物理核心素养培养

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  摘 要:《普通高中物理课程标准(2017版)》指出:物理学科核心素养包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”和“科学态度与责任”四个方面.物理观念是基础,科学思维是灵魂,科学探究是核心,科学态度与责任是关键.物理课堂教学实施过程,教师往往重视前三方面的素养培养,容易忽略“科学态度与责任”这一方面.本文从物理课堂教学入手,阐述在课堂实施过程如何培养学生的科学态度与责任素养.
  关键词:科学本质;科学态度;科学责任
  文章编号:1008-4134(2019)13-0038 中图分类号:G633.7 文献标识码:B
  作者简介:陈佳旭(1988-),男,广东揭阳人,本科,中学一级教师,研究方向:高中物理学科教学.
  “科学态度与责任”是指在认识科学本质和认识科学·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.“科学态度与责任”主要包括科学本质、科学态度、科学责任等要素.本文以“示波器的原理”一课作为教学实例,阐述如何在课堂教学上引导学生认识科学本质、树立科学态度、培养科学责任感.

1 追溯原理,认识本质


  示波器是“带电粒子在电场中的运动”的典型应用,示波器的结构如图1所示.

  從金属丝产生的电子通过电子枪加速后获得速度,进入偏转电极,最后打在荧光屏上.教师引导学生,运用已学带电粒子在电场中的运动规律知识,推理得出粒子在电场中的偏转量l与U成正比.当偏转电极之间未加电压,电子束从电子枪射出后沿直线传播,打在荧光屏中心,产生亮斑.偏转电极加上待显示信号电压后,出射电子束产生偏转;偏转电极通常接入仪器自身产生的锯齿形电压(图2),称为扫描电压.施加扫描电压后,电子束产生偏转;扫描电压与信号电压周期相同时,荧光屏产生稳定图象.依据科学理论,建立偏转的物理模型,是一个从观察到推论的过程,体现科学本质教育中的主观性和创造性.

2 探索分析,树立态度


  剖析原理时,由于信号电压扫描电压同时作用,导致电子在三维空间偏转.学生在学习过程,无法理解扫描电压的作用,无法想象电子运动轨迹,无法理解最终形成的稳定图象.教学实施过程中,教师应该从问题入手,引导学生运用计算机的数据分析功能,分析运算,生成图象.
  图3是扫描电压的图象,图4为待测电压的图象.利用计算机画出图象后,可将两幅图象合成,得到x轴偏转量和y轴偏转量对应的图象(图5).

  教师可引导学生改变扫描电压的周期.扫描电压周期调整为2倍、12倍后,得到的图象如图6所示.
  此时教师可以通过问题引导,思考扫描周期T1=12T倍,相同时间T可完成两次扫描,结合分析数据得出结论.若扫描周期T2=2T,图象只存在x负半轴区域,因为0~T时间扫描电压一直为负值.
  学生通过运用计算机技术,自主描绘示波器图象,分析图象.基于证据和逻辑,实事求是进行学习和研究,能够帮助学生形成严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度.

3 拓展交流,培养责任感


  现代科技的发展不仅仅为我们的生活带来了很大的益处,也为我们平时的教学提供了丰富的素材.我们在生活中要积极关注科学、技术、环境的联系,挖掘教学资源,优化教学内容,努力体现物理教学立德树人的作用.
  示波器在军事、科研、教育、通讯等方面皆有重要的作用.学生在认识原理、探索分析之后,教师可展示示波器在各领域的使用图片,帮助学生认识:通过示波器,可测定各类电路波形,包括形状、幅度、频率、相位及波形比较.引导学生进行知识拓展,分组使用计算机分析制作余弦波、方波、锯齿波,进一步激发学生的好奇心和求知欲.得出成果(如图7),与同学合作交流.

  课堂学习的拓展有利于加深学生对物理知识的理解,了解科技发展现状与趋势,认识科学·技术·社会的关系,培养学生的社会参与意识和社会责任感.
  “科学态度与责任”核心素养的形成是一个长期的过程,需要教师在课堂教学过程中,引领学生认识科学的本质以及科学·技术·社会·环境关系,形成科学态度、科学世界观和正确的价值观,为做有社会责任感的公民奠定基础.

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)[M].北京:人民教育出版社,2018.
  [2]林崇德.21世纪学生发展核心素养研究[M].北京:北京师范大学出版社,2016.
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  [5]田成良.厘清物理学史 认识科学本质[J].中学物理,2018,36(03):10-12.
  (收稿日期:2019-01-13)
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