指向“科学态度与责任”培养的初中物理教学

摘要：在当今大力倡导课程思政、学科德育的背景下，亟须培养学生的科学态度与责任素养。以苏科版初中物理八年级上册《熔化和凝固》一课为例，说明指向“科学态度与责任”培养的初中物理教学策略：引导从经验常识到物理概念的转变，培养具身的科学本质观;改进实验凸显科学事实，培养实事求是的科学态度;勾连历史与现在的成就，树立科技强国的社会责任。

关键词：科学态度与责任;科学本质观;科学态度;社会责任;《熔化和凝固》

纵观当前的中学物理教学研究，不难发现，对“科学态度与责任”及其培养的研究还没有引起足够的重视。正如张海龙老师在《中学物理教育教学研究报告（2016—2020年）——基于人大复印报刊资料的转载数据》一文中所指出的：“比之物理核心素养的前三个维度，‘科学态度与责任’这一维度的研究较为匮乏，在当今大力倡导课程思政、学科德育的背景下，应高扬学科育人，深入挖掘物理学科育人价值，并探索其实践路径。”“科学态度与责任主要包括科学本质观、科学态度、社会责任等要素。”本文以苏科版初中物理八年级上册《熔化和凝固》一课为例，阐述指向“科学态度与责任”培养的初中物理教学。

一、引导从经验常识到物理概念的转变，培养具身的科学本质观

科学就是运用范畴、定理、定律等思维形式反映现实世界各种现象的本质和规律的知识体系。科学本质观是人们对科学本质属性的正确认识。在具体教学中，可设计适当的学习活动，让学生通过亲身体验，从经验中概括事物的共同属性，实现从经验常识向物理概念的转变，具身感知科学本质。

《熔化和凝固》一课引入时，教师先让学生做了一个小实验：将一个看上去跟平时家用汤匙一样的金属汤匙（由金属镓制成，熔点只有30 ℃）放入盛有热水的玻璃杯中。学生惊奇地发现：固态汤匙变成了液态的，并沉入水底（如图1所示）。教师顺势提出问题：这是什么现象？为什么会发生这一现象？学生在思考问题的同时，又会发现：随着水变冷，液态汤匙又变成固态的了。教师追问：这又是什么现象？为什么会发生这一现象？这样奇特的体验能够激发学生探究的欲望，帮助学生形成熔化和凝固的概念，也为后面学习“熔化需要吸热、凝固需要放热”做了铺垫。

让学生猜想熔化是否需要吸热时，可让学生手握冰块，体验冰的熔化过程。学生感受到，在冰变成水的同时手变凉了。基于这样的体验，学生猜想熔化可能吸热，再设计实验来验证猜想。具体设计如下：用水浴法加热冰或烛蜡，用2支温度计分别测量烧杯中水的温度、试管中冰或烛蜡的温度，发现熔化过程中烧杯中水的温度高于正在熔化的冰或烛蜡的温度。由此，学生可分析得出熔化过程需要吸热这一结论。这样的教学设计，引导学生从经验中概括事物的本质属性，使学生更深入地理解所学的知识，培养学生从物理学视角观察事物的能力，把所学知识与实际情境结合起来，解决日常生活中的物理问题，形成初步的物理观念和科学本质观。

二、改进实验凸显科学事实，培养实事求是的科学态度

物理是一门以实验为基础的自然科学课程。实验在初中物理课程中有着非常重要的地位，可以帮助学生从物理学的视角认识自然，解决相关实际问题，初步形成科学的自然观，形成正确的科学态度和价值观。而有些实验受一些主客观条件的限制，现象或效果不太理想。教师在平时的教学中，如果不尊重实验事实，不重视证据的收集，不经过严密的科学论证，而将实验结论强加给学生，则不仅不能发挥实验应有的作用，还会对学生产生不良的影响，削弱实验的地位，阻滞学生科学态度的形成。为此，教师在进行教学设计时，要对实验进行优化设计，提高实验的效果，凸显科学事实。

对于晶体熔化实验，不同版本的初中物理教材所选择的晶体不尽相同，加热的容器和加热方式也有差异。苏科版教材选择的晶体更是经历了从萘到海波再到冰的变化，加热方式也从酒精灯直接加热改进为水浴法加热。但在实际操作时，由于无法做到使冰受热均匀，冰熔化过程中温度计的示数仍不是固定不变的，而是有小幅上升的。如果将出现这一现象的原因说成是实验误差，则是不科学的;就此得出晶体熔化过程中温度不变的结论，学生也是不信服的。这不利于培养学生实事求是的科学态度。

本实验难以成功的原因是试管中碎冰各部分受热不均匀，出现部分冰开始熔化时还有部分冰未达到熔点，或者部分冰已经熔化结束开始升温时还有部分冰还没有熔化等现象，造成熔化过程中温度计示数的变化。为了使碎冰各部分受热均匀，可用一块易拉罐的铝片外壳将温度计的玻璃管包住（露出玻璃泡）。实验时将碎冰装在试管中，再将特制的温度计放入碎冰中（如图2所示）。这是利用铝片良好的导热性能，使靠近温度计的碎冰块受热均匀。实验中，各部分碎冰的温度几乎同时达到熔点;在冰熔化的过程中，温度计的示数几乎不变。

教师在平时的教学中，对一些现象或效果不太理想的实验要想方设法加以改进。凸显科学事实既能消除学生的疑惑，降低学生进行科学论证的难度，还能培养学生实事求是的科学态度;同时，也能潜移默化地培养学生的质疑精神和创新能力。

三、勾连历史与现在的成就，树立科技强国的社会责任

平时的物理教学要注重时代性，加强与生产生活、社会发展及科技进步的联系，凸显我国古代与现代的科技成就以及我国在物理学发展史上的贡献，引领学生增强文化自信，树立科技强国的远大理想和社会责任。

在知识应用环节，教师播放视频再现我国古代在铸造技术方面的成就——商代中期已使用锡青铜和铅青铜两种合金进行铸造，后母戊鼎是世界上至今发现最重的古代青铜器。这表明了中国古代青铜器铸造技术的娴熟与先进。

接着，在拓展延伸环节，教师播放“天宫课堂”的“冰雪实验”视频：透明的液球飘浮在空中，王亚平用一根小棍点在液球上，球瞬间开始“结冰”，几秒钟就变成雪白的“冰球”，但实际摸上去是温热的。视频播放结束后，教师介绍：“‘天宫课堂’”是三位航天员在我国自主设计的空间站中进行的太空授课，采取天地协同互动方式开展，由中央广播电视总台面向全球进行现场直播，被誉为‘科普太空版，直播天花板’。这说明，我国的航空航天技术已处于世界顶尖水平。”最后，教师引导学生思考：它是不是凝固过程？如果不是，它与凝固过程有什么异同？请学生课后查阅资料了解相关知识。

这两个案例，介绍了我国古代和现代在科技上的成就，能够激发学生的民族自豪感和实现中华民族伟大复兴的社会责任感。

在初中物理教学中，教师可以从科学本质观、科学态度和社会责任等方面有针对性地设计情境和问题，助力学生的科学态度与责任素养落地生根，实现课程培养核心素养目标的全面落实。