物理前沿知识与初中教学的融合探讨

刘靖雯　李仁文

摘要：初中学生在学习物理过程中通常会面临知识点难、内容枯燥进而缺乏兴趣的问题。物理前沿知识聚焦物理学重大发现，并对科技进步和人类发展做出重大贡献。物理前沿知识与初中物理教学相融合，不仅可以培养初中生的创新思维能力还可以增强学生科学探究意识，从而有效发展物理核心素养。本文基于初中物理核心素养的教学目标，将物理前沿知识融入初中物理教学，为初中物理教学提供教学设计案例参考。

关键词：物理前沿;科学素养;创新思维;中学教学

初中物理是继小学科学学习后学生第一次接触物理，物理学习注重科学归纳和逻辑思维，中学物理教学应当给学生日后接受新观点、新思想打好基础，做好铺垫，引导学生认识到物理学是一门发展中的科学。然而在过去很长的一段时间，中学物理教学偏重基础知识填鸭式地讲解与传授，对物理前沿知识的关注度不够，很多教师在教学过程中忽略了物理前沿知识的有机融入，学生学习物理知识时局限于书本，觉得物理知识难、内容枯燥，从而对物理学习兴趣不高，导致物理学习不好。2018年新课程标准提出了教学要基于科学观念、科学思维、科学探究、科学态度与价值物理的学科核心素养，中学物理教学要体现科学精神和科学态度等。因而越来越多初中物理老师意识到物理前沿知识在教学中有机融入不仅符合物理学科要求的教学目标，还能提高学生学习物理兴趣，促進教学效果。另外连年来中考试题中关于物理前沿知识的问题越来越多，这也使得物理前沿知识有机融入课堂教学愈发重要。诺贝尔物理学奖获得者杨振宁先生曾说过他在中学期间偶然在图书馆阅读到当时的物理前沿知识——量子力学，书中提出的新奇物理学观点提高了他对物理学的兴趣，这与他后来专攻物理学研究并取得重大成就有很大关联。这也说明了物理前沿在中学课堂中有机融入的重要性。本文通过教学案例设计将物理前沿知识有机融入课堂教学，为中学物理教学提供教学案例参考。

一、教学目标和学情分析

（一）教学目标

按照教学目标在知识与技能、过程与方法、情感态度价值观等方面要求，同时满足物理学科核心素养，教学目标可以分为以下三个方面：

运用科学方法，拓宽物理知识面，传授物理知识，培养学生物理思维。

物理课堂气氛活跃，学生兴趣高涨，培养学生物理意识，用发展的眼光看待物理知识的学习。

为社会培养有用人才打好基础、引导学生对物理前沿、科技发展树立正确的观念，对社会有责任感、形成正确的科学价值观。

（二）学情分析

初中物理是学生第一次系统地接触物理科学知识，初中学生具备的物理知识和认识比较浅显，主要停留在生活常识。初中生的年龄普遍集中在14岁上下，学生在该年龄段动手能力强，自主探究意识强烈，对于未知的物理世界表现出了极强的好奇心【4】。在日常生活中初中生对物理前沿知识比较陌生，如果在教学过程中融入相关物理前沿知识，通过充满趣味性的前沿知识引导，极易激发学生的想象力，加大中学生对物理学习的兴趣。

二、设计思路与具体教学设计案例

设计思路概括为：利用科学资源中科学家的研究过程、成果、验证实验以及其中蕴含的科学态度、价值观、人文精神和科学精神、物理思维，运用科学的方法将物理前沿知识与课堂教学有效结合，启发学生的物理探究意识，激发学生的物理学习兴趣，培养学生的科学探究能力，塑造学生的社会责任感。以下是根据物理核心素养所设计的具体教学案例。

教学案例设计1：解密“人造小太阳”——托卡马克

教学思路：利用人造小太阳——托卡马克成果创设情境，设计托卡马克为刺激物，吸引学生的注意力，在创设的情境中介绍前沿内容，然后再讲授课本的内容，再从托卡马克中的电流联系到超导。本案例是利用资源的研究成果，创设情境和刺激物，与研究成果联系，激发学生物理意识与思维。详见表1。

教学案例设计2：发现超强磁场新天体——先导望远镜

教学思路：从普通光学仪器望远镜到射电望远镜，再延伸到先导望远镜;普及射电望远镜用于探索宇宙起源的原理，再科普先导望远镜是最新科技发明。最后通过物理虚拟仿真做望远镜成像实验，让学生学习望远镜成像原理。教学方法运用到了问题讨论法、讲授法，物理科学方法是在了解了科学资源成果，进行实验探究活动，对具体的问题进行分析。详见表2。

教学案例设计3：小探头有大世界——超声波的医学应用

教学思路：本案例通过多媒体教学播放超声造影，让学生了解到超声波在医学领域的应用。讲授并阅读教材第49页信息窗，让学生交流并讨论得出超声定义和性质，培养学生团队合作，听取别人建议的学习习惯。通过分析各种超声科技的应用，观看科研视频，阅读课本，培养学生根据性质来分析讨论并总结，在交流讨论的过程中养成善于总结的学习习惯。详见表3。

四、结语

知识是发展的，科技是进步的，教师传授给学生的知识应该是发展的。每一次物理学的重大发现和发明都会推动科技进步，对人类的发展有着重大影响。在现代物理教学中，将物理学前沿知识有机融入初中物理教学当中，为传统物理课堂增添前沿元素，有利于培养青少年的创新思维能力，增强学生科学探究精神，推动初中生核心素养的发展。本文将物理前沿与中学物理教学相互碰撞，设计出具体教学案例，为中学物理教学提供了参考。

参考文献：

[1]张晶，刘静，陈凤妹，段炼，蒋晓霞，曹奇志.利用诺贝尔物理学奖资源促进物理教学的研究[J].大众科技，2021，23（1）：123-125.

[2]王歌.基于高中物理核心素养的教学目标设计的案例研究[D].上海师范大学，2019.

[3]谢皓忠.浅谈初中凸透镜成像规律的教学体会[J].小作家选刊：教学交流，2013（3）：2.

[4]卫娜，杨继庆，罗建，等.超声技术在医学领域的应用与发展[J].医疗卫生装备，2004，25（8）：2.

基金项目：合肥师范学院2022年研究生创新基金项目《物理学前沿知识融入初中物理课堂教学研究》，项目编号：2022yjs096。

作者简介：

刘靖雯（1998年4月），女，安徽合肥，合肥师范学院，硕士研究生在读，研究方向：学科教学（物理）。

李仁文（1979年10月），男，教授，硕导，主要研究方向：材料物理和物理教学。

基金项目：安徽省高等学校省级质量工程项目（项目编号2020kcszjxtd64）。