物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的實(shí)踐對(duì)策

魏碧珠

摘? 要：物理學(xué)具有很強(qiáng)的“科學(xué)性”。許多學(xué)生的物理成績(jī)不佳，原因是學(xué)生沒(méi)有很好地掌握物理知識(shí)的邏輯關(guān)系和物理學(xué)習(xí)的關(guān)鍵思維。因此在物理教學(xué)的過(guò)程中，教師需要幫助學(xué)生有效形成物理概念，培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)習(xí)的關(guān)鍵思維和能力，使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，不斷形成良好的物理核心素養(yǎng)，進(jìn)而不斷提高學(xué)習(xí)效果。對(duì)物理學(xué)科而言，其核心素養(yǎng)主要表現(xiàn)在：促使學(xué)生樹(shù)立物理觀念、學(xué)會(huì)科學(xué)地思考、誘發(fā)科學(xué)探究意識(shí)、形成科學(xué)態(tài)度這四個(gè)方面。基于此，文章以概念建構(gòu)為契機(jī)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度素養(yǎng);以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為抓手，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新素養(yǎng);以探究過(guò)程為依托，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)方法素養(yǎng);以解決問(wèn)題為載體，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);物理教學(xué);科學(xué)思維

核心素養(yǎng)是指學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。換句話說(shuō)，是指學(xué)生在知識(shí)與技能、情感態(tài)度與價(jià)值觀等多方面的綜合素養(yǎng)。從學(xué)校教育的角度而言，學(xué)科課程教育是促使學(xué)生核心素養(yǎng)形成及發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)段。本研究聚焦于初中物理教學(xué)如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、科學(xué)創(chuàng)新、科學(xué)方法、科學(xué)思維等學(xué)科核心素養(yǎng)，并就該內(nèi)容進(jìn)行研究總結(jié)。

一、以概念建構(gòu)為契機(jī)，有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度素養(yǎng)

物理概念是物理課程內(nèi)容的基本元素，它是描述物理現(xiàn)象和物理規(guī)律的特殊語(yǔ)言，還是人們對(duì)物理事件進(jìn)行邏輯推理分析的依據(jù)。如果離開(kāi)了概念這個(gè)前提條件，人們將很難用簡(jiǎn)明的語(yǔ)言或簡(jiǎn)要的方法來(lái)描述物理現(xiàn)象和物理規(guī)律。因此，促使學(xué)生對(duì)物理概念的構(gòu)建是物理教學(xué)的重要過(guò)程，又是使學(xué)生形成科學(xué)態(tài)度的良好契機(jī)。

科學(xué)態(tài)度，是指人們從事科學(xué)活動(dòng)所表現(xiàn)出的行為傾向、思想傾向和情緒反應(yīng)。而完全尊重科學(xué)、喜歡科學(xué)、探究科學(xué)這三個(gè)思想和情緒傾向的層次，就是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度的目標(biāo)點(diǎn)。

（一）促使學(xué)生領(lǐng)悟物理概念引入的必要性

如“密度”概念，教材是讓學(xué)生通過(guò)測(cè)量純水、鐵、銅、鋁這四種物質(zhì)質(zhì)量與體積的比值，發(fā)現(xiàn)同一種物質(zhì)，雖然質(zhì)量與體積不同，但質(zhì)量與體積的比值相同，同時(shí)知道了不同的物質(zhì)比值不同，而這種比值正反映了每種物質(zhì)特性的簡(jiǎn)明表征，因此引入物理概念有其必要性。

（二）促使學(xué)生領(lǐng)悟物理概念的科學(xué)性

如“密度”概念，為什么用質(zhì)量與體積的比值來(lái)表征各種物質(zhì)的特性呢？因?yàn)檫@種比值正好揭示了不同物質(zhì)組成的特性，這種特性與物質(zhì)的狀態(tài)、形狀、所處的環(huán)境等因素均無(wú)關(guān)。這符合客觀事實(shí)，不是憑空捏造的，有其科學(xué)性。

（三）促使學(xué)生領(lǐng)悟物理概念的思想性

如“密度”概念，雖然密度是質(zhì)量與體積的比值從表面上看，似乎涉及的是物體的總質(zhì)量與總體積，但其內(nèi)涵卻是“單位體積中所含的質(zhì)量多少”。比較或辨析不同物質(zhì)的思想方法是“同中辨異”，而表征不同物質(zhì)特性的思想方法是“異中求同”，即用質(zhì)量與體積的比值來(lái)描述。教學(xué)中揭示“密度”概念的思想性，既有助于學(xué)生深刻地領(lǐng)悟概念內(nèi)涵，又能使學(xué)生在以后比值概念的學(xué)習(xí)中，形成良好的比較思維。

二、以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為抓手，有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新素養(yǎng)

物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、以數(shù)學(xué)為工具、以科學(xué)思維和科學(xué)方法為核心的科學(xué)課程，其精髓是科學(xué)創(chuàng)新?？v觀物理學(xué)發(fā)展史、物理科學(xué)探索史上的每一次重大突破或創(chuàng)新，都會(huì)促使人類(lèi)社會(huì)在生產(chǎn)技術(shù)和物質(zhì)生活方面產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，因此對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新素養(yǎng)，物理課程具有特殊的功效。

科學(xué)創(chuàng)新素養(yǎng)主要包括創(chuàng)新興趣、創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力這三個(gè)要素。針對(duì)剛接觸物理的初中學(xué)生，物理教學(xué)應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新興趣與創(chuàng)新意識(shí)。

（一）注重實(shí)驗(yàn)原理，誘發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新興趣

物理實(shí)驗(yàn)，是指針對(duì)某種物理過(guò)程和現(xiàn)象，創(chuàng)設(shè)特定的環(huán)境或條件來(lái)檢驗(yàn)一個(gè)理論或證實(shí)一種假設(shè)而進(jìn)行的一系列操作或活動(dòng)，其中實(shí)驗(yàn)原理（知識(shí)、思想與方法的靈活妙用）就蘊(yùn)含著人類(lèi)可貴的創(chuàng)新精神與寶貴的創(chuàng)新智慧。如“液體溫度計(jì)”的測(cè)量原理，它依據(jù)“物體熱脹冷縮”并遵循線性變化的原理來(lái)測(cè)定物體的溫度。要想實(shí)現(xiàn)該測(cè)量目標(biāo)，就蘊(yùn)含著發(fā)明者兩個(gè)方面的創(chuàng)新思想：一是轉(zhuǎn)化思想，把不能觀察的溫度變化轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢杂^察的液體長(zhǎng)度的變化;二是放大思想，液體經(jīng)過(guò)熱脹冷縮，細(xì)小的液柱產(chǎn)生了明顯伸長(zhǎng)或縮短的變化。當(dāng)然，其中還靈活地應(yīng)用了熱傳遞與熱平衡的原理。如果在測(cè)量溫度的實(shí)驗(yàn)中，教師僅讓學(xué)生掌握了溫度計(jì)的測(cè)量原理與測(cè)量方法，放棄了蘊(yùn)含在溫度計(jì)設(shè)計(jì)方面的創(chuàng)造性思維與智慧的剖析，那么學(xué)生就難以很好地領(lǐng)悟溫度計(jì)設(shè)計(jì)的奇妙性，以致失去了誘發(fā)學(xué)生創(chuàng)新興趣與創(chuàng)新意識(shí)的契機(jī)，這削弱了物理課程應(yīng)有的教育價(jià)值與功效。

（二）注重實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新興趣，除了揭示教材實(shí)驗(yàn)中的創(chuàng)新思維與創(chuàng)新智慧外，教師還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)教材給出的某些不夠完善的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新。例如，“探究滑動(dòng)摩擦力與哪些因素有關(guān)”，教材給出的實(shí)驗(yàn)方案是用彈簧測(cè)力計(jì)拉著木塊在桌面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得滑動(dòng)摩擦力等于拉力。由于手拉彈簧測(cè)力計(jì)在實(shí)際操作中，很難保證木塊一直做勻速直線運(yùn)動(dòng)，因此彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)極不穩(wěn)定，雖然原理簡(jiǎn)單，但實(shí)際操作困難。對(duì)此教師可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)原實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，或考慮采用什么裝置可以保證物塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，或設(shè)計(jì)怎樣的實(shí)驗(yàn)方案可以使彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)穩(wěn)定等。顯然，這種引導(dǎo)式的教學(xué)，不僅可以強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，而且還可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

三、以探究過(guò)程為依托，有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)方法素養(yǎng)

科學(xué)方法是人們?cè)谡J(rèn)識(shí)和改造世界的科學(xué)活動(dòng)過(guò)程中，采用的思路、程序、規(guī)則、技巧和模式?？梢哉f(shuō)，科學(xué)方法的運(yùn)用是科學(xué)探究活動(dòng)的必備素養(yǎng)。

（一）著手科學(xué)探究的方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

初中物理教材中，蘊(yùn)含的科學(xué)方法有理想模型法、類(lèi)比法、轉(zhuǎn)換法、放大法、累計(jì)法、控制變量法、實(shí)驗(yàn)推理法、等效替代法、圖像法等，這些都是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的良好素材資源。我國(guó)革命家與思想家毛澤東在《中國(guó)革命戰(zhàn)爭(zhēng)的戰(zhàn)略問(wèn)題》一文中指出：“讀書(shū)是學(xué)習(xí)，使用也是學(xué)習(xí)，而且是更重要的學(xué)習(xí)。從戰(zhàn)爭(zhēng)學(xué)習(xí)戰(zhàn)爭(zhēng)——這是我們的主要方法?！边@段話告訴人們：從實(shí)踐中學(xué)到的東西，是人們?cè)趯?shí)踐中最有用的才智。因此初中物理教學(xué)要以探究過(guò)程為依托，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)方法素養(yǎng)。

在初中物理教材中，實(shí)驗(yàn)探究與科學(xué)探究活動(dòng)的比例超過(guò)了整體教學(xué)內(nèi)容的三分之一，這既為開(kāi)展探究活動(dòng)教學(xué)提供了很好的教學(xué)資源，又為學(xué)生在探究活動(dòng)中掌握科學(xué)方法搭建了很好的實(shí)踐平臺(tái)，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

（二）拓展教材內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生自主探究

為了較好地貫徹與落實(shí)教材的教學(xué)意圖，首先，教師必須根據(jù)教材內(nèi)容，讓學(xué)生在其引導(dǎo)下切實(shí)地開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究或科學(xué)探究，同時(shí)給予足夠的時(shí)間，讓學(xué)生進(jìn)行分析、討論、交流、論證和總結(jié)，切忌以講授替代學(xué)生的探究;其次，教師需要在教材探究?jī)?nèi)容的基礎(chǔ)上，進(jìn)行適度的橫向擴(kuò)展或縱向延伸。

例如，在“科學(xué)探究：速度的變化”中，教材分別給出了三位短跑運(yùn)動(dòng)員在0～20m、20～80m、80～100m的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，讓學(xué)生比較三個(gè)運(yùn)動(dòng)員在這三段路程中的平均速度，然后依據(jù)運(yùn)動(dòng)員的跑步數(shù)據(jù)，領(lǐng)悟奪冠的要訣。這是一種很好的探究活動(dòng)，既可以訓(xùn)練學(xué)生求算平均速度的能力，又可以讓學(xué)生領(lǐng)悟“同中求異”的科學(xué)方法，還能讓學(xué)生了解短跑奪冠的技能要領(lǐng)。如果在此基礎(chǔ)上，教師能夠提供“三位運(yùn)動(dòng)員在不同時(shí)間內(nèi)不同路程的數(shù)據(jù)，比較誰(shuí)的速度變化大和誰(shuí)的速度變化快”的探究問(wèn)題，則既可以促使學(xué)生利用“路程÷時(shí)間=平均速度”，從而能用“單位時(shí)間里所通過(guò)的路程多少”來(lái)比較運(yùn)動(dòng)的快慢，又可以啟發(fā)學(xué)生再通過(guò)“速度變化÷時(shí)間”的結(jié)果來(lái)比較速度變化的快慢。

不難看出，無(wú)論是計(jì)算平均速度，還是比較平均速度的變化快慢，學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生都無(wú)意識(shí)地運(yùn)用了“異中求同”的科學(xué)方法，從而具有了科學(xué)方法素養(yǎng)。這種擴(kuò)充的探究活動(dòng)，雖然超出了初中課標(biāo)要求，增大了學(xué)習(xí)活動(dòng)的難度，但是有利于初高中的銜接教學(xué)以及學(xué)生能力的發(fā)展。

四、以解決問(wèn)題為載體，有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)

（一）把握科學(xué)思維，理解其特征

科學(xué)思維，是指人們正確分析與解決問(wèn)題的思辨模式和邏輯推理方法。它具有兩個(gè)特征：一是邏輯性，既包含演繹推理的演繹邏輯，又包含歸納推理的歸納邏輯，達(dá)到演繹與歸納的統(tǒng)一;二是方法性，在分析與綜合的思維過(guò)程中，或針對(duì)不同的要素，或站在不同的角度，或選擇不同的方向，達(dá)到分析與綜合的統(tǒng)一。

（二）依托題目解答，培養(yǎng)學(xué)生的思維

科學(xué)思維素養(yǎng)的形成，主要源于解決實(shí)際問(wèn)題的科學(xué)思維訓(xùn)練，就物理課標(biāo)而言，就是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理概念、物理規(guī)律解釋物理現(xiàn)象和分析物理過(guò)程，并論證物理結(jié)果;就訓(xùn)練模式而言，就是解答物理問(wèn)題。本研究提出以解決問(wèn)題為載體來(lái)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維素養(yǎng)的觀點(diǎn)，就是指教師在教學(xué)中，有意識(shí)地設(shè)計(jì)一些物理問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生在解題中接受某種科學(xué)思維的訓(xùn)練。

問(wèn)題：“水槽中浮有一只裝有鐵塊的小船，如果把小船中的鐵塊投到水中，那么水槽底部在受到水的壓強(qiáng)時(shí)會(huì)發(fā)生如何變化？”

解決這個(gè)問(wèn)題，要考慮水槽底部受到水的壓強(qiáng)變化，關(guān)鍵是分析水面的變化。鐵塊沉入水中后，船排開(kāi)水的體積會(huì)變小，同時(shí)鐵塊也要排開(kāi)一定水的體積，因此學(xué)生很難理解鐵塊在船中時(shí)，排開(kāi)水的體積是增大還是減小。此時(shí)如果學(xué)生具有科學(xué)思維，就會(huì)收獲“山重水復(fù)疑無(wú)路，柳暗花明又一村”的效果。

本問(wèn)題可以采用等效方法的科學(xué)思維：將鐵塊放在船中，如果鐵塊被吸在船的底部，那么它和原來(lái)一樣漂浮在水面上，即排開(kāi)水的體積相同。當(dāng)船不再吸引鐵塊時(shí)，船會(huì)上浮一些，排開(kāi)水的體積會(huì)變小。鐵塊沉到水底且下沉?xí)r，鐵塊排開(kāi)水的體積不變，則可以把小船中的鐵塊投到水中時(shí)排開(kāi)水的總體積變小，因而水面下降、壓強(qiáng)減小。

從上面思維的邏輯性而言，這種比較思維的邏輯為“以因索果”，即其他條件或因素相同，僅比較由一個(gè)條件或因素而引起的變化。人們常說(shuō)：知識(shí)就是力量，指的就是科學(xué)思維的威力。

總之，在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)，充分結(jié)合新課程的改革理念，通過(guò)課堂優(yōu)化加強(qiáng)理論與實(shí)踐的結(jié)合，提高物理教學(xué)質(zhì)量，不斷培養(yǎng)學(xué)生在物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究意識(shí)、科學(xué)態(tài)度等方面的核心素養(yǎng)，從而幫助學(xué)生提高物理學(xué)習(xí)成績(jī)，為他們未來(lái)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我國(guó)教育的根本任務(wù)是“立德樹(shù)人”，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，是黨的教育方針的具體化，而培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，則是引領(lǐng)教師開(kāi)展教學(xué)改革實(shí)踐的方向標(biāo)。在課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，是一個(gè)任重而道遠(yuǎn)的教育工程，本研究?jī)H從筆者個(gè)人觀點(diǎn)切入，更多更好的做法，還有待于廣大教育工作者的再度探索與實(shí)踐。

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（責(zé)任編輯：鄭? 暢）