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、科學(xué)精神、學(xué)會學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實踐創(chuàng)新”這六大素養(yǎng)。物理教學(xué)中蘊含著豐富的培養(yǎng)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的途徑。教學(xué)中借助實驗設(shè)計，開發(fā)學(xué)生的實踐創(chuàng)新素養(yǎng);滲透物理史實，提升學(xué)生的科學(xué)精神素養(yǎng);貫徹數(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);實驗;物理學(xué)史;數(shù)理思想

當(dāng)前我國課程教學(xué)改革的焦點是課程教育應(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、科學(xué)精神、學(xué)會學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實踐創(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“注重對學(xué)生終生學(xué)習(xí)的愿望、科學(xué)探究能力、創(chuàng)新意識及科學(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)會學(xué)習(xí)、科學(xué)精神、實踐創(chuàng)新”這三種素養(yǎng)。物理課程是以實驗為基礎(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)“實踐創(chuàng)新、科學(xué)精神、數(shù)理方法”這三種素養(yǎng)，談?wù)剛€人的認(rèn)識。

1? 借助實驗設(shè)計，開發(fā)學(xué)生的實踐創(chuàng)新素養(yǎng)

物理是以實驗為基礎(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，實驗是最基本的課程資源，既源于生活，又高于生活。源于生活是指實驗現(xiàn)象是日常生活現(xiàn)象的再現(xiàn)，高于生活是指在實驗條件與方法方面，有意識地排除干擾性因素而突出其本質(zhì)性內(nèi)涵，力圖為課程知識構(gòu)建服務(wù)。教材中的物理實驗，既體現(xiàn)物理學(xué)家的探究經(jīng)歷，更蘊含著物理學(xué)家的科學(xué)智慧，對開發(fā)學(xué)生的實踐創(chuàng)新素養(yǎng)有著及其重要的價值。

借助實驗設(shè)計來開發(fā)學(xué)生的實踐創(chuàng)新素養(yǎng)，首先要重視實驗，突出實驗在物理課程教學(xué)中的特殊地位，充分發(fā)揮教材中實驗的教學(xué)功效，同時盡可能設(shè)計一些創(chuàng)新性實驗來充實實驗教學(xué)。如認(rèn)識光的直線傳播現(xiàn)象，教材設(shè)計了“激光照射玻璃水槽”和“激光照射玻璃磚”的實驗，實驗現(xiàn)象清晰直觀，對知識的形成有著很好的感知效果。但作為充分發(fā)揮教材實驗的教學(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，更可以促進學(xué)生對光傳播的深入思考，這就是超越教材與超越課堂的高效教學(xué)。在充實實驗教學(xué)方面，教師要有意識設(shè)計一些創(chuàng)新性實驗。如讓學(xué)生感知大氣壓的存在，教材是設(shè)計“冷水澆鐵皮罐”實驗，由于實驗器材選擇及操作不便，教學(xué)中就可以設(shè)計如下的創(chuàng)新實驗：把熱水倒入礦泉水瓶，停頓片刻再倒出熱水，旋緊瓶蓋，不一會兒，空礦泉水瓶變癟了。這個實驗，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。

其次是引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟?qū)嶒炛械目茖W(xué)方法與科學(xué)思維。實驗教學(xué)，既有助于學(xué)生對科學(xué)知識構(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)計了兩個演示實驗：①蓋在杯中的冰塊熔化成水;②把橡皮泥捏成小動物。這兩個實驗的共同點為：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)嶒炛械目茖W(xué)方法與思維，這是夯實學(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)歷嘗試實驗設(shè)計訓(xùn)練。實踐創(chuàng)新素養(yǎng)的形成必須經(jīng)歷實踐創(chuàng)新訓(xùn)練。如探究“二力平衡條件”實驗，教學(xué)中就可以開展課堂討論：設(shè)計怎樣的實驗可以論證二力的平衡條件？對此問題，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物體來分析，還可以采用兩個彈簧秤對拉水平桌面物體來比較，不論哪一種方法，對學(xué)生來講，都屬于實踐創(chuàng)新設(shè)計，這何以不是開發(fā)學(xué)生實踐創(chuàng)新素養(yǎng)的教學(xué)呢？

2? 滲透物理史實，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。科學(xué)精神，指實事求是，求真務(wù)實，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)實精神、探索和創(chuàng)造精神、奉獻和人文精神等。其中實事求是是科學(xué)精神的核心，而開拓進取則是科學(xué)精神的活力。一個物理規(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。對這種猜想，諸多科學(xué)家開展實驗并求證，但都沒有得出科學(xué)結(jié)論。然而，打破這種科學(xué)發(fā)展僵局的是法國物理學(xué)家?guī)靵?。在卡文迪許對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，進而又借助卡文迪許測定萬有引力常量實驗思想巧妙地設(shè)計了庫侖扭秤實驗，從而成功地測定了靜電力恒量。但這個實驗并不能驗證庫侖定律的正確性，最終是英國物理學(xué)家麥克斯韋通過對實驗的改進并運用數(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科學(xué)家沃賽斯特的精確實驗論證。由上可見，一個科學(xué)發(fā)現(xiàn)，它不僅是諸多科學(xué)家對科學(xué)問題的接力探究，而且也是諸多科學(xué)家勇于進取并努力探索的結(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)介紹與知識有關(guān)的物理科學(xué)研究史實，具體做法就是圍繞以下三個問題展開：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：1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了“電流的磁效應(yīng)”，英國物理學(xué)家法拉第對此而提出質(zhì)疑：電能生磁，是否磁也能生電？針對這個問題，法拉第開展了近10年的實驗研究，但都以失敗告終。1831年8月的一天，法拉第用長為62米的銅線繞成一個圓筒式線圈，圓筒的一端與一根22厘米長2厘米粗的圓柱形磁鐵相連，電流表指針靜止不動，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偏轉(zhuǎn)，進而發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象[? 2? ]。介紹這一段史實，既能引發(fā)學(xué)生對課題的學(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)法拉第對科學(xué)真理執(zhí)著追求的科學(xué)精神。

3? 貫徹數(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，對探索與研究物理問題有著重要的作用與價值。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)歸咎于英國物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家麥克斯韋。麥克斯韋運用數(shù)學(xué)建立的電磁學(xué)方程，不僅建立了電動力學(xué)課程，而且預(yù)言了電磁波的存在，為推動社會進入電氣時代奠定了基礎(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捷明了的作用。在高中物理課程學(xué)習(xí)中，能否熟練地運用數(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)會學(xué)習(xí)，不僅針對學(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)，指運用數(shù)學(xué)知識與方法解決物理問題的思維品質(zhì)與能力。

在知識內(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，而且多數(shù)是定性描述，但只要在貫徹數(shù)學(xué)思想的主導(dǎo)下，注意正確選點并適當(dāng)?shù)貙滩膬?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。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，必須結(jié)合物理事實特點來理解。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)”。而對于壓強公式P=f/s，與密度公式比較，形式相同，但內(nèi)涵卻不同，壓強大小由壓力和受力面積共同決定。再如串聯(lián)電路特點公式：U=U1+U2與R=R1+R2，共同點是總量與分量關(guān)系，不同點則是：前者表征電壓的分配特點，后者表征等效替代特點。

（2）引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會構(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。如勻速直線運動和變速運動，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：在勻速直線運動中，v是恒量;在變速直線運動中v是變量。在此基礎(chǔ)上，教師還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生嘗試畫出兩種運動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)生運用數(shù)學(xué)進行演繹或邏輯推理。在初中物理解題中，凡屬于定量分析或比較大小問題，一般都可以運用數(shù)學(xué)進行演繹或邏輯推理。如例題：某同學(xué)將一支點燃的蠟燭放在距凸透鏡15cm處時，在光屏上得到一個縮小的像，當(dāng)蠟燭距透鏡9cm時，在光屏上得到一個放大的像，試求凸透鏡的焦距的取值范圍.這就是定量分析的問題，如果建立如下兩個方程：依據(jù)縮小實像的條件：2f<15cm;依據(jù)放大實像的條件：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，而運用數(shù)學(xué)進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)，本文雖論述了實踐創(chuàng)新、科學(xué)精神、學(xué)會學(xué)習(xí)這三個，實際其中還包含著另外三個素養(yǎng)。實踐創(chuàng)新的動力就是對人類社會的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，滲透物理學(xué)史的教學(xué)就是一種人文底蘊教育，而健康生活底蘊既依托于人文底蘊，也依托于科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)精神。總之，六大核心素養(yǎng)既互相聯(lián)系又互相影響。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京： 北京師范大學(xué)出版社， 2012：2-3.

[2]王溢東. 照耀世界的火炬-物理學(xué)發(fā)展史上的光輝篇章 [M]. 廣州： 廣東科技出版社， 2012：186-189.