物理教学中培养学生核心素养的实践对策

摘

要：物理学具有很强的“科学性”。许多学生的物理成绩不佳，原因是学生没有很好地掌握物理知识的逻辑关系和物理学习的关键思维。因此在物理教学的过程中，教师需要帮助学生有效形成物理概念，培养学生物理学习的关键思维和能力，使学生在学习的过程中，不断形成良好的物理核心素养，进而不断提高学习效果。对物理学科而言，其核心素养主要表现在：促使学生树立物理观念、学会科学地思考、诱发科学探究意识、形成科学态度这四个方面。基于此，文章以概念建构为契机，培养学生的科学态度素养;以实验教学为抓手，培养学生的科学创新素养;以探究过程为依托，培养学生的科学方法素养;以解决问题为载体，培养学生的科学思维素养。关键词：核心素养;物理教学;科学思维核心素养是指学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。换句话说，是指学生在知识与技能、情感态度与价值观等多方面的综合素养。从学校教育的角度而言，学科课程教育是促使学生核心素养形成及发展的关键时段。本研究聚焦于初中物理教学如何培养学生的科学态度、科学创新、科学方法、科学思维等学科核心素养，并就该内容进行研究总结。一、以概念建构为契机，有效培养学生的科学态度素养物理概念是物理课程内容的基本元素，它是描述物理现象和物理规律的特殊语言，还是人们对物理事件进行逻辑推理分析的依据。如果离开了概念这个前提条件，人们将很难用简明的语言或简要的方法来描述物理现象和物理规律。因此，促使学生对物理概念的构建是物理教学的重要过程，又是使学生形成科学态度的良好契机。科学态度，是指人们从事科学活动所表现出的行为倾向、思想倾向和情绪反应。而完全尊重科学、喜欢科学、探究科学这三个思想和情绪倾向的层次，就是培养学生科学态度的目标点。（一）促使学生领悟物理概念引入的必要性如“密度”概念，教材是让学生通过测量纯水、铁、铜、铝这四种物质质量与体积的比值，发现同一种物质，虽然质量与体积不同，但质量与体积的比值相同，同时知道了不同的物质比值不同，而这种比值正反映了每种物质特性的简明表征，因此引入物理概念有其必要性。（二）促使学生领悟物理概念的科学性如“密度”概念，为什么用质量与体积的比值来表征各种物质的特性呢？因为这种比值正好揭示了不同物质组成的特性，这种特性与物质的状态、形状、所处的环境等因素均无关。这符合客观事实，不是凭空捏造的，有其科学性。（三）促使学生领悟物理概念的思想性如“密度”概念，虽然密度是质量与体积的比值从表面上看，似乎涉及的是物体的总质量与总体积，但其内涵却是“单位体积中所含的质量多少”。比较或辨析不同物质的思想方法是“同中辨异”，而表征不同物质特性的思想方法是“异中求同”，即用质量与体积的比值来描述。教学中揭示“密度”概念的思想性，既有助于学生深刻地领悟概念内涵，又能使学生在以后比值概念的学习中，形成良好的比较思维。二、以实验教学为抓手，有效培养学生的科学创新素养物理是一门以实验为基础、以数学为工具、以科学思维和科学方法为核心的科学课程，其精髓是科学创新。纵观物理学发展史、物理科学探索史上的每一次重大突破或创新，都会促使人类社会在生產技术和物质生活方面产生质的飞跃，因此对培养学生的科学创新素养，物理课程具有特殊的功效。科学创新素养主要包括创新兴趣、创新意识与创新能力这三个要素。针对刚接触物理的初中学生，物理教学应注重培养学生的创新兴趣与创新意识。（一）注重实验原理，诱发学生的创新兴趣物理实验，是指针对某种物理过程和现象，创设特定的环境或条件来检验一个理论或证实一种假设而进行的一系列操作或活动，其中实验原理（知识、思想与方法的灵活妙用）就蕴含着人类可贵的创新精神与宝贵的创新智慧。如“液体温度计”的测量原理，它依据“物体热胀冷缩”并遵循线性变化的原理来测定物体的温度。要想实现该测量目标，就蕴含着发明者两个方面的创新思想：一是转化思想，把不能观察的温度变化转变为可以观察的液体长度的变化;二是放大思想，液体经过热胀冷缩，细小的液柱产生了明显伸长或缩短的变化。当然，其中还灵活地应用了热传递与热平衡的原理。如果在测量温度的实验中，教师仅让学生掌握了温度计的测量原理与测量方法，放弃了蕴含在温度计设计方面的创造性思维与智慧的剖析，那么学生就难以很好地领悟温度计设计的奇妙性，以致失去了诱发学生创新兴趣与创新意识的契机，这削弱了物理课程应有的教育价值与功效。（二）注重实验改进，强化学生的创新意识为了培养学生的创新兴趣，除了揭示教材实验中的创新思维与创新智慧外，教师还应引导学生针对教材给出的某些不够完善的实验进行改进与创新。例如，“探究滑动摩擦力与哪些因素有关”，教材给出的实验方案是用弹簧测力计拉着木块在桌面上做匀速直线运动，测得滑动摩擦力等于拉力。由于手拉弹簧测力计在实际操作中，很难保证木块一直做匀速直线运动，因此弹簧测力计的读数极不稳定，虽然原理简单，但实际操作困难。对此教师可以引导学生对原实验进行改进，或考虑采用什么装置可以保证物块做匀速直线运动，或设计怎样的实验方案可以使弹簧测力计读数稳定等。显然，这种引导式的教学，不仅可以强化学生的创新意识，而且还可以培养学生的创新思维。三、以探究过程为依托，有效培养学生的科学方法素养科学方法是人们在认识和改造世界的科学活动过程中，采用的思路、程序、规则、技巧和模式。可以说，科学方法的运用是科学探究活动的必备素养。（一）着手科学探究的方法，培养学生的科学素养初中物理教材中，蕴含的科学方法有理想模型法、类比法、转换法、放大法、累计法、控制变量法、实验推理法、等效替代法、图像法等，这些都是培养学生科学素养的良好素材资源。我国革命家与思想家毛泽东在《中国革命战争的战略问题》一文中指出：“读书是学习，使用也是学习，而且是更重要的学习。从战争学习战争——这是我们的主要方法。”这段话告诉人们：从实践中学到的东西，是人们在实践中最有用的才智。因此初中物理教学要以探究过程为依托，培养学生的科学方法素养。在初中物理教材中，实验探究与科学探究活动的比例超过了整体教学内容的三分之一，这既为开展探究活动教学提供了很好的教学资源，又为学生在探究活动中掌握科学方法搭建了很好的实践平台，从而培养学生的科学素养。（二）拓展教材内容，引导学生自主探究为了较好地贯彻与落实教材的教学意图，首先，教师必须根据教材内容，让学生在其引导下切实地开展实验探究或科学探究，同时给予足够的时间，让学生进行分析、讨论、交流、论证和总结，切忌以讲授替代学生的探究;其次，教师需要在教材探究内容的基础上，进行适度的横向扩展或纵向延伸。例如，在“科学探究：速度的变化”中，教材分别给出了三位短跑运动员在0～20m、20～80m、80～100m的运动时间，让学生比较三个运动员在这三段路程中的平均速度，然后依据运动员的跑步数据，领悟夺冠的要诀。这是一种很好的探究活动，既可以训练学生求算平均速度的能力，又可以让学生领悟“同中求异”的科学方法，还能让学生了解短跑夺冠的技能要领。如果在此基础上，教师能够提供“三位运动员在不同时间内不同路程的数据，比较谁的速度变化大和谁的速度变化快”的探究问题，则既可以促使学生利用“路程÷时间=平均速度”，从而能用“单位时间里所通过的路程多少”来比较运动的快慢，又可以启发学生再通过“速度变化÷时间”的结果来比较速度变化的快慢。不难看出，无论是计算平均速度，还是比较平均速度的变化快慢，学习过程中，学生都无意识地运用了“异中求同”的科学方法，从而具有了科学方法素养。这种扩充的探究活动，虽然超出了初中课标要求，增大了学习活动的难度，但是有利于初高中的衔接教学以及学生能力的发展。四、以解决问题为载体，有效培养学生的科学思维素养（一）把握科学思维，理解其特征科学思维，是指人们正确分析与解决问题的思辨模式和逻辑推理方法。它具有两个特征：一是逻辑性，既包含演绎推理的演绎逻辑，又包含归纳推理的归纳逻辑，达到演绎与归纳的统一;二是方法性，在分析与综合的思维过程中，或针对不同的要素，或站在不同的角度，或选择不同的方向，达到分析与综合的统一。（二）依托题目解答，培养学生的思维科学思维素养的形成，主要源于解决实际问题的科学思维训练，就物理课标而言，就是培养学生运用物理概念、物理规律解释物理现象和分析物理过程，并论证物理结果;就训练模式而言，就是解答物理问题。本研究提出以解决问题为载体来培养学生科学思维素养的观点，就是指教师在教学中，有意识地设计一些物理问题来引导学生在解题中接受某种科学思维的训练。问题：“水槽中浮有一只装有铁块的小船，如果把小船中的铁块投到水中，那么水槽底部在受到水的压强时会发生如何变化？”解决这个问题，要考虑水槽底部受到水的压强变化，关键是分析水面的变化。铁块沉入水中后，船排開水的体积会变小，同时铁块也要排开一定水的体积，因此学生很难理解铁块在船中时，排开水的体积是增大还是减小。此时如果学生具有科学思维，就会收获“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”的效果。本问题可以采用等效方法的科学思维：将铁块放在船中，如果铁块被吸在船的底部，那么它和原来一样漂浮在水面上，即排开水的体积相同。当船不再吸引铁块时，船会上浮一些，排开水的体积会变小。铁块沉到水底且下沉时，铁块排开水的体积不变，则可以把小船中的铁块投到水中时排开水的总体积变小，因而水面下降、压强减小。从上面思维的逻辑性而言，这种比较思维的逻辑为“以因索果”，即其他条件或因素相同，仅比较由一个条件或因素而引起的变化。人们常说：知识就是力量，指的就是科学思维的威力。总之，在实际的教学过程中，教师应根据学科特点，充分结合新课程的改革理念，通过课堂优化加强理论与实践的结合，提高物理教学质量，不断