试论HPS理念下的物理课堂设计

徐建荣

HPS教学思想的基本内容是通过对历史、哲学、社会学科的知识整合，达到提升课程教学内容的丰富性，增强学生的科学意识，帮助学生深刻理解科学本质的教学目的。采用HPS教学思想完成物理学科教学任务，可以分别从课程规划、史料采选、科学研发过程等视角，进行学科知识融合，采取史料展示、知识讲解、学生交流等形式，提高教学效果。比如，采用HPS教学思想完成“伽利略对自由落体运动的研究”这一知识点的课堂设计，就顺应了学生知识接收的实际需要，可以显著增强学生对科学知识的掌握程度。

一、确定教学任务

（一）物理学科教学标准

普通高中给出的物理学科教学标准中要求教师借助科学史料，提升学生对实验科学形成环境的认知程度，明确物理实验的学习意义，为物理学科发展奠定基础。同时，采取资料查阅的方式，可以辅助学生学习运动、落体相关概念，促进学生正确认知探究物体运动的实验方法。

在讲解自由落体这一知识点时，让学生在历史资料中学习物理现象的研究方法，感受物理实验的重要性，逐步形成物理意识，可以帮助学生以物理思想解决问题，增强学生的社会适应能力。因此，物理教师在进行课程讲解时，可以以学科素养为核心，加强学生的物理思维塑造，从而完成物理教学目标。

（二）HPS理念下的课程教学流程

1.自由落体的课程学习，便于学生正确看待生活中的物理现象，使其能够用物理思想解释生活现象，比如，判断物体下落速度的影响条件，知道自由落体运动的物理特点等。

2.以事实为基础、以实验验证为科学推理方法，验证亚里士多德物理猜想的准确性，塑造学生的科学意识，使其能够对固有事物、理论形成辩证思想，在实验验证的过程中，获得具有科学性的理论结果，锻炼学生的物理实验操作能力。

3.在物理学科教学过程中，渗透物理学科核心素养的教学，以物理现象、物理规律的探究活动为主体，进行问题设定、现象验证、物理知识解释、物理现象交流等。比如，在自由落体课程教学过程中，设定问题“物体下落的原因”，假设“万有引力”，进行落体实验，对问题进行解释，让学生交流表达自由落体的现象，以完成课程探究学习，增强学生对生活中物理现象的理解能力。

4.在实验完成时，让学生回顾自由落体相关历史资料，便于学生认知科学知识的重要性，使学生形成崇高的科学探究思想。

（三）自由落体教学任务分析

教材中对自由落体运动过程给予了诠释与推理，同时添加了伽利略科学现象研究的过程，以塑造学生的科学意识，使其以崇高的科学探究思想，进行物理知识学习。其中粤教版教材侧重于展示物理实验研究过程，便于学生自主进行落体运动实验，进而获得课程知识。在自由落体教学任务中，结合课程教学标准，侧重于物理现象的探究、科学实验的验证。在课程预习阶段，学生基本掌握了自由落体的物理运动规律，清晰认知了客观事物的运动特点。在课程教学过程中，展现自由落体运动的现象，结合物理实验探究方法，完成与物理史料的融合，可以拉近学生与科学家之间的距离，感受科学探究验证的不易，增强学生的科学知识学习能力。

二、融合HPS教学思想的教学方法

（一）导课设计

教师进行落体运动物理知识讲解时，设计的导课思考问题应以开放性问题为主，比如，可以让学生总结物理研究思路，学生在进行自由交流与解答后，通常可以轻松地给出“现象观察、现象分析、物理规律归纳”的研究思路。教师在进行导课设计时，适当补充史料，可以帮助学生掌握知识研究的背景情况，便于学生归纳总结物理现象。观点提出初期，受到物理研究条件的限制，展现出了科学家观点的先进性，便于学生对亚里士多德观点形成辩证认知，同时有助于增强学生物理知识的验证能力，促使学生养成以物理知识解决生活问题的科学习惯。

（二）新课引导

1.问题引导

教师在进行课程讲解时，需要引导学生思考伽利略反证观点的正确性，解析亚里士多德观点内在的冲突性，由此让学生思考两个科学家观点的客观性，让学生自由查阅史料，佐证自己对两位科学家观点的认识。并在学生查询完史料后，给出亚里士多德观点成立的条件，结合学生结论，采取反证法验证。

在问题设计过程中，史料知识、观点反证，均是HPS教学思想的表现形式。在课程问题引导过程中，学生通过查阅、学习史料内容，可以对伽利略反证观点进行补充，同时推翻亚里士多德的观点。这样，学生既能够领会到伽利略对原有观点的质疑精神，端正自身的学习态度，又可以在史料的学习中塑造优质的物理学科素养。

2.验证假设

在完成史料学习的基础上，进行物理运动的数学分析，以理论视角验证物理运动猜想。依据伽利略反证思想的假设：由静止开始做匀加速直线运动的物体，产生的运动距离的比值与所用时间平方的比值相等。

通过数学分析与推导，成功佐证了伽利略物体运动思想的正确性。

以物体实际运动现象为指导，借助数学推导方法，验证理论观点的正确性，能够客观诠释各物理因素之间的关系，以量化形式呈现物体运动特点，提升学生对自由落体相关知识的理解，展现物理知识探究过程的严谨性，塑造学生优质的科学研究思想。

3.现象观察

对自由落体进行实验观察，可以引导学生深入思考所学知识。教师需要准备实验道具，包括小球、斜面演示器等，让小球在斜面演示器表面自由运动。借助此实验现象，向学生证实：当物体运动所在斜面角度不大時，在斜面缓冲作用下，运动时间间隔较小，难以对其进行精准测定。从实验精准性的视角考虑，改进实验方法：将自制轨道均分为三份，对小球落体运动进行时间记录，截取三等分节点对应的时间点，让学生进行数据分析，借助实验验证数学分析结果的正确性。

在此基础上，对小球重量、斜面倾斜角度进行调整，再次进行落体实验，验证数学分析结果与物体运动实验现象的一致性。比较不同实验条件下发生的实验现象，让学生自行开展对比分析，获得实验结论，助力学生熟练掌握加速度与斜面倾斜角的相互关系。

在此教学环节中，教师通过改变实验变量，比如斜面倾斜角度、小球重量，让学生自主观看实验现象，同时在物体运动时间测量数据的辅助下，验证物体运动数学分析结果的正确性，展现物理现象研究过程的学习价值。

（三）课程巩固

在完成数学分析、实验发现之后，教师对自由落体课程各个知识点进行梳理，以提升学生知识掌握的系统性，同时巩固课程学习内容，让学生对物理学习形成较高兴趣。在课程巩固环节中，重新引入更为全面的物理史料，对历史人物、研究过程进行归纳梳理，便于学生整合所学知识，对科学历史形成全新认知，冲破固有思想局限，深入感受物理科学知识的力量，形成优质的物理科目学习素养。

在课程讲解结束后，布置作业以验证课程学习效果，对后续教学设计、HPS教学思想融合形成反馈，逐步完善物理教学设计，以提升物理教学工作平稳发展，助力学生熟练掌握物理知识。

三、教学反思

以HPS教学思想为理论依据，加强描述资料在课程中的应用，以科学验证、数学分析为出发点，提升物理课程设计效果，促使学生以辩证思想学习物理知识，增强学生对物理现象的理解能力。与此同时，在物理教学中引入史料，应结合教学任务的实际需求，进行教学设计优化，逐步塑造学生的物理学习观，从描述性资料、实验观察、数学分析等多个层次，全面增强学生的物理学习能力。