促进科学本质理解的教学路径研究
摘要：本轮新课程改革已将科学本质纳入高中物理学科核心素养体系，标志着我国对科学本质的认识已从理论层面上升到实践层面。如何将科学本质融入物理教学之中，是高中物理教师亟待探索的主题。从“轻重物体谁下落得快”这一古老话题入手，将科学知识回归于历史长河，显化教学内容的科学本质内涵，分析传统教学的不足之处，采用针对性的教学策略，让学生经历不断更新、不断完善的建构过程，探索促进学生科学本质理解的教学路径。
关键词：科学本质；课程改革；自由落体运动
中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1003-6148（2024）8-0010-3
《普通高中物理课程标准（２０１７年版）》提出以核心素养为课程理念和目标，将科学本质作为“科学态度与责任”维度的第一要素，指出要引导学生认识科学的本质［１］。科学本质作为科学教育的重要目标，受到越来越多的关注。然而，目前高中物理教师自身的科学本质观水平普遍不高，在科学本质教学中缺乏行之有效的策略。本文以人教版（２０１９版）高中物理必修一第二章第４节“自由落体运动”为例，从科学本质视角审视教学内容，综合运用多元教学策略，以期为科学本质教学的开展提供参考。
１科学本质与科学本质教学
随着科学的发展，人们对科学本质的认识不断深化。目前，有关科学本质的内涵仍有争议，但学者在基础教育领域对科学本质的认识基本达成共识，广受认可的有莱德曼提出的科学本质八个方面：科学知识的实证性、科学知识的主观性、区分观察和推理、理论与定律具有区别、科学方法的多样性、科学知识的创造性、科学知识的暂时性、科学受社会和文化的影响［２］。长期以来，众多学者一直主张将科学本质融入物理教学之中。国际研究表明，科学本质观具有内隐性、深层性等特点。国内黄晓等教授认为，促进科学本质理解的教学需要教师有意识地以科学本质观作为教学目标，将其作为一种“认知”方面的教学结果融入到教学过程中［３］。
２科学本质视角下的“自由落体运动”教学过程
“自由落体运动”是高中物理的经典内容，许多教师从不同角度对本课进行了大量探索。下面从科学本质视角重新审视教学内容，依据莱德曼提出的科学本质八个方面，以“自由落体运动”的教学过程为载体，显化各教学内容的科学本质内涵，分析传统教学的不足之处，采用针对性的教学策略，促进学生对科学本质的理解。
２．１科学源于问题
２．１．１教学内容：亚里士多德的观点
科学的萌芽由来已久，最早可以追溯到古希腊时期。亚里士多德最早研究落体运动，他认为人类知识的来源主要来自于经验，基于科学观察得出观点：“体积相等的两个物体，较重的下落得较快”。
２．１．２传统教学的不足
从科学本质视角审视教学内容，亚里士多德的观点是以反面结论的形式简单呈现在教材之中，加之后面学习牛顿运动定律时亚里士多德“物体的运动需要力来维持”的错误观点，学生容易将亚里士多德视为反面典型，不利于形成正确的科学本质观。
２．１．３教学策略：以物理学史为线索
以物理学史为线索，将亚里士多德的观点回归历史长河。诚然，亚里士多德的理论存在错误，并被后世伟大的科学家们进行了修正。但是，他是在经过了大量的观察、细致的总结、严谨的思考后，提出了在他那个时代最能解释人们日常生活中观察到的现象的理论。引导学生结合当时的历史背景正确评价亚里士多德的贡献，正是学生理解科学知识具有主观性、科学受社会和文化的影响等科学本质内涵的大好时机。通过该课教学，应该让学生认识到：科学始于问题，亚里士多德最早开始对落体运动开展研究；尽管亚里士多德的观点是错误的，但他开创了通过观察认识自然的科学方法；亚里士多德是古希腊最重要的哲学家之一，也是物理学的创始人之一。
２．２科学倚重思维
２．２．１教学内容：伽利略的质疑和研究
１６世纪末，伽利略对亚里士多德的观点提出质疑，他从逻辑的角度驳斥了亚里士多德的观点，认为“轻、重物体下落一样快”。伽利略大胆猜想，通过实验、数学推演、冲淡重力、合理外推、完美修正，进一步探明了自由落体运动的规律。
２．２．２传统教学的不足
从科学本质视角审视教学内容，教材叙述了伽利略通过逻辑推理的质疑过程，让学生充分感受了逻辑的力量，使学生能更好地理解“区分观察和推理”科学本质。可惜的是，“伽利略对自由落体的研究”内容在教材中通过“科学漫步”形式呈现，由于老师们更注重教材中正文内容的教学，寄希望通过学生自主学习领悟其中蕴含的科学本质显然比较困难。
２．２．３教学策略：以思维活动为中心
以思维活动为中心，重演知识的发生过程。还原伽利略的研究过程（图１），展现其科学方法及巧妙的实验设计，寻找证据支撑理论的观点，解释证据的有效性、局限性。通过该课教学，应该让学生明白：伽利略不仅得到了自由落体运动的规律，还开辟了一种新的科学方法—