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摘 要：加强科学本质教育在当下高中物理教育教学中迫在眉睫，关系到新课程标准的贯彻与 实施，高中物理教学加强科学本质教育，必须通过充分挖掘教材、物理学史中的相关素材，加强科学 探究教学、注意严密性和逻辑性培养、开展 STS 教育等策略实施.
关键词：高中物理,科学本质,实施策略
2017 年版 2020 年修订的《 普通高中物理课程 标准》指出，学科核心素养中的“科学态度与责任 ” 维度主要包括科学本质、科学态度、社会责任等要 素 [1] , 科学本质是“科学态度与责任”中重要组成部 分，而科学本质教育在高中物理教育教学中长期没 有得到重视.一方面，教师认为学生只要掌握了物理 知识也就掌握了科学本质，不需要专门强调科学本 质问题;另一方面，由于高考不会单独考查科学本质 问题，所以学生在学习过程中也就不会重视科学本 质方面的学习，这两方面的片面认识严重阻碍了学 生“科学态度与责任”这一重要核心素养的形成与 发展.加强科学本质教育在当下高中物理教育教学 中迫在眉睫，关系到新课程标准的贯彻与实施，为了 适应新课标要求，本文就高中物理教学如何加强科 学本质教育提出如下实施策略.
1 充分挖掘教材中的相关素材，提高学生对 科学本质的认识
教材是学生学习物理知识的重要课程资源，是 教师展开教学的重要参考，教材在呈现物理知识的同时，也呈现了大量与科学本质有关的素材，教师必 须挖掘与科学本质相关素材，并加以整合，对学生进 行科学本质教育，提高学生对科学本质的认识.
如在“力与运动 ”的教学中，先对运动学中速 度、加速度概念进行学习，然后对力的相关概念进行 学习，再学习牛顿运动定律，体现了物理知识的建构 性.科学是为了发现自然界的客观规律，但发现的过 程不是单纯对客观世界进行真实的描述，科学是解 释自然的一种尝试，在教学中教师必须让学生明白 概念与概念之间的内在联系，以及每个概念在知识 结构中的位置和作用;又如，关于牛顿第二定律，教 科书中是这样表述的，从“ 物体加速度的大小与所 受的合外力成正比，与物体质量成反比”，得出 F = kma , 若定义力的单位 1 牛顿为使质量为 1 kg 的物 体产生 1 m/s2 加速度，则系数 k = 1 , 从而牛顿第二 定律的数学表达式为 F = ma , 这说明通过对力的单 位的定义不同，式中的比例系数 k 值也就不同，牛顿 第二定律的表达也就不同，体现了物理知识的非固 定性;再如在万有引力定律的教学中，教材中谈到牛 顿得出了万有引力定律后，猜想地球对月球的引力
了地球对月球的引力也属于万有引力，通过教材中 “ 月—地”检验的挖掘，让学生明白物理知识的“ 可 论证性”，同时牛顿的“月—地”检验，将地球对地面 物体的引力、行星对卫星的引力统一起来，让学生明白 科学知识的形成发展是知识系统不断统一的过程.
2 充分挖掘物理学史中的相关素材，提高学 生对科学本质的认识
物理学的发展是人类不断认识和探索物理世界 的现象、特征、规律和本质的过程，物理学史中蕴藏 着大量科学本质素材，在教学中，教师可根据教学内 容呈现相关物理学史知识，让学生在了解物理学史 的同时，接受科学本质的教育.
如在中子的发现教学中，可介绍如下物理学史 知识：1919 年卢瑟福用 α 粒子轰击氮原子而发现了 质子，并预言了中子的存在;1930 年德国物理学家 发现用 α 粒子轰击金属铍时，产生一种穿透力很强 的射线，当时他们认为这是一种高能的 γ 射线;1932 年约里奥 ·居里夫妇重做了该实验，他们惊奇地发 现用这种射线去轰击石蜡时，竟能从石蜡中打出质 子来;查德威克也马上重做了该实验，根据相关的数 学计算证实了中子的存在.作为卢瑟福的学生查德 威克能根据导师的预见敢于打破常规、破除传统思 想的束缚，最终发现了中子.而约里奥 ·居里夫妇虽 然已经遇到了中子，却坚信射线是 γ 射线，而与中 子的发现失之交臂.通过物理学史知识的介绍，学生 在了解这段有趣的物理学史的同时，也深刻地体会 到了物理学具有预见性这一重要的科学本质.
物理学的发展过程中，有些物理学史知识是很 有教育价值的，在教学中如果对这样的史实简单呈 现给学生，往往达不到教育学生的目的.如果对这样 的史实进行深度加工和挖掘，不但可以提高学生的 思维能力，而且还可以大大提高学生对物理学科科学本质的认识.
3 在科学探究教学中让学生认识科学本质
科学探究的本质具有实证性、归纳性、创造性、 预见性.例如在“ 验证牛顿第二定律”实验中，要求 学生测量大量的数据去证实牛顿第二定律的成立， 这就要求学生按“ 平衡摩擦力、小车质量远大于沙 和沙桶质量”实验条件进行每一步骤实验，并精确 测量相关数据，在获得大量数据后，利用数学归纳、 图像的分析得到正确的结果.在本实验中由于器材 的精密度不够等原因往往造成实验不成功，这就要 求教师要引导学生要有证据意识，实验中所有的行 为都必须围绕着实验条件和精确测量数据这个中 心，引导学生对于在实验中出现的问题进行分析，并 加以修订.通过实验教学培养学生对科学探究本质 中实证性和归纳性的理解.
科学探究的本质具有创造性，笔者在分组实验 “ 测量光的波长”教学中，由于实验仪器使用年限较 长，仪器的破损率、故障率高，有的光具座松动，有的 单缝和双缝严重不平行，有的小灯泡的接线断开，等 等.笔者原以为学生完成实验的成功率会很低，于是 课前告知学生仪器的坏损情况，要求学生要认真完 成实验，并指出实验的关键是能调试出干涉条纹.在 实验过程中，面对破损严重的仪器，学生做实验的热 情反而很高，不少学生把损坏的器材东拼西凑，有的 学生对实验器材进行必要的维修，并不断地探究和 讨论问题，结果全班学生完成实验的成功率很高;有 些学生实验调试成功后异常兴奋，尝到了实验成功 的喜悦.教师抓住这个教学契机对学生进行表扬和 鼓励，同时指出，在真实的科学实验研究中，往往仪 器都不是现成的，实验的方法也不是事先预设好的， 科研人员要在实验过程中不断改进实验仪器，不断 优化实验方法，才能取得实验成功.学生在做分组实 验时，在器材不太完备的情况下，教师如果能正确引 导，反而更能激发学生科学探究的欲望，更能让学 生体验到科学探究的创造性和创新性，从而实现更 高的教学价值.
4 教学中注意严密性、逻辑性培养，提高学生 对科学本质的认识
物理学是一 门严密性、逻辑性很强的自然科学， 在平常的教学中，我们发现学生主观臆造、凭空想 象、缺乏严密性和逻辑性的例子比比皆是，这些不良 的学习习惯往往给学生的学习造成巨大困难，同时 也大大阻碍了学生对科学本质的认识，所以在教学 中教师要注意克服学生的不良习惯，注意培养学生 的严密性和逻辑性.
为了解决实际物理问题，人们往往从实际物理 情境中抽象出物理模型，在解决问题过程中，如果不 注意这些模型的理想化条件，就会错误百出.如在单 摆的教学中，单摆作为理想化模型，有严格的理想化 条件，如果实际摆摆中不能满足单摆的理想化条件， 则不能用单摆的知识来处理.
在解决实际物理问题时，人们往往从某一特定物 理条件下得出结论，然后应用到不同的实际情境中，这 样可以使解决问题简单化，但是如果把结论随意应用 到不同条件下的问题情境中，就会出现严重错误.
例题 在如图 1 所示理想变压器电路中，线圈 匝数比 n1 ∶ n2 = 2 ∶ 1 , 分别接有相同的两只灯泡 A 和 B , 若在 a、b 间接正弦交流电源，电源电压为 U , 求 B 灯两端电压是多少.
错解 设 B 灯电压为 Ux 、电流为 I , 则变压器输 入端的电压为 2Ux , 根据变压器原、副线圈的电流与 匝数成反比，原线圈电流为 0. 5I ,A 灯电压为 0. 5Ux , 根 据 0. 5Ux + 2Ux = U, 解得 B 灯电压为 Ux = 0. 4U.
错因分析：错误原因在于学生认为电源电压等 于 A 灯电压与变压器输入电压之和.在直流电路 中，串联电路的总电压等于各部分电路的电压之和， 而在交流电路中，电阻与线圈或电容器串联时，总电压不等于各部分电路的电压之和.
在教学过程中，教师应注意培养学生对物理问 题的科学分析能力和逻辑推理能力，以提高学生对 物理学具有逻辑性这一科学本质的认识.
5 加强 STS 教育，提高学生对科学本质的认识
STS 教育，即“科学—技术—社会”教育，它 强调科学教育应该密切联系人类的现实生产和生 活，强调应该使学生了解科学技术在生产和生活中的 应用，并形成对科学、技术和社会的正确态度.根据 STS 教育的理念，物理教学要重视情境创设，重视学生的学 习体验.物理学的概念和规律是建立在科学家对物理 现象观察基础之上，并经过物理实验论证而得出的，物 理学的概念和规律又要在实际应用过程中进行检验和 完善，最终形成全面、系统、相对稳定的结论.
在进行物理概念、规律的教学时，应根据学生已有的认知和经验，列举各种生活实例，让学生在丰富感性认识的基础上，再进一步对知识进行归纳与总结.如在《 力的分解》 教学中，教师应当呈现给学生生活中大量力的分解 实例：如石拱桥的结构、斜面上的物体、各种物体的 悬挂方式等，在此基础上得出力的分解必须按实际 作用效果进行;同时让每个学生按如图 2 所示做“感 受力的作用效果”实验，让学生体验细线对中指的拉 力、杆对手掌心的压力，以加深学生对“力的分解必须 按实际作用效果进行”的理解.
在 STS 教育教学时，老师要适时向学生强调科 学本质来源于实践，应用于实践，任何科学都离不开学 生自己的亲身实践，鼓励学生在学习中要勇于实践.
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 2020 年修订)[ M] . 北京：人民教 育出版社，2020 .
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