利用原始物理问题培养高中生科学素养的探究

邱靖

江西省鹰潭市第一中学 江西 鹰潭 335000

本文提出了原始物理问题教学法，阐释了原始物理问题发的内涵以及对于学生科学素养发展的意义，并且从科学性、探究性、开放性、趣味性四个方面总结了原始物理问题教学的原则。最后提出在课堂教学、课外实践以及知识竞赛活动渗透原始物理问题教学，培养学生的科学素养。

关键词：原始物理问题；高中；教学策略

在新课改背景下，高中物理教学老师需要着重培养学生综合素养，但一直以来由于传统教育的束缚，填鸭式的教学方法导致部分学生的思维缺乏创新能力^[1]。因此本文提出了在高中物理教学中开展原始物理问题教学法，引导学生深入问题的真实情境，利用已经学习的物理知识和经验构建物理模型，探究其中的物理规律。

一、原始物理问题对培养高中生科学素养的意义

原始问题指的是自然界中真是存在的、没有被加工过的物理现象，这些物理现象中渗透着物理概念和物理规律。与一般物理习题不同的是，原始物理问题没有告知任何的已知量、未知量和各种数据，没有经过任何的加工，是物理模型的真实情境，需要学生在这个原始的情境中对于原始的物理量进行赋值、建模，运用合适的公式来解决问题^[2]。

科学素养这一概念尚未有明确的定义，从核心素养的角度来看。物理学科核心素养包括物理观念、科学思维、实验探究和科学态度与责任。另外根据米勒的三维度模型可知，科学素养包含了三个方面，第一是足够的科学词汇；第二是理解科学探究的过程或本质；第三是对科学技术对个人、社会的影响有一定程度的理解。本文综合相关学者的观点，认为科学素养包含了三个方面，首先是科学知识，也就是通过积累一定的物理知识，通过物理的角度来看待世界。科学能力指的是在物理学习中逐渐形成了科学思维和科学探究能力。科学态度指的是在科学工作中，能够考虑到人与自然关系，形成实事求是的科学工作态度。

那么如何在高中物理有限的教学时间培养学生的科学素养，结合原始物理问题的概念可知，普通的物理问题，比如质点，小球、木块、轻绳、轻弹簧等模型的学习，只是在培养学生的解题思维。而原始物理问题来源于生活、自然界，学生可以将课本的知识与生活中的各种现象进行联系思考，从而让学生的视野得到充分的拓展。另外教师将学生置于具体环境中思考问题，有利于培养问题发现、问题分析、问题解决的能力，从而促进学生的全面发展。

二、原始物理问题教学原则

上文中已经阐释了原始物理问题教学的定义以及对于培养高中生科学素养的意义，那么原始物理问题教学该怎样在高中物理教学中开展。为此本文从以下四个方面来阐述原始物理问题教学的内涵和外延。

（一）科学性原则

物理作为一门自然科学，是在实验探究和理论推导中不断形成的一个庞大的知识体系。因此教学过程教师遵循科学性的原则来编制物理问题，描述的问题需要复合客观事实，充分发挥原始物理问题的优越性。

（二）探究性原则

传统物理教学最大的弊端就是过于注重试题的训练，而忽略对于学生综合素质的培养。而原始物理问题教学，将学生置于真实的生活情境中，引导学生使用自己的知识来解决真实的物理问题，有利于培养学生科学探究的能力，因此在设计原始物理问题时需要考虑是否符合学生的认知，问题的难度是否合理。

（三）开放性原则

新课程标准强调高中物理教学应当加强与现实生活的联系，引导学生联系现实的生活。而原始物理问题教学，由于学生思维的思维差异，建立的物理模型各有不同，解决问题的方法也具有多样性。因此在设计问题时，在取材、解决方案等方面都需要考虑到开放性。

（四）趣味性原则

和传统的物理教学不同，原始物理问题教学取材来源生活，是学生生活常见的一些生活问题，有利于刺激学生探究生活中真理的兴趣。除此之外，趣味性的另一个特点是原始物理问题和学生的生活经验相悖，从而促使学生产生矛盾意识，有利于激发学生的学习的动机。

三、利用原始物理问题培养学生科学素养的教学策略

（一）课堂教学渗透原始物理问题，形成科学知识

何谓“科学知识”，指的是在学习者在物理学习的过程中不断加深对于物理概念和规律的认识，从而形成了的思维方式。在原始物理问题教学中，教师通过创设真实的物理生活情境，从而引导学生学会观察物理现象，并发现、分析、解决其中的物理问题，最终形成科学知识。

比如在学习《摩擦力》的时候，教师可以在课堂上通过介绍生活中的情境来导入新课：当你试图用较小的力推动一张放在地板上的沙发时，沙发纹丝不动，当你用较大的力推动沙发后，又会感觉到很轻松，这是为什么？这个问题实际上是从生活实例将摩擦力种类以及大小关系抽象出来，引出了静摩擦力范围 。然后进一步引导学生使用物理学科的语言来描述上述问题，即：一物块A静止于地面，受到了外力F的推动，F随着时间的均匀增大，请描述这个过程中物块A的摩擦力变化图像？教学通过引导学生使用物理知识重新描述原始物理问题，有利于帮助学生形成科学知识体系。

（三）课外实践渗透原始物理问题，培养科学能力

“探究”物理教学的主题，在物理的实验教学教师需要为学生构建学习的平台。动员学生去实验室了解原始物理问题，加强物理知识与现实生活的联系，鼓励学生展开思考，促进学生科学能力的提升。

例如在《超重和失重》课外实践中，如何利用生活中的事物来测量超重和失重的现象。首先引导学生发现生活中的超重和失重的现象，有学生说过山车的时候，有的学生说蹦床运动的时候，有的学生说坐电梯的时候。然后要求学生在生活中探究超重或失重的规律。接着引导学生考虑使用那些道具？测量哪些物理量？有哪些注意事项？教师要求学生将自己实际的思考方式填写在实践作业表当中。比如有的学生利用周末录制视频：在电梯里完成称体重的任务并填写在任务单上，如下：

1→10楼的体重计示数，静止▁，匀速上升▁，加速上升▁，减速上升。

10→1楼的体重计示数，静止▁，匀速上升▁，加速上升▁，减速上升。

（三）知识竞赛渗透原始物理问题，养成科学态度

实事求是、社会责任是一种科学态度，教师可以定期组织知识竞赛活动，在竞赛问题渗透物理学史，培养学生的社会责任。引导认识到物理知识的发展规律以及物理思想的发展过程，促使学生对于原始物理问题有更进一步的认识。

比如将物理同爱国主义思想结合起来，将国球——乒乓球作为教学素材，让学生产生强烈的爱国情怀。引导学生思考乒乓球的设计，如何选择球的大小、软硬？假如乒乓球的体积过大，那么空气阻力也就越大，阻力越大，将会减弱了球体的旋转、前冲。

再比如将语文的诗词和物理知识进行联系，从而增强学生对于古诗俗语句的理解，从而引导学生发现其中蕴含的物理规律。比如毛泽东的“坐地日行八万里，巡天遥看万千河”，诗句中的“坐地”实际上指的是人相对于地面是静止状态，而“日行”则指的是人和地轴是处于运动状态的，其中的物理规律是参考系不同，物体的运动状态也会发生改变。再比如列举钱学森先生、李政道先生的事迹，从中体会物理科学家对于自己物理事业的坚持以及用于承担责任的勇气。

结语

综上所述，原理物理问题教学作为一种新型的教学方法，对于培养学生的科学素养具有重要的意义。希望广大的教学工作者能够进一步开发相应的教学资源。促进原始物理问题教学的推广。

注：本文系2019年度江西省“十三五”教育科学规划课题《基于原始物理问题教学法对高中学生物理观念的培养研究》的研究成果（编号：19PTYB104）

参考文献

1. 葛德成.利用原始物理问题提高学生建模能力[J].物理之友, 2020(6).

2. 鲁植全.基于原始物理问题的初中物理教学初探[J].物理通报, 2019, 38(10):41-44.

3. 鲁植全.基于原始物理问题的初中物理教学初探[J].物理通报, 2019(10):43-46.