余傳信

摘 要：物理學(xué)科素養(yǎng)，指人們在物理學(xué)科內(nèi)所具備的專業(yè)品質(zhì)，這些品質(zhì)是通過長時間的專業(yè)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練所形成的專業(yè)知識與經(jīng)驗、專業(yè)方法與技能、專業(yè)思維與語言、專業(yè)行為與態(tài)度等諸多品質(zhì)因素。促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)形成的教學(xué)方式與策略為：嘗試描述，促進(jìn)概念語言素養(yǎng)的形成；注重領(lǐng)悟，促進(jìn)科學(xué)方法素養(yǎng)的形成；重視體驗，促進(jìn)實驗技能素養(yǎng)的形成。

關(guān)鍵詞：學(xué)科素養(yǎng)；概念語言素養(yǎng)；科學(xué)方法素養(yǎng)；實驗技能素養(yǎng)

物理學(xué)科素養(yǎng)，指人們在物理學(xué)科內(nèi)所具備的專業(yè)品質(zhì)，這些品質(zhì)是通過長時間的專業(yè)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練所形成的專業(yè)知識與經(jīng)驗、專業(yè)方法與技能、專業(yè)思維與語言、專業(yè)行為與態(tài)度等諸多品質(zhì)因素。素養(yǎng)和素質(zhì)既有區(qū)別，但又有聯(lián)系。素質(zhì)是人的生理上原來的特點，是事物本來的性質(zhì)，指人們完成某種活動所必需的基本條件。素養(yǎng)是指一個人在從事某項工作時應(yīng)具備的素質(zhì)與修養(yǎng)，它必須經(jīng)過訓(xùn)練或?qū)嵺`而獲得的技巧和能力 [1 ]。素質(zhì)是形成素養(yǎng)的基礎(chǔ)，素養(yǎng)是素質(zhì)的提升與發(fā)展。人們通常所說的素質(zhì)教育，實質(zhì)是指素養(yǎng)教育。

就專業(yè)而言，不同學(xué)科的素養(yǎng)內(nèi)涵各具有其特點。物理是以實驗為基礎(chǔ)、以科學(xué)方法為精髓、以概念與規(guī)律為基本元素的學(xué)科課程，其中的實驗技能、科學(xué)方法、概念語言是物理學(xué)科素養(yǎng)的主要內(nèi)涵要素。本文結(jié)合初中物理教學(xué)，談?wù)劥龠M(jìn)學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)形成的教學(xué)實踐與體會。

1 嘗試描述，促進(jìn)概念語言素養(yǎng)的形成

物理概念，指物理概念與規(guī)律，它既是構(gòu)成物理課程知識體系的基本元素，又是反映物理事件特征或本質(zhì)的專業(yè)性語言，其文字簡練而內(nèi)涵深刻。如“力”的概念：力是一個物體對另一個物體的作用。從字面上理解，指的是一個物體對另一個物體施加了力的作用。但究其實質(zhì)，它至少包含了以下六個方面的內(nèi)涵：①從作用關(guān)系來看，力的作用是相互的，甲對乙有力的作用，乙對甲也有力的作用，而且大小相等方向相反；②從作用形式來看，兩個物體可以是直接接觸，也可以是沒有接觸；③從作用對象來看，每一個物體既是受力物體而又是施力物體；④從作用方式來看，有推、拉、頂、壓、吸等不同方式；⑤從作用效果來看，或發(fā)生形變，或運動狀態(tài)發(fā)生改變；⑥從作用性質(zhì)來看，兩物體間作用力的性質(zhì)相同，若甲對乙是壓力，那么乙對甲也是壓力。

所謂“概念語言素養(yǎng)”，就是指學(xué)生針對某一概念能運用學(xué)科專業(yè)化的語言來詮釋其內(nèi)涵實質(zhì)。事實表明，不少學(xué)生覺得物理難學(xué)或者沒學(xué)好物理，其中主要的原因就是對物理概念缺乏深刻性的理解?；蛘哒f，概念語言素養(yǎng)缺乏應(yīng)有的訓(xùn)練。傳統(tǒng)的教學(xué)，通常是教師先列舉有關(guān)概念的物理事實或演示與概念有關(guān)的實驗現(xiàn)象，然后教師再依據(jù)物理事實與現(xiàn)象來講解概念。顯然，學(xué)生對知識的獲取僅是一種接收方式，其中沒有經(jīng)過學(xué)生本人的思維加工，學(xué)生對概念則是一種膚淺的理解，與理解概念的深刻性要求，正好形成一個較大的落差，這就是學(xué)生們常說的“聽得懂但不會做題”的癥結(jié)所在。新課程雖然倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)，去分析，去論證，中途做了大量工作，然而在概念建立或規(guī)律導(dǎo)出時教師卻大包大攬。誠然，初中生的概括抽象能力正處于初級階段，語言組織能力也有所欠缺，難于用自己的語言來科學(xué)準(zhǔn)確地描述概念與規(guī)律，讓學(xué)生自主建構(gòu)概念，確實費時費力，且又會影響知識與技能的落實訓(xùn)練。教師的這種擔(dān)心往往使學(xué)生失去了概念語言素養(yǎng)訓(xùn)練的最佳契機，從長遠(yuǎn)的教學(xué)效益來說，這是因小失大。

讓學(xué)生嘗試歸納并描述概念是促進(jìn)概念語言素養(yǎng)形成的有效途徑。如《科學(xué)探究：物質(zhì)的密度》課題，學(xué)生已通過對實驗數(shù)據(jù)分析而發(fā)現(xiàn)“同一物質(zhì)，雖然體積與質(zhì)量不同，但質(zhì)量與體積的比值相等”這一事實，此時就可以要求學(xué)生引入一個物理量來描述這種屬性。當(dāng)然，如果學(xué)生課前沒有閱讀教材，那么就有可能引入“實度”、“重度”、“濃度”等物理量，也有可能發(fā)現(xiàn)“質(zhì)量與體積的比值可以表征物質(zhì)的特性”、“質(zhì)量與體積的比值越大，這種物質(zhì)就越結(jié)實或越重”等。盡管上面有的說法欠科學(xué)或欠準(zhǔn)確，但它們均是學(xué)生活力思維的產(chǎn)物，其中有著對概念內(nèi)涵的豐富的聯(lián)想與思考，對訓(xùn)練并發(fā)展學(xué)生的概念語言素養(yǎng)卻有著重要的意義。另外，學(xué)生通過自己對概念的描述，不僅能更好地領(lǐng)悟教材對概念描述的科學(xué)性、準(zhǔn)確性和簡練性，而且又是對概念內(nèi)涵進(jìn)行再度深化認(rèn)識的過程。

2 注重領(lǐng)悟，促進(jìn)科學(xué)方法素養(yǎng)的形成

科學(xué)方法，即科學(xué)研究方法與科學(xué)思維方法。生物學(xué)家達(dá)爾文說過：“最有價值的知識是關(guān)于方法的知識。”科學(xué)知識不是智慧，解決問題的科學(xué)方法才是智慧。當(dāng)然，科學(xué)方法離不開科學(xué)知識，但科學(xué)知識離開了科學(xué)方法僅是一種無價值的死東西，人們常說的“書呆子”，就是指有知識而沒有解決實際問題的科學(xué)智慧。科學(xué)方法不僅能指導(dǎo)人們科學(xué)地解決實際問題，而且能促進(jìn)人們從事科學(xué)發(fā)明與科學(xué)創(chuàng)造 [2 ]。如推翻亞里士多德“力是維持物體運動的原因”的錯誤觀點，伽利略是通過設(shè)置斜面實驗這種科學(xué)方法并在實驗事實的基礎(chǔ)上進(jìn)行“由實體過渡到虛體”的科學(xué)思維方法而得到了“力是改變物體運動狀態(tài)的原因”的科學(xué)結(jié)論，正是這個科學(xué)結(jié)論的誕生和牛頓等其他科學(xué)家的科學(xué)分析與思考，使得力學(xué)知識與方法體系得以誕生。物理課程中的知識建構(gòu)方法與過程，它是科學(xué)家科學(xué)方法或科學(xué)智慧的結(jié)晶，而這種科學(xué)方法或科學(xué)智慧素養(yǎng)正是引領(lǐng)或啟迪學(xué)生未來從事科學(xué)創(chuàng)造與發(fā)明的活力因素。

在初中物理課程中，就科學(xué)研究方法而言，這里介紹幾種以窺斑見豹。①控制變量法：用于研究其中一個量與其它幾個量之間的關(guān)系，如研究決定運動快慢的因素、研究影響壓強大小的因素、研究影響電流大小的因素，等等，它是教材中出現(xiàn)最多的方法，也是研究物理量之間關(guān)系中必須用到的方法；②等效替代法：如研究平面鏡成像規(guī)律中用實物替代虛像來確定像的位置；分力與合力的等效，等效電路或等效電阻等；③理想模型法：如推導(dǎo)液體壓強公式中“液柱”模型；研究連通器問題中的“液片”模型，磁感線模型等；④轉(zhuǎn)換顯示法：如測定溫度的高低轉(zhuǎn)換為觀察液柱的高低；測定電流的大小轉(zhuǎn)換為觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)大小；⑤科學(xué)推理法：如由鼓面上小紙屑的跳動來推知鼓面振動，又如由滑塊在不同粗糙水平面上滑過的距離來推知力是改變物體運動狀態(tài)的原因。在科學(xué)思維方法方面，如物理量定義的“比值法”，如速度、壓強、密度、電阻、功率等，都是運用比值的方法來描述其特征或本質(zhì)。再如運用運動圖像法來分析運動問題、運用電流圖像來分析電流功率問題、運用溫度時間圖像來分析熱現(xiàn)象問題，等等。應(yīng)該說，科學(xué)研究方法與科學(xué)思維具有密切的內(nèi)在聯(lián)系，如圖象法，它既可以用來研究物理過程或物理現(xiàn)象的變化，也可以用來分析解決與物理過程或物理現(xiàn)象變化的有關(guān)問題，這也正是筆者將科學(xué)研究方法與科學(xué)思維方法統(tǒng)稱為科學(xué)方法的依據(jù)。

注重領(lǐng)悟，首先是教學(xué)中讓學(xué)生領(lǐng)會物理課程中的科學(xué)方法性知識，其次是注意滲透有關(guān)科學(xué)方法運用的訓(xùn)練。如《快與慢》課題中關(guān)于速度概念的建構(gòu)，教學(xué)中先可以引導(dǎo)領(lǐng)悟“跑一段相同的路程誰先達(dá)到終點”和“用相同的時間看誰跑得路程長”這種“同中辨異”科學(xué)方法，然后再給出路程與時間均不相同的兩組數(shù)據(jù)，讓學(xué)生嘗試判斷兩者的運動快慢。如果學(xué)生能借助前面“同中辨異”的方法來領(lǐng)悟比較“單位時間內(nèi)通過的路程”來比較運動快慢，這何以不是“同中辨異”思維的靈活運用？何以不是學(xué)生科學(xué)方法素養(yǎng)的體現(xiàn)？

3 重視體驗，促進(jìn)實驗技能素養(yǎng)的形成

實驗技能素養(yǎng)是物理學(xué)科素養(yǎng)的必要內(nèi)涵，這不僅因為實驗是物理課程知識體系建立的基本手段方法，更重要的是在實驗原理設(shè)計與過程操作方法方面蘊含著科學(xué)家創(chuàng)造性的科學(xué)方法與科學(xué)智慧。如探究“電流做功與哪些因素有關(guān)”的實驗，在實驗原理方面，滲透著轉(zhuǎn)換思想與方法。電流通過導(dǎo)體而使導(dǎo)體發(fā)熱，產(chǎn)生的熱量讓煤油吸收，依據(jù)Q=cmΔt，在比熱容、質(zhì)量一定的情況下，煤油升高的溫度與吸收的熱量成正比，即通過觀察溫度的變化來判定吸收的熱量，其中既蘊含著判定電流做功轉(zhuǎn)換為觀察煤油吸熱的轉(zhuǎn)換方法，又蘊含著熱量與溫度關(guān)系的“同中辨異”的科學(xué)思維。在實驗研究方法方面，其過程與方法設(shè)計是采用“控制變量法”來分別探究電流做功多少與電流強度大小和與電壓大小的關(guān)系。由于本實驗作為一種定性實驗，因而在實驗裝置設(shè)計方面，為突出實驗效果的直觀性，則運用對比法而設(shè)置兩個阻值不同的電熱絲放入兩瓶煤油瓶中，取相同的瓶與等量的煤油以比較兩煤油的溫度變化，這又是“同中辨異”思維再度運用。可見，透徹的理解實驗原理與方法，既可以促進(jìn)學(xué)生更好地領(lǐng)悟其中的科學(xué)思想與科學(xué)方法，又可以促進(jìn)學(xué)生實驗技能素養(yǎng)的提升。

所謂重視體驗，就是指在物理課程教學(xué)中，不僅要提供讓學(xué)生動手實驗的機會，更要提供讓學(xué)生嘗試設(shè)計實驗方案或設(shè)計實驗裝置的平臺，以充分地挖掘?qū)嶒灲虒W(xué)的教育功效。如探究“阿基米德原理”實驗教學(xué)，先讓學(xué)生觀察大小不同的木塊漂浮在同一液體中，以引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)較重的木塊所受到的浮力較大，而排開液體的體積也較大，由此而推知木塊受到的浮力大小與木塊所排開的液體體積大小有關(guān)。然后再讓學(xué)生觀察同一木塊漂浮在不同的液體中，以引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)木塊在密度大的液體中所排開的體積較小，這樣就可以促進(jìn)學(xué)生從上面兩種現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)物體所受浮力的大小不僅與物體排開液體的體積大小有關(guān)，而且與液體密度有關(guān)。此時教師提出“對同一種物體，密度與體積的乘積是什么”的問題加以啟發(fā)，如果學(xué)生能從中領(lǐng)悟到“物體所受浮力的大小與物體排開液體的質(zhì)量大小有關(guān)”，那么探究“阿基米德原理”的實驗原理、方法、裝置的設(shè)計性思維活動就會應(yīng)運而生。當(dāng)然，學(xué)生所設(shè)計的實驗，可能實驗原理欠科學(xué)，或?qū)嶒炑b置欠精當(dāng)，或?qū)嶒灢僮髑泛侠?，但這都是學(xué)生在實驗活動中的一種經(jīng)歷或體驗，而學(xué)生的實驗技能素養(yǎng)正是在這種經(jīng)歷與體驗中逐步形成。

實驗教學(xué)，不僅是用來引導(dǎo)學(xué)生形成概念或獲取知識，更重要的是促進(jìn)學(xué)生實驗技能素養(yǎng)的形成。應(yīng)該指明，實驗設(shè)計中的科學(xué)思想與科學(xué)方法的靈活運用均屬于實驗技能素養(yǎng)范疇。

物理學(xué)科素養(yǎng)是學(xué)生未來進(jìn)一步學(xué)好物理專業(yè)課程的基礎(chǔ)，又是學(xué)生未來從事有關(guān)物理專業(yè)工作或研究工作的必要素養(yǎng)。初中物理教學(xué)著眼于促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)的形成，既是突出物理課程教育本質(zhì)的課程要求，又是貫徹落實“關(guān)注學(xué)生的發(fā)展與未來”的 新課程理念的有效策略。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉曉玫等.中學(xué)物理教師學(xué)科專業(yè)素養(yǎng)與課堂教學(xué)實踐[M].北京：首都師范大學(xué)出版社，2013.

[2]鮑健強.科學(xué)思維與科學(xué)方法[M].貴陽：貴州科技出版社，2002.