請一位學(xué)生上臺講解壓強(qiáng)計(jì)原理、使用方法、注意事項(xiàng)，并進(jìn)行實(shí)操，其他同學(xué)則負(fù)責(zé)糾錯和補(bǔ)充。

最后，利用實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生解決實(shí)際問題能力的教學(xué)策略。本章共有10個探究活動和1個綜合實(shí)踐活動，教師若想在復(fù)習(xí)課中溫習(xí)所有的探究實(shí)驗(yàn)是不切實(shí)際的。因此，教師更應(yīng)將精力放在重要的探究實(shí)驗(yàn)上，一是探究影響壓力作用效果的因素，二是探究影響液體內(nèi)部壓強(qiáng)的因素，三是探究影響浮力大小的因素。具體教學(xué)策略則是通過提問引出探究內(nèi)容，隨后提供相關(guān)器材以供學(xué)生選擇，再邀請學(xué)生上臺展示并講解各個步驟，教師在這個過程中密切關(guān)注學(xué)生操作的動作，針對實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵點(diǎn)向他提問和考查。通過這個過程，學(xué)生既鞏固了該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)探究的要點(diǎn)，又在真實(shí)情景中具體應(yīng)用了實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)論，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和探索精神的養(yǎng)成。

三、總結(jié)反思

相較于傳統(tǒng)的單元復(fù)習(xí)課，融入HPS教育的中學(xué)物理復(fù)習(xí)課更能調(diào)動學(xué)生參與的熱情和積極性，課堂氛圍歡快活躍，有效克服了當(dāng)前單元復(fù)習(xí)課的諸多弊端。但在具體的實(shí)踐過程中也存在一些問題，需要在接下來的研究和教學(xué)中不斷提高。第一，HPS教育的融入要求教師不僅要具備寬廣的知識背景，還要在講述與表達(dá)能力上勤學(xué)苦練。同樣的科學(xué)故事，教師若串講得好，則給這堂復(fù)習(xí)課增光添彩;串講得不好就會顯得整堂課沒有突出重點(diǎn)。第二，融入HPS教育，目標(biāo)之一是在復(fù)習(xí)課中滲透物理精神教育，以促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)精神的感悟和思考，而這樣的一種感同身受，需要教師在課堂上切實(shí)喚醒學(xué)生的情感共鳴，但教師單一的講授難以起到這樣的效果，使用情境創(chuàng)設(shè)、角色扮演、合作分享等方法是接下來優(yōu)化的方向。作為教師要明白，很多教學(xué)方法不能空談優(yōu)劣，關(guān)鍵在于教師怎么去運(yùn)用。有效的方法總需要在實(shí)踐中反復(fù)調(diào)整出恰當(dāng)?shù)姆绞?，才能真正落到?shí)處。

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