潘木清

摘? ?要：學(xué)生發(fā)展的核心素養(yǎng)主要包括“人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實(shí)踐創(chuàng)新”這六大素養(yǎng)。物理教學(xué)中蘊(yùn)含著豐富的培養(yǎng)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的途徑。教學(xué)中借助實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，開發(fā)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新素養(yǎng);滲透物理史實(shí)，提升學(xué)生的科學(xué)精神素養(yǎng);貫徹?cái)?shù)理思想，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)理方法素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);實(shí)驗(yàn);物理學(xué)史;數(shù)理思想

當(dāng)前我國(guó)課程教學(xué)改革的焦點(diǎn)是課程教育應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)展的核心素養(yǎng)。學(xué)生發(fā)展的核心素養(yǎng)主要包括“人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實(shí)踐創(chuàng)新”這六大素養(yǎng)。初中物理新課標(biāo)明確指出：義務(wù)教育階段的物理課程要“注重對(duì)學(xué)生終生學(xué)習(xí)的愿望、科學(xué)探究能力、創(chuàng)新意識(shí)及科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神等方面培養(yǎng)等” [? 1? ]。這句話包含了“學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、科學(xué)精神、實(shí)踐創(chuàng)新”這三種素養(yǎng)。物理課程是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)并以數(shù)學(xué)為工具且融合科學(xué)思維與方法的學(xué)科，學(xué)生的數(shù)理協(xié)調(diào)能力是學(xué)好物理課程的基礎(chǔ)，故本文就初中物理教學(xué)如何培養(yǎng)“實(shí)踐創(chuàng)新、科學(xué)精神、數(shù)理方法”這三種素養(yǎng)，談?wù)剛€(gè)人的認(rèn)識(shí)。

1? 借助實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，開發(fā)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新素養(yǎng)

物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)課程。教材中物理概念的建立與物理規(guī)律的導(dǎo)出，實(shí)驗(yàn)是最基本的課程資源，既源于生活，又高于生活。源于生活是指實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是日常生活現(xiàn)象的再現(xiàn)，高于生活是指在實(shí)驗(yàn)條件與方法方面，有意識(shí)地排除干擾性因素而突出其本質(zhì)性內(nèi)涵，力圖為課程知識(shí)構(gòu)建服務(wù)。教材中的物理實(shí)驗(yàn)，既體現(xiàn)物理學(xué)家的探究經(jīng)歷，更蘊(yùn)含著物理學(xué)家的科學(xué)智慧，對(duì)開發(fā)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新素養(yǎng)有著及其重要的價(jià)值。

借助實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)來開發(fā)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新素養(yǎng)，首先要重視實(shí)驗(yàn)，突出實(shí)驗(yàn)在物理課程教學(xué)中的特殊地位，充分發(fā)揮教材中實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功效，同時(shí)盡可能設(shè)計(jì)一些創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)來充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。如認(rèn)識(shí)光的直線傳播現(xiàn)象，教材設(shè)計(jì)了“激光照射玻璃水槽”和“激光照射玻璃磚”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象清晰直觀，對(duì)知識(shí)的形成有著很好的感知效果。但作為充分發(fā)揮教材實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功效，教學(xué)中就不能就此為止，在演示完“光的直線傳播”現(xiàn)象后，教師還可以演示激光斜射入情景，讓學(xué)生觀察“折射”現(xiàn)象。雖然“折射”不是本節(jié)課的內(nèi)容，但可以提出與“折射”有關(guān)的問題，為后面學(xué)習(xí)“光的折射”課題設(shè)置懸念。這樣，既可以激發(fā)學(xué)生的興趣，又可以誘發(fā)學(xué)生的求知欲望，更可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)光傳播的深入思考，這就是超越教材與超越課堂的高效教學(xué)。在充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，教師要有意識(shí)設(shè)計(jì)一些創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。如讓學(xué)生感知大氣壓的存在，教材是設(shè)計(jì)“冷水澆鐵皮罐”實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)器材選擇及操作不便，教學(xué)中就可以設(shè)計(jì)如下的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)：把熱水倒入礦泉水瓶，停頓片刻再倒出熱水，旋緊瓶蓋，不一會(huì)兒，空礦泉水瓶變癟了。這個(gè)實(shí)驗(yàn)，不僅能讓學(xué)生很好地感知大氣壓的力量，而且還能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

其次是引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟?qū)嶒?yàn)中的科學(xué)方法與科學(xué)思維。實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既有助于學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)構(gòu)建，又可以促使學(xué)生領(lǐng)悟其中的科學(xué)研究方法與科學(xué)思維方法。如“質(zhì)量”概念的建立，教材設(shè)計(jì)了兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)：①蓋在杯中的冰塊熔化成水;②把橡皮泥捏成小動(dòng)物。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的共同點(diǎn)為：雖然物體的形態(tài)或形狀發(fā)生了變化，但物質(zhì)的量沒有變化，其中既突出了“物質(zhì)多少”（質(zhì)量概念）涵義，又蘊(yùn)含著“異中辨同”的科學(xué)方法，還揭示了“透過現(xiàn)象究本質(zhì)”的科學(xué)思維方式。應(yīng)該說，物理學(xué)的精髓是科學(xué)方法與科學(xué)思維，教學(xué)中讓學(xué)生領(lǐng)悟?qū)嶒?yàn)中的科學(xué)方法與思維，這是夯實(shí)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要指標(biāo)，也是真正的教書育人。其三是引導(dǎo)經(jīng)歷嘗試實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)訓(xùn)練。實(shí)踐創(chuàng)新素養(yǎng)的形成必須經(jīng)歷實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練。如探究“二力平衡條件”實(shí)驗(yàn)，教學(xué)中就可以開展課堂討論：設(shè)計(jì)怎樣的實(shí)驗(yàn)可以論證二力的平衡條件？對(duì)此問題，學(xué)生可以用彈簧秤懸掛物體來求證，也可以在定滑輪兩端懸吊兩個(gè)物體來分析，還可以采用兩個(gè)彈簧秤對(duì)拉水平桌面物體來比較，不論哪一種方法，對(duì)學(xué)生來講，都屬于實(shí)踐創(chuàng)新設(shè)計(jì)，這何以不是開發(fā)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新素養(yǎng)的教學(xué)呢？

2? 滲透物理史實(shí)，提升學(xué)生的科學(xué)精神素養(yǎng)

物理學(xué)史，既是自然科學(xué)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展史，也是科學(xué)精神的教育史?？茖W(xué)精神，指實(shí)事求是，求真務(wù)實(shí)，開拓創(chuàng)新的理性精神，具體包括：批判和懷疑精神、求真和務(wù)實(shí)精神、探索和創(chuàng)造精神、奉獻(xiàn)和人文精神等。其中實(shí)事求是是科學(xué)精神的核心，而開拓進(jìn)取則是科學(xué)精神的活力。一個(gè)物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，它不僅凝聚著諸多科學(xué)家的心血與汗水，而且更是諸多科學(xué)家的科學(xué)精神與科學(xué)智慧的結(jié)晶。庫侖定律的發(fā)現(xiàn)，最早是瑞士科學(xué)家伯努利受牛頓萬有引力的啟發(fā)，提出靜電引力是否也遵循距離平方反比定律的猜想。對(duì)這種猜想，諸多科學(xué)家開展實(shí)驗(yàn)并求證，但都沒有得出科學(xué)結(jié)論。然而，打破這種科學(xué)發(fā)展僵局的是法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵?。在卡文迪許對(duì)靜電力的研究的基礎(chǔ)上，他首先確定庫侖力與距離平方成反比，進(jìn)而又借助卡文迪許測(cè)定萬有引力常量實(shí)驗(yàn)思想巧妙地設(shè)計(jì)了庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)，從而成功地測(cè)定了靜電力恒量。但這個(gè)實(shí)驗(yàn)并不能驗(yàn)證庫侖定律的正確性，最終是英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)并運(yùn)用數(shù)學(xué)推理論證了庫侖定律，然而足以使科學(xué)界信服的還離不開美國(guó)科學(xué)家沃賽斯特的精確實(shí)驗(yàn)論證。由上可見，一個(gè)科學(xué)發(fā)現(xiàn)，它不僅是諸多科學(xué)家對(duì)科學(xué)問題的接力探究，而且也是諸多科學(xué)家勇于進(jìn)取并努力探索的結(jié)果，這正是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神素養(yǎng)最好的素材資源。

在物理教學(xué)中滲透物理學(xué)史，就是適當(dāng)介紹與知識(shí)有關(guān)的物理科學(xué)研究史實(shí)，具體做法就是圍繞以下三個(gè)問題展開：①問題的提出背景;②問題的探索過程;③問題的研究結(jié)論。如在“科學(xué)探究 怎樣產(chǎn)生感應(yīng)電流”課題教學(xué)前，教師就可以滲透講述如下史實(shí)：1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了“電流的磁效應(yīng)”，英國(guó)物理學(xué)家法拉第對(duì)此而提出質(zhì)疑：電能生磁，是否磁也能生電？針對(duì)這個(gè)問題，法拉第開展了近10年的實(shí)驗(yàn)研究，但都以失敗告終。1831年8月的一天，法拉第用長(zhǎng)為62米的銅線繞成一個(gè)圓筒式線圈，圓筒的一端與一根22厘米長(zhǎng)2厘米粗的圓柱形磁鐵相連，電流表指針靜止不動(dòng)，換過一種方式也不行，他突然萌發(fā)“把磁鐵插入線圈（線圈兩端連接電流表）”的想法，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)，并且發(fā)現(xiàn)磁鐵穿入或穿出線圈過程電流表指針會(huì)偏轉(zhuǎn)，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象[? 2? ]。介紹這一段史實(shí)，既能引發(fā)學(xué)生對(duì)課題的學(xué)習(xí)興趣，又能從中領(lǐng)悟法拉第由奧斯特現(xiàn)象引起的質(zhì)疑思維，更能教育學(xué)生學(xué)習(xí)法拉第對(duì)科學(xué)真理執(zhí)著追求的科學(xué)精神。

3? 貫徹?cái)?shù)理思想，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)理方法素養(yǎng)

數(shù)理思想，指運(yùn)用數(shù)學(xué)解決物理問題的觀念。它作為一種策略或方法，對(duì)探索與研究物理問題有著重要的作用與價(jià)值。盡管法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，但由于缺乏數(shù)學(xué)功底，他未能對(duì)電磁感應(yīng)定律做到定量描述，其數(shù)學(xué)形式的建立還應(yīng)歸咎于英國(guó)物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家麥克斯韋。麥克斯韋運(yùn)用數(shù)學(xué)建立的電磁學(xué)方程，不僅建立了電動(dòng)力學(xué)課程，而且預(yù)言了電磁波的存在，為推動(dòng)社會(huì)進(jìn)入電氣時(shí)代奠定了基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)方法，它作為一種形式語言，在解決物理問題的演繹與推理方面有著簡(jiǎn)捷明了的作用。在高中物理課程學(xué)習(xí)中，能否熟練地運(yùn)用數(shù)學(xué)方法來解決物理問題，是學(xué)生能否學(xué)好物理的關(guān)鍵。核心素養(yǎng)中的學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，不僅針對(duì)學(xué)生的現(xiàn)階段，而且要著眼于學(xué)生的未來，最臨近的未來就是高中物理課程學(xué)習(xí)，也正是教師們常說的必須做好初高中物理的銜接教學(xué)，其中最重要也是最關(guān)鍵的任務(wù)就是培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)理方法素養(yǎng)。數(shù)理方法素養(yǎng)，指運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)與方法解決物理問題的思維品質(zhì)與能力。

在知識(shí)內(nèi)容方面，雖然初中物理著重于介紹一些基本的物理生活常識(shí)，而且多數(shù)是定性描述，但只要在貫徹?cái)?shù)學(xué)思想的主導(dǎo)下，注意正確選點(diǎn)并適當(dāng)?shù)貙?duì)教材內(nèi)容挖掘或拓展，就能有效地搭建訓(xùn)練學(xué)生數(shù)理思維與方法的平臺(tái)。具體做法為以下三方面：

（1）引導(dǎo)學(xué)生理解或領(lǐng)悟數(shù)理涵義。在描述物理概念與規(guī)律方面，物理學(xué)通過數(shù)學(xué)形式來表示，但其中的涵義又不能單純地從數(shù)學(xué)關(guān)系來認(rèn)識(shí)，必須結(jié)合物理事實(shí)特點(diǎn)來理解。如密度定義，數(shù)學(xué)形式為P=m/v，它表征比值內(nèi)涵，可以用質(zhì)量與體積的比值來求算密度，但不能理解為“密度與質(zhì)量和體積有關(guān)”。而對(duì)于壓強(qiáng)公式P=f/s，與密度公式比較，形式相同，但內(nèi)涵卻不同，壓強(qiáng)大小由壓力和受力面積共同決定。再如串聯(lián)電路特點(diǎn)公式：U=U1+U2與R=R1+R2，共同點(diǎn)是總量與分量關(guān)系，不同點(diǎn)則是：前者表征電壓的分配特點(diǎn)，后者表征等效替代特點(diǎn)。

（2）引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)構(gòu)建數(shù)理模型。數(shù)理模型，指描述物理現(xiàn)象或物理過程的數(shù)學(xué)形式。如勻速直線運(yùn)動(dòng)和變速運(yùn)動(dòng)，教材僅從“速度是否變化”來描述，教學(xué)中就可以引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)學(xué)函數(shù)s=vt來描述，而且要使學(xué)生理解其涵義：在勻速直線運(yùn)動(dòng)中，v是恒量;在變速直線運(yùn)動(dòng)中v是變量。在此基礎(chǔ)上，教師還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生嘗試畫出兩種運(yùn)動(dòng)s-t圖象，讓學(xué)生理解“直線”圖象與“曲線”圖象的涵義。

（3）引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)進(jìn)行演繹或邏輯推理。在初中物理解題中，凡屬于定量分析或比較大小問題，一般都可以運(yùn)用數(shù)學(xué)進(jìn)行演繹或邏輯推理。如例題：某同學(xué)將一支點(diǎn)燃的蠟燭放在距凸透鏡15cm處時(shí)，在光屏上得到一個(gè)縮小的像，當(dāng)蠟燭距透鏡9cm時(shí)，在光屏上得到一個(gè)放大的像，試求凸透鏡的焦距的取值范圍.這就是定量分析的問題，如果建立如下兩個(gè)方程：依據(jù)縮小實(shí)像的條件：2f<15cm;依據(jù)放大實(shí)像的條件：f<9cm<2f;聯(lián)解方程得4.5cm

理解物理公式的數(shù)理涵義是數(shù)理方法素養(yǎng)的基礎(chǔ)，構(gòu)建數(shù)理模型是數(shù)理方法素養(yǎng)的靈魂，而運(yùn)用數(shù)學(xué)進(jìn)行演繹或邏輯推理則是數(shù)理方法素養(yǎng)的標(biāo)志。

培養(yǎng)學(xué)生發(fā)展的六大核心素養(yǎng)，本文雖論述了實(shí)踐創(chuàng)新、科學(xué)精神、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)這三個(gè)，實(shí)際其中還包含著另外三個(gè)素養(yǎng)。實(shí)踐創(chuàng)新的動(dòng)力就是對(duì)人類社會(huì)的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，滲透物理學(xué)史的教學(xué)就是一種人文底蘊(yùn)教育，而健康生活底蘊(yùn)既依托于人文底蘊(yùn)，也依托于科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)精神?？傊?，六大核心素養(yǎng)既互相聯(lián)系又互相影響。

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