論教學(xué)實踐中如何培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)

陳開永

【摘要】? 中學(xué)物理學(xué)科中含有豐富的科學(xué)方法：類比法、比較法、模型法、推理法、猜想法、假設(shè)法、觀察與實驗法等。文章以高中物理選修3–1內(nèi)容為例，運用多種學(xué)科方法培養(yǎng)物理學(xué)科四大核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】? 物理方法 核心素養(yǎng) 課堂教學(xué)

【中圖分類號】? G633.7? ?? ? ? ? ? ?【文獻標識碼】? A ? ? 【文章編號】? 1992-7711（2020）15-149-01

物理學(xué)的知識、方法、思想的教育以及物理觀念、物理科學(xué)精神的教育是完整意義上的“物理教育”。教師要注重物理學(xué)科方法培養(yǎng)，靈活運用物理學(xué)科方法進行課堂教學(xué)活動。

一、運用類比法、比較法培養(yǎng)物理觀念素養(yǎng)

物理觀念是關(guān)于物質(zhì)、運動與相互作用、能量等的基本認識，是物理概念和規(guī)律的提煉和升華。教師要注重課堂教學(xué)，讓學(xué)生形成正確物質(zhì)觀念，深刻理解物理概念，熟練掌握物理規(guī)律及應(yīng)用，達到提升學(xué)生的物理觀念素養(yǎng)。

（一）用類比法引入物理概念

類比法是找尋兩個或兩類研究對象的相似點進行比較分析。如“電場及場強E”和“磁場、磁感應(yīng)強度B”概念教學(xué)，可類比重力場的知識來學(xué)習(xí)，讓學(xué)生領(lǐng)悟到E是描述電場性質(zhì)的物理量，其大小與F、q無關(guān);B是描述磁場性質(zhì)的物理量。又如“電勢與等勢面”學(xué)習(xí)可類比物體在重力場中情況，建立電場中“電勢”概念;可見，教師通過類比法教學(xué)，讓學(xué)生深度理解物理概念，促進物理觀念素養(yǎng)的提升。

（二）用比較法闡釋物理規(guī)律

比較法是找出研究對象間的共同點與差異點的思維過程和方法。如在“庫侖定律”教學(xué)中，對靜電力與萬有引力進行比較，讓學(xué)生明晰兩個物理規(guī)律的異同點，明確規(guī)律的適用條件，使學(xué)生理解物理規(guī)律，體會自然規(guī)律的多樣性與統(tǒng)一性。又如探究“帶電粒子在電場中的運動”，采用與平拋運動比較進行教學(xué)，比較恒力作用下的曲線運動來闡釋其物理規(guī)律。

教師運用類比法或比較法教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生積極思維，發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的異同關(guān)系，認識其本質(zhì)的差異，深度學(xué)習(xí)形成物理觀念。

二、運用模型法、推理法培養(yǎng)科學(xué)思維素養(yǎng)

（一）用模型法簡化物理問題

模型法根據(jù)研究問題的需要，通過創(chuàng)建物理模型，把物理現(xiàn)象本質(zhì)和內(nèi)在特性建構(gòu)起來的科學(xué)方法，如“點電荷”的教學(xué)，可以與質(zhì)點物理模型類比。再如“電場線”及“磁感線”等，都是模型化的處理，讓學(xué)生在物理概念形成過程中發(fā)展科學(xué)思維能力。

（二）用推理法訓(xùn)練學(xué)生思維能力

推理法是由幾個判斷為前提得出結(jié)論的思維過程。如“示波管的工作原理”的教學(xué)，教師創(chuàng)設(shè)物理情境，先讓學(xué)生分析電子在電場力作用下的運動情境，推理得出電子運動過程的相關(guān)表達式，用動力學(xué)或能量觀點求出加速階段電子的末速度，后分析電子進入偏轉(zhuǎn)電極中做類平拋運動，問題得以解決。又如“磁場對運動電荷作用”教學(xué)中，先作出猜想：磁場對運動的電荷有力的作用，并建立物理模型，推導(dǎo)出洛倫茲力公式;使學(xué)生掌握知識的來龍去脈，形成較完整的知識體系。

教師要創(chuàng)設(shè)問題情景，引發(fā)認知沖突，啟迪學(xué)生思維，鼓勵質(zhì)疑精神，在探究問題中理解知識、領(lǐng)悟方法、發(fā)展能力，提升學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)。

三、運用猜想法、假設(shè)法培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)

科學(xué)探究是基于問題解決的有效教學(xué)。教師要靈活運用猜想法、假設(shè)法引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用猜想、假設(shè)、思考、實驗、論證等方法來發(fā)現(xiàn)、解決問題。

（一）用猜想法激發(fā)學(xué)生探究意識

牛頓說“沒有大膽的猜測，就沒有偉大的發(fā)現(xiàn)”。萬有引力定律發(fā)現(xiàn)正是經(jīng)過科學(xué)的猜想和嚴密的推理得出來。探究活動要以實驗為依托，在合理猜測與假設(shè)的基礎(chǔ)上，模擬科學(xué)家解決問題的思想與方法。如“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗教學(xué)中，通過創(chuàng)設(shè)實驗情境，讓學(xué)生產(chǎn)生認知沖突，引發(fā)猜想：燈泡的電阻到底是如何改變呢？在實驗設(shè)計、動手實驗、處理數(shù)據(jù)、分析實驗結(jié)果等探究活動過程中，學(xué)生的創(chuàng)新意識與實踐能力得到訓(xùn)練提升。

（二）用假設(shè)法引導(dǎo)探究過程

假設(shè)是在猜想的基礎(chǔ)上，憑借觀察和實驗，依據(jù)已知科學(xué)理論對問題進行假設(shè)性分析。如“電阻”教學(xué)，先通過創(chuàng)設(shè)問題情境，假設(shè)出影響導(dǎo)線電阻的因素，然后采用控制變量法設(shè)計、制定實驗進行探究驗證。又如“電容器 電容”這節(jié)課，為探究平行板電容器電容大小的決定因素，作出假設(shè)再進行驗證得出：電容大小與兩板間距、兩板正對面積、兩板間介質(zhì)有關(guān)且成比例。這樣通過引導(dǎo)學(xué)生探究，激發(fā)思維，體檢科學(xué)探究過程，培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)。

四、注重運用觀察與實驗法，提升“科學(xué)態(tài)度與責任”素養(yǎng)

科學(xué)態(tài)度與責任素養(yǎng)，主要包括科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、社會責任等要素。

科學(xué)本質(zhì)是以邏輯論證假說和設(shè)想的合理性;觀察與實驗法是揭示科學(xué)本質(zhì)的基本方法。如探究“帶電粒子在磁場中的運動”，先通過演示儀器讓學(xué)生觀察：①當沒有磁場作用時;②加上磁場，讓電子垂直射入磁場時;③讓電子不垂直射入磁場時。觀察三種情況下電子運動軌跡，討論交流：電子為什么會做圓周運動？向心力由誰提供？什么情況下電子做螺旋運動？最后總結(jié)升華內(nèi)化知識。所以，教師要注重運用觀察與實驗法，引導(dǎo)學(xué)生正確認識科學(xué)本質(zhì)，在尊重實證中學(xué)會進行批判與思考從而形成科學(xué)態(tài)度，提升科學(xué)態(tài)度與責任素養(yǎng)。

總之，要注意從四個要素的整體性去理解物理學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵。物理觀念是其他核心素養(yǎng)的基礎(chǔ);科學(xué)思維和科學(xué)探究是關(guān)鍵能力;科學(xué)態(tài)度與責任是必備品格。四個要素相互依賴，共同發(fā)展。這就要求教師在物理課堂教學(xué)中要注重靈活應(yīng)用各種物理學(xué)科方法，發(fā)展學(xué)生的關(guān)鍵能力和必備品格，格物窮理，提升物理學(xué)科核心素養(yǎng)。