浅谈“背景知识”与初中物理教学的整合

陈亚飞

(江苏省如东县曹埠镇初级中学,江苏 南通 226400)

在《科学史导论》一书中指出,科学史是自然科学与人文科学之间的桥梁,可以帮助学生全面理解科学、科学与人文的关系.“背景知识”作为科学史的组成部分,将其运用于课堂教学中,可以实现物理学发展历程与课程教育的结合[1].物理是一门以实验为基础的课程,具有较强的逻辑性,初中生刚刚接触物理学这门课程,在学习上会出现理解困难,甚至失去继续学习的热情与自信,导致物理课的教学目标无法达成.“背景知识”在物理教学中的运用,符合初中生的学习特点,教师在教学实践中借助科学家故事、科学家探索过程以及科学思想方法,可以有效地激活学生的物理学习热情,降低学习难度,帮助初中生理解物理学相关的概念与规律,初中物理教学自然会变得更加高效.

1 “背景知识”与初中物理教学整合的原则

1.1 科学性原则

物理学属于自然科学范畴,将“背景知识”融入物理教学中,需要遵循科学性原则.主要是指教学在使用“背景知识”作为教学资源时,要依据科学的教学理论和教学方法分析教材以及相关的背景知识,如以建构主义学习理论、教育重演论为理论基础,引入可以带领学生追求真相的背景知识,帮助学生激发科学探究热情;又如通过引入具有争议的观点,促进学生在科学家们的争论中掌握科学方法,形成辩证思维.

1.2 适度性原则

物理学的“背景知识”内容十分丰富,其中包含了生活中的各种现象、从古至今人类对于物理现象的认识、探索历程以及科学成就,加之网络技术的出现,为教师的“背景知识”搜集提供了方便.但是,并非所有的“背景知识”都适合引入到课堂教学中,教师不可单纯地追求“背景知识”的新颖度,为了满足初中生的好奇心,而使用趣味性大于教育性的“背景知识”素材.在遵循适度性原则的背景下,“背景知识”与物理教学的整合,需要做到显化科学思想方法,聚焦教学重难点,让学生沉浸于科学探索情境中,以学生学习的需求为出发点,减轻学生的学习负担.

1.3 思想性原则

在《中小学德育工作指南》中指出,中小学各学科教师要积极地挖掘课程中的德育资源,致力于德育教育在各学科教学中的渗透,充分发挥文科的育人优势以及理科的育人价值[2].物理学作为一门自然科学,其中不仅包含着大量的物理学知识与技能,还涵盖着诸多优质的人文精神,教师在“背景知识”与物理教学整合的过程中,需要关注德育教育目标的渗透,能够以“背景知识”为媒介,引领学生在物理学知识与技能学习的同时,获得思想与情感的发展.如形成科学精神、家国情怀等,充分挖掘并利用“背景”知识中蕴含的思想性,助力初中生优秀品质的形成.

2 “背景知识”与初中物理教学整合的途径

2.1 运用背景知识,提高物理学习兴趣

以“浮力”教学为例,早在公元前1 300年,就已经有人意识到了浮力的存在,并且将浮力的这个原理运用在生产生活中.如通过对树叶、木头可以在水面上漂浮制作了可以在水中航行的船,将许多木头连在一起制作成浮桥[3].说到“浮力”,就不得不提起阿基米德,在这节课的教学中,教师可以利用阿基米德探索浮力的过程为“背景知识”创设情境,引发学生对物理学的思考,激发学习热情.如教师通过讲故事的方式创设情境:阿基米德出生于公元前287年,是一位伟大的古希腊哲学家、数学家、力学家和物理学家,被誉为“力学之父”,和牛顿、高斯列为世界三大数学家.但是,在许多人看来,阿基米德就是一个怪人,如普鲁塔克这样说:“阿基米德就像是一个邪教徒,对自己的身体毫不在意,因为他沉浸在自己的世界里.”通过这样的情境创设吸引了学生的注意力,希望进一步了解阿基米德还有哪些“怪”处,接下来教师可以给学生讲述阿基米德称量皇冠重量的故事,让学生看到阿基米德在科学研究上的执着,最后他通过将皇冠与皇冠同等质量的金子、银子放入水盆中,观察到金块排出水量比银块少,皇冠排出水量比金块多的方式,得出了皇冠中被掺入了银子的结论.通过情境创设,引发了学生的思考,教师可以鼓励学生通过阿基米德验证皇冠是否掺入了银子的故事提出猜想,解释此次实验.有的学生猜想“物体的密度不同,物体所受浮力大小不同,因此排出的水量不同”,这引发了学生的主动思考,提高了初中生的物理学习兴趣.

2.2 运用背景知识,发展实验探究能力

在以往的教学中我们发现许多学生没有科学探索的意识,不知道如何进入到科学探索活动之中,甚至不知道为什么要探究自然科学.针对这一问题,教师可以运用“背景知识”达到以“史”促“探”的作用,帮助学生吸收有效的科学思想与方法,形成自主实验探究的能力.比如,在“浮力”一课的教学中,教学重点是让学生了解影响浮力大小的因素,教师可融合阿基米德实验探究的“背景知识”,带领学生在实践操作中进一步感知,促使学生在动手实验中感受物理学的魅力.例如,教师在本节课的教学中利用阿基米德测量皇冠中是否掺入银子的故事,引发学生对实验的猜想,即“物体的密度不同,物体所受浮力大小不同,以此排出的水量不同”,此时教师应抓住最佳的时机,引领学生尝试验证猜想,鼓励学生结合自己的猜想选择实验器材,设计实验步骤,完成实验以及数据的记录.比如,其中一个学习小组将水球分别放在了冷水、热水以及加入食盐的水中,观察实验现象,发现水球所受到的浮力大小存在差异,因此猜想液体的密度是影响浮力大小的因素之一.还有一些学生认为浮力的大小与物体的形状、物体浸入的体积、浸没的深度存在关系,由此打开了学生的科学思维之门,开始提出不同的猜想和假设,通过实验操作锻炼科学实验能力.

2.3 运用背景知识,形成质疑批判精神

在物理学研究史上有大量的事例表明,只有敢于质疑、突破固有的观念,才能有创新、有发展.因此,在初中物理教学中教师可以借助物理学家敢于质疑前人成果的方式,让初中生意识到物理的学习不能盲目地相信权威或书本,无论是前人研究的成果还是现在正在使用的科学研究成果都在不断地遭到质疑并改良,只有这样才能实现科学创造与发展[4].比如,爱因斯坦对牛顿的“绝对时空观”提出了质疑,并在经过了大量的研究中推翻了“绝对时空观”,得出了相对论.又如,亚里士多德所提出的“重的物体比轻的物体落得快”结论,在当时得到了众多物理学家的认可,但是伽利略对于这个结论持有怀疑的态度,在批评并驳斥了亚里士多德这个结论的同时,通过对自由落体运动的研究总结出了惯性定理,进一步完善了物理学理论,伽利略得出的惯性定理在后来被牛顿借鉴,牛顿在经历了多次研究之中总结出了牛顿力学定理.通过对前人批判经历以及科学成就的讲述,让初中生认识到批判精神是推动科学发展的动力,也是打开科学之门的钥匙,作为当代青少年应具备批判的头脑以及怀疑的精神,能够学习物理学家的敢于质疑精神,能够用辩证的思想看待已有的物理学结论.对此,教师应将科学家批判事例作为“背景知识”,并将其融入物理教学过程中,让学生通过精彩的科学家批判事例,形成唯物主义世界观,引领学生学会用辩证的观点分析与解决问题,将初中生的科学思想沉浸于好奇、质疑中,走出固定化的思维模式,不再被动地接受已有的知识与结论,以此促进学生质疑批判科学精神的形成,有助于学生形成优秀的科学思维品质.

2.4 运用背景知识,强化物理认知高度

科学家的故事以及探索历程是重要的“背景知识”,除此之外,教师还应关注生活,从生活为背景引领学生学习物理、运用物理,将生活作为“背景知识”,引领学生在生活中积累经验,达到学以致用的效果,促使学生在运用物理学知识与技能中提升认知高度[5].如在“电流和电路”这部分内容教学之后,教师可以鼓励学生完成“电路发明”的作业,通过作业布置的方式引领学生进入到科学发明的活动中,学会运用所学知识与技能完成科学创新与创造任务.又如,学习“光现象”之后,教师可以创设这样的情境:某游乐园想要在六一儿童节当天举办活动,在这一天到园内游玩的小朋友都可以免费获得一个万花筒,但是在采购时遇到的问题,万花筒被抢购空了,于是园区的工作人员想要自己动手制作万花筒,请你帮他们出出主意,并完成万花筒制作的任务.学生们在此次任务完成中需要运用到光现象知识,并利用透明玻璃片、彩珠、镜筒、套筒、磨砂玻璃片等材料,并排放置镜片,保证镜片之间的间距为2 mm,用胶带固定好镜片,并组成三棱镜,用塑料保护膜套在镜片上,在镜子一端固定黑色套筒,在镜筒内放置硬纸条,固定小彩珠,将磨砂玻璃片安装在镜筒的顶端.在万花筒制作完成之后,学生们使用观察到的效果,检验实践成果的好坏,让学生在任务完成中获得成就感,感受到物理学的实用价值,形成物理学实践运用意识,能够在今后的生活中主动运用物理学知识解决问题.

总之,“背景知识”是物理课堂教学中的主要教学资源.教师应掌握“背景知识”与物理课教学整合的原则与途径,遵循科学性、适度性以及思想性原则,优化与创新教学方法.借助“背景知识”激活学生的物理学习热情,促使学生主动参与到科学实验探究中,形成敢于质疑批判的精神,助力物理核心素养的形成.