促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)形成的教學(xué)探索

余傳信

摘 要：物理學(xué)科素養(yǎng)，指人們?cè)谖锢韺W(xué)科內(nèi)所具備的專(zhuān)業(yè)品質(zhì)，這些品質(zhì)是通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練所形成的專(zhuān)業(yè)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)、專(zhuān)業(yè)方法與技能、專(zhuān)業(yè)思維與語(yǔ)言、專(zhuān)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(yǔ)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(yàn)，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)技能素養(yǎng)的形成。

關(guān)鍵詞：學(xué)科素養(yǎng)；概念語(yǔ)言素養(yǎng)；科學(xué)方法素養(yǎng)；實(shí)驗(yàn)技能素養(yǎng)

物理學(xué)科素養(yǎng)，指人們?cè)谖锢韺W(xué)科內(nèi)所具備的專(zhuān)業(yè)品質(zhì)，這些品質(zhì)是通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練所形成的專(zhuān)業(yè)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)、專(zhuān)業(yè)方法與技能、專(zhuān)業(yè)思維與語(yǔ)言、專(zhuān)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(lái)的特點(diǎn)，是事物本來(lái)的性質(zhì)，指人們完成某種活動(dòng)所必需的基本條件。素養(yǎng)是指一個(gè)人在從事某項(xiàng)工作時(shí)應(yīng)具備的素質(zhì)與修養(yǎng)，它必須經(jīng)過(guò)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(shuō)的素質(zhì)教育，實(shí)質(zhì)是指素養(yǎng)教育。

就專(zhuān)業(yè)而言，不同學(xué)科的素養(yǎng)內(nèi)涵各具有其特點(diǎn)。物理是以實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)技能、科學(xué)方法、概念語(yǔ)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(shí)踐與體會(huì)。

1 嘗試描述，促進(jìn)概念語(yǔ)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(shí)體系的基本元素，又是反映物理事件特征或本質(zhì)的專(zhuān)業(yè)性語(yǔ)言，其文字簡(jiǎn)練而內(nèi)涵深刻。如“力”的概念：力是一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體的作用。從字面上理解，指的是一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體施加了力的作用。但究其實(shí)質(zhì)，它至少包含了以下六個(gè)方面的內(nèi)涵：①?gòu)淖饔藐P(guān)系來(lái)看，力的作用是相互的，甲對(duì)乙有力的作用，乙對(duì)甲也有力的作用，而且大小相等方向相反；②從作用形式來(lái)看，兩個(gè)物體可以是直接接觸，也可以是沒(méi)有接觸；③從作用對(duì)象來(lái)看，每一個(gè)物體既是受力物體而又是施力物體；④從作用方式來(lái)看，有推、拉、頂、壓、吸等不同方式；⑤從作用效果來(lái)看，或發(fā)生形變，或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變；⑥從作用性質(zhì)來(lái)看，兩物體間作用力的性質(zhì)相同，若甲對(duì)乙是壓力，那么乙對(duì)甲也是壓力。

所謂“概念語(yǔ)言素養(yǎng)”，就是指學(xué)生針對(duì)某一概念能運(yùn)用學(xué)科專(zhuān)業(yè)化的語(yǔ)言來(lái)詮釋其內(nèi)涵實(shí)質(zhì)。事實(shí)表明，不少學(xué)生覺(jué)得物理難學(xué)或者沒(méi)學(xué)好物理，其中主要的原因就是對(duì)物理概念缺乏深刻性的理解?；蛘哒f(shuō)，概念語(yǔ)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(shí)或演示與概念有關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，然后教師再依據(jù)物理事實(shí)與現(xiàn)象來(lái)講解概念。顯然，學(xué)生對(duì)知識(shí)的獲取僅是一種接收方式，其中沒(méi)有經(jīng)過(guò)學(xué)生本人的思維加工，學(xué)生對(duì)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(gè)較大的落差，這就是學(xué)生們常說(shuō)的“聽(tīng)得懂但不會(huì)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(shí)教師卻大包大攬。誠(chéng)然，初中生的概括抽象能力正處于初級(jí)階段，語(yǔ)言組織能力也有所欠缺，難于用自己的語(yǔ)言來(lái)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(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且又會(huì)影響知識(shí)與技能的落實(shí)訓(xùn)練。教師的這種擔(dān)心往往使學(xué)生失去了概念語(yǔ)言素養(yǎng)訓(xùn)練的最佳契機(jī)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的教學(xué)效益來(lái)說(shuō)，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(yǔ)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(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)，此時(shí)就可以要求學(xué)生引入一個(gè)物理量來(lái)描述這種屬性。當(dāng)然，如果學(xué)生課前沒(méi)有閱讀教材，那么就有可能引入“實(shí)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(shí)或越重”等。盡管上面有的說(shuō)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(duì)概念內(nèi)涵的豐富的聯(lián)想與思考，對(duì)訓(xùn)練并發(fā)展學(xué)生的概念語(yǔ)言素養(yǎng)卻有著重要的意義。另外，學(xué)生通過(guò)自己對(duì)概念的描述，不僅能更好地領(lǐng)悟教材對(duì)概念描述的科學(xué)性、準(zhǔn)確性和簡(jiǎn)練性，而且又是對(duì)概念內(nèi)涵進(jìn)行再度深化認(rèn)識(shí)的過(guò)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(shuō)過(guò)：“最有價(jià)值的知識(shí)是關(guān)于方法的知識(shí)?！笨茖W(xué)知識(shí)不是智慧，解決問(wèn)題的科學(xué)方法才是智慧。當(dāng)然，科學(xué)方法離不開(kāi)科學(xué)知識(shí)，但科學(xué)知識(shí)離開(kāi)了科學(xué)方法僅是一種無(wú)價(jià)值的死東西，人們常說(shuō)的“書(shū)呆子”，就是指有知識(shí)而沒(méi)有解決實(shí)際問(wèn)題的科學(xué)智慧?？茖W(xué)方法不僅能指導(dǎo)人們科學(xué)地解決實(shí)際問(wèn)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(yùn)動(dòng)的原因”的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，伽利略是通過(guò)設(shè)置斜面實(shí)驗(yàn)這種科學(xué)方法并在實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行“由實(shí)體過(guò)渡到虛體”的科學(xué)思維方法而得到了“力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”的科學(xué)結(jié)論，正是這個(gè)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(shí)與方法體系得以誕生。物理課程中的知識(shí)建構(gòu)方法與過(guò)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(lái)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(jiàn)豹。①控制變量法：用于研究其中一個(gè)量與其它幾個(gè)量之間的關(guān)系，如研究決定運(yùn)動(dòng)快慢的因素、研究影響壓強(qiáng)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(shí)物替代虛像來(lái)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(qiáng)公式中“液柱”模型；研究連通器問(wèn)題中的“液片”模型，磁感線模型等；④轉(zhuǎn)換顯示法：如測(cè)定溫度的高低轉(zhuǎn)換為觀察液柱的高低；測(cè)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(dòng)來(lái)推知鼓面振動(dòng)，又如由滑塊在不同粗糙水平面上滑過(guò)的距離來(lái)推知力是改變物體運(yùn)動(dòng)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(qiáng)、密度、電阻、功率等，都是運(yùn)用比值的方法來(lái)描述其特征或本質(zhì)。再如運(yùn)用運(yùn)動(dòng)圖像法來(lái)分析運(yùn)動(dòng)問(wèn)題、運(yùn)用電流圖像來(lái)分析電流功率問(wèn)題、運(yùn)用溫度時(shí)間圖像來(lái)分析熱現(xiàn)象問(wèn)題，等等。應(yīng)該說(shuō)，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(lái)研究物理過(guò)程或物理現(xiàn)象的變化，也可以用來(lái)分析解決與物理過(guò)程或物理現(xiàn)象變化的有關(guān)問(wèn)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(chēng)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(huì)物理課程中的科學(xué)方法性知識(shí)，其次是注意滲透有關(guān)科學(xué)方法運(yùn)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(shuí)先達(dá)到終點(diǎn)”和“用相同的時(shí)間看誰(shuí)跑得路程長(zhǎng)”這種“同中辨異”科學(xué)方法，然后再給出路程與時(shí)間均不相同的兩組數(shù)據(jù)，讓學(xué)生嘗試判斷兩者的運(yùn)動(dòng)快慢。如果學(xué)生能借助前面“同中辨異”的方法來(lái)領(lǐng)悟比較“單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程”來(lái)比較運(yùn)動(dòng)快慢，這何以不是“同中辨異”思維的靈活運(yùn)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(yàn)，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)技能素養(yǎng)的形成

實(shí)驗(yàn)技能素養(yǎng)是物理學(xué)科素養(yǎng)的必要內(nèi)涵，這不僅因?yàn)閷?shí)驗(yàn)是物理課程知識(shí)體系建立的基本手段方法，更重要的是在實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)與過(guò)程操作方法方面蘊(yùn)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(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)原理方面，滲透著轉(zhuǎn)換思想與方法。電流通過(guò)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(guò)觀察溫度的變化來(lái)判定吸收的熱量，其中既蘊(yùn)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(yùn)含著熱量與溫度關(guān)系的“同中辨異”的科學(xué)思維。在實(shí)驗(yàn)研究方法方面，其過(guò)程與方法設(shè)計(jì)是采用“控制變量法”來(lái)分別探究電流做功多少與電流強(qiáng)度大小和與電壓大小的關(guān)系。由于本實(shí)驗(yàn)作為一種定性實(shí)驗(yàn)，因而在實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)方面，為突出實(shí)驗(yàn)效果的直觀性，則運(yùn)用對(duì)比法而設(shè)置兩個(gè)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(yùn)用?？梢?jiàn)，透徹的理解實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)技能素養(yǎng)的提升。

所謂重視體驗(yàn)，就是指在物理課程教學(xué)中，不僅要提供讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，更要提供讓學(xué)生嘗試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案或設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置的平臺(tái)，以充分地挖掘?qū)嶒?yàn)教學(xué)的教育功效。如探究“阿基米德原理”實(shí)驗(yàn)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)液體的體積大小有關(guān)，而且與液體密度有關(guān)。此時(shí)教師提出“對(duì)同一種物體，密度與體積的乘積是什么”的問(wèn)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(kāi)液體的質(zhì)量大小有關(guān)”，那么探究“阿基米德原理”的實(shí)驗(yàn)原理、方法、裝置的設(shè)計(jì)性思維活動(dòng)就會(huì)應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)然，學(xué)生所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，可能實(shí)驗(yàn)原理欠科學(xué)，或?qū)嶒?yàn)裝置欠精當(dāng)，或?qū)嶒?yàn)操作欠合理，但這都是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中的一種經(jīng)歷或體驗(yàn)，而學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能素養(yǎng)正是在這種經(jīng)歷與體驗(yàn)中逐步形成。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅是用來(lái)引導(dǎo)學(xué)生形成概念或獲取知識(shí)，更重要的是促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能素養(yǎng)的形成。應(yīng)該指明，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的科學(xué)思想與科學(xué)方法的靈活運(yùn)用均屬于實(shí)驗(yàn)技能素養(yǎng)范疇。

物理學(xué)科素養(yǎng)是學(xué)生未來(lái)進(jìn)一步學(xué)好物理專(zhuān)業(yè)課程的基礎(chǔ)，又是學(xué)生未來(lái)從事有關(guān)物理專(zhuān)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(shí)“關(guān)注學(xué)生的發(fā)展與未來(lái)”的 新課程理念的有效策略。

參考文獻(xiàn)：

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