淺談初中物理科學(xué)探究素養(yǎng)的落實(shí)

趙文慧

摘要：初中學(xué)生在科學(xué)探究和物理知識的應(yīng)用過程中，才能掌握物理思維和方法，發(fā)展思維能力和探究能力，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任，故科學(xué)探究是核心素養(yǎng)極其重要的部分。通過教師提高認(rèn)識、改進(jìn)完善評價(jià)體系、規(guī)劃科學(xué)探究能力培養(yǎng)進(jìn)階，循序漸進(jìn)，點(diǎn)、線、面結(jié)合，做好教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)施教學(xué)，充分利用課外實(shí)驗(yàn)、科技活動和社團(tuán)活動作為補(bǔ)充，學(xué)生的科學(xué)探究核心素養(yǎng)就可以比較好的得到落實(shí)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);物理核心素養(yǎng);科學(xué)探究

中圖分類號：G633.98 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-1578（2019）07-0163-02

正文：德國著名物理學(xué)家馮·勞厄曾經(jīng)說過：教育給予人們的無非是當(dāng)一切己學(xué)過的東西都忘記后所剩下來的東西。物理學(xué)研究的事實(shí)和結(jié)論可能被學(xué)生忘記，但思想方法、研究態(tài)度一定能長久地支持學(xué)生的學(xué)習(xí)、生活和工作，是不會“還給”物理教師的。這些被學(xué)生終身保持的，成為他們行為習(xí)慣的就是一個(gè)人的基本素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力才是中學(xué)物理課程的價(jià)值所在。

2017版《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》雖然是高中階段提出來的，但對于初中物理教學(xué)有很大的參考性。目前，大部分有責(zé)任心的教師們開始思考怎樣落實(shí)核心素養(yǎng)的問題。筆者有幸對于初中物理教學(xué)中如何落實(shí)核心素養(yǎng)中科學(xué)探究素養(yǎng)做了一些實(shí)踐、研究，取得了一定的成效，現(xiàn)結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)際進(jìn)行了整理，給出一些培養(yǎng)初中生物理科學(xué)探究素養(yǎng)的策略。

1.頂層設(shè)計(jì)，規(guī)劃科學(xué)探究能力培養(yǎng)的進(jìn)階

頂層設(shè)計(jì)的主體在于教師，作為物理教師首先要對于核心素養(yǎng)的理論，特別是其中的科學(xué)探究素養(yǎng)的內(nèi)涵、意義等通過學(xué)習(xí)理解到位，其次找到理論和教材、學(xué)生的契合點(diǎn)，突破口，再次通過設(shè)計(jì)合理的測評體系，多方評價(jià)學(xué)生，促進(jìn)核心素養(yǎng)的形成。

1.1 核心素養(yǎng)的理論

物理核心素養(yǎng)的四個(gè)要素及其關(guān)系解讀：物理觀念是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動與相互作用、能量等的基本認(rèn)識，是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華。科學(xué)思維從物理學(xué)視角對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識方式，是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)理想模型的抽象概括過程。科學(xué)探究是人們探索和了解自然，獲得科學(xué)知識的主要方法。一般情況下，科學(xué)探究包含提出問題、做出假設(shè)、制定計(jì)劃、收集證據(jù)、處理信息、得出結(jié)論、表達(dá)交流、反思評價(jià)等方面，可以概括為問題、證據(jù)、解釋、交流四大要素。

科學(xué)探究的四個(gè)因素相互依賴，共同發(fā)展。在科學(xué)知識的教學(xué)、學(xué)生的探究和知識的應(yīng)用過程中，讓學(xué)生掌握物理思維和方法，發(fā)展學(xué)生的思維能力和探究能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任。

1.2 教材科學(xué)探究體系

北師大版初中物理教材共三冊，探究實(shí)驗(yàn)共32個(gè)，可以歸為探究物理現(xiàn)象有何規(guī)律或特點(diǎn)和探究某物理量的影響因素兩大類。從教材設(shè)計(jì)來看，前11個(gè)實(shí)驗(yàn)大概用時(shí)一學(xué)期半，均為探究物理現(xiàn)象的規(guī)律，教材對于猜想環(huán)節(jié)、探究方案的制定要求很低，大部分實(shí)驗(yàn)探究的方案已經(jīng)在教材中明了，重點(diǎn)訓(xùn)練學(xué)生的觀察能力、如實(shí)記錄數(shù)據(jù)能力，數(shù)據(jù)分析能力。經(jīng)過十一個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)器材由盲目的好奇逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)的使用，對探究時(shí)數(shù)據(jù)處理的方法諸如表格分析法、圖像分析法等都比較熟悉，實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度也逐漸建立起來了，就為以后的自主探究、經(jīng)歷完整的探究過程打好好了基礎(chǔ)。此后的一些典型實(shí)驗(yàn)如探究摩擦力大小的因素、電阻大小的因素、歐姆定律等，則應(yīng)該注重探究過程的完整性，問題意識、猜想環(huán)節(jié)，逐漸引導(dǎo)學(xué)生自己進(jìn)行設(shè)計(jì)，在實(shí)驗(yàn)之后進(jìn)行交流與評估。總之，作為探究活動的引導(dǎo)者，應(yīng)該對于科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)有持續(xù)性、有重點(diǎn)，逐步達(dá)到完成課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。

1.3 評價(jià)體系

傳統(tǒng)的評價(jià)制度形式過于單一，評價(jià)方式也不夠靈活，追求的是量化結(jié)果，對教育產(chǎn)生了很多不良影響。過分強(qiáng)調(diào)知識的數(shù)量和難度這些可以量化的內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)掌握了多少具體的技能，對學(xué)校和教師強(qiáng)調(diào)他們所教學(xué)生的升學(xué)率、會考合格率，優(yōu)秀率等，忽略了難以量化的內(nèi)容的評價(jià)，如學(xué)生的創(chuàng)新能力，實(shí)踐能力，心理素質(zhì)以及情緒、態(tài)度、方法和習(xí)慣的等方面的綜合評價(jià)。

在實(shí)驗(yàn)探究課教學(xué)中，可以采用每節(jié)課的學(xué)習(xí)過程評價(jià)、階段性的學(xué)業(yè)考試、畢業(yè)生的實(shí)驗(yàn)操作考試相結(jié)合的評價(jià)體系。

在北師大版初中物理教師教學(xué)用書中，每一節(jié)課都圍繞教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容分析、教學(xué)設(shè)計(jì)建議、參考資料、學(xué)習(xí)過程評價(jià)五部分展開。其中學(xué)習(xí)過程評價(jià)表就是用來對學(xué)生課堂上積極參與認(rèn)知過程情況的多方記錄，以此來評價(jià)學(xué)生的參與水平、觀察能力、分析概括能力、創(chuàng)新意識、研究意識、交流意識、合作精神等。通過長期的如實(shí)記錄，可以看到一個(gè)學(xué)生的發(fā)展情況，也能夠促使學(xué)生朝著積極的方向來努力。在學(xué)業(yè)考試命題時(shí)，應(yīng)選取生活、科技、社會中的熱點(diǎn)情景，結(jié)合初中學(xué)生的認(rèn)知水平，圍繞促進(jìn)核心素養(yǎng)的四大方面的內(nèi)容的來命題，可以借鑒國際pisa科學(xué)試題的命題思路和評分辦法。為了學(xué)生的全面發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生動手能力和科學(xué)創(chuàng)新精神，每個(gè)學(xué)年應(yīng)組織學(xué)生參加實(shí)驗(yàn)操作考試，是適應(yīng)基礎(chǔ)教育新課程改革的需要。

2.循序漸進(jìn).點(diǎn)、線、面結(jié)合，做好教學(xué)設(shè)計(jì)

作為教學(xué)過程的實(shí)施者和引導(dǎo)者，在設(shè)計(jì)教學(xué)過程時(shí)一定要有長遠(yuǎn)的思想，階段性的重點(diǎn)培養(yǎng)某些科學(xué)探究品質(zhì)，通過兩年的初中物理教學(xué)，使之形成有機(jī)的系統(tǒng)。筆者通常的思路是抓住特殊點(diǎn)有針對性的設(shè)計(jì)別開生面的教學(xué);每節(jié)實(shí)驗(yàn)探究課重點(diǎn)突出實(shí)驗(yàn)探究的某些環(huán)節(jié)和方法，并在后面的課中反復(fù)應(yīng)用直至熟練，線條式推進(jìn);通過總復(fù)習(xí)全面綜合物理原理，發(fā)散思維，提高應(yīng)用能力。

2.1 抓住第一課，認(rèn)識并熟悉科學(xué)探究程序及要點(diǎn)

在筆者的多年循環(huán)教學(xué)中，有兩節(jié)特殊的物理課，分別是初二物理第一課、初三物理第一課。

初二物理第一課內(nèi)容為教材上的“走進(jìn)物理世界”，通常設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)有送禮和初識兩個(gè)環(huán)節(jié)。送禮，送給孩子們迎新歌曲和一兩段心靈雞湯;初識環(huán)節(jié)分師生初識和初識物理。初識物理環(huán)節(jié)認(rèn)識物理學(xué)什么，介紹物理探究的六個(gè)環(huán)節(jié)，現(xiàn)場師生合作完成覆杯實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)猜想與現(xiàn)實(shí)的巨大差別，認(rèn)識物理是有趣的激發(fā)求知欲。其中物理探究的六個(gè)環(huán)節(jié)用PPt展示，在覆杯實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)了猜想環(huán)節(jié)，這只是科學(xué)探究的起點(diǎn)，等待長期的、反復(fù)的典型案例中的應(yīng)用、驗(yàn)證、熟悉、內(nèi)化，形成核心素養(yǎng)。

初三物理第一課一般題目為“實(shí)驗(yàn)探究概論——如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究”。本節(jié)課目的是在學(xué)生經(jīng)歷了比較多的物理科學(xué)探究過程實(shí)例之后對探究程序、探究方案設(shè)計(jì)、分析論證方法、思路等的系統(tǒng)提煉和深化，便于在第二學(xué)年能夠自主的設(shè)計(jì)探究過程，讓科學(xué)探究的程序、方法、科學(xué)思維扎根于腦中，形成便于終生發(fā)展的科學(xué)探究素養(yǎng)。本節(jié)課的基本程序是：復(fù)習(xí)回顧科學(xué)探究的一般程序，與初二物理第一課形成呼應(yīng);例析提出問題，增強(qiáng)問題意識;例析猜想環(huán)節(jié)，體悟猜想的思路和準(zhǔn)確的語言敘述;綜述如何測量或比較研究對象、如何改變實(shí)驗(yàn)變量、如何控制實(shí)驗(yàn)變量、如何設(shè)計(jì)表格，例析體悟設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的通常思路，便于九年級的進(jìn)一步應(yīng)用;綜述分析與論證，得到結(jié)論的一般敘述方法和例析，認(rèn)識結(jié)論的準(zhǔn)確敘述方法;通過對評估要點(diǎn)的綜述和例析學(xué)會評估，加深探究科學(xué)性的認(rèn)識，形成科學(xué)的態(tài)度，最后通過完整探究實(shí)例練習(xí)，再次鞏固本節(jié)內(nèi)容。整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)符合“總、分、總”的模式，能夠讓學(xué)生對八年級的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行簡單回顧的同時(shí)，形成完整的科學(xué)探究思路。

2.2 教材典型科學(xué)探究實(shí)例教學(xué)，突出科學(xué)探究程序環(huán)節(jié)

在八年級上的七個(gè)實(shí)驗(yàn)探究中，熔化特點(diǎn)、沸騰溫度變化特點(diǎn)、物質(zhì)的密度、比較物體運(yùn)動的快慢重在探究的收集證據(jù)和分析論證，落實(shí)測量工具的科學(xué)使用和圖像法分析變化規(guī)律的實(shí)證研究方法。光的反射規(guī)律、折射規(guī)律、平面鏡成像規(guī)律除了落實(shí)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度之外，則重在落實(shí)實(shí)驗(yàn)探究策略中的普遍性的問題。

八年級下的13個(gè)實(shí)驗(yàn)中，重力與質(zhì)量的關(guān)系、彈力與形變量的關(guān)系則應(yīng)用圖像分析的方法進(jìn)行規(guī)律總結(jié)，并且拓展與數(shù)學(xué)函數(shù)圖像結(jié)合，是圖像研究方法的深化。摩擦力大小、壓力作用效果、浮力大小、液體壓強(qiáng)的影響因素四個(gè)實(shí)驗(yàn)，則注重提出問題、合理猜想、設(shè)計(jì)表格，規(guī)范結(jié)論的語言敘述。在探究杠桿平衡條件時(shí)，由于易于出現(xiàn)特殊的數(shù)據(jù)，此時(shí)就應(yīng)突出質(zhì)疑品質(zhì)。

在九年級的第一課“實(shí)驗(yàn)探究概論”學(xué)習(xí)之后，本學(xué)年的12個(gè)實(shí)驗(yàn)探究則要大膽的嘗試由學(xué)生來自己設(shè)計(jì)，物質(zhì)的比熱容、電流與電壓、電阻的關(guān)系、動能、電阻、電功、電流熱效應(yīng)、電磁鐵磁性強(qiáng)弱的影響因素這七個(gè)實(shí)驗(yàn)，從設(shè)計(jì)合適的情景提出問題、進(jìn)行合理猜想、設(shè)計(jì)出科學(xué)的方案，得到準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，學(xué)生都可以順利的完成，只需在關(guān)鍵點(diǎn)上老師點(diǎn)撥一下即可。串并聯(lián)電路的電流、電壓規(guī)律探究、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件兩個(gè)實(shí)驗(yàn)則要突出猜想環(huán)節(jié)，并注意收集學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)的新問題，比如并聯(lián)的新舊電池混用造成的電壓突降;并聯(lián)支數(shù)越多，用電器的電壓越小所揭示的電池內(nèi)阻的問題，感應(yīng)電流的大小與什么有關(guān)的問題等。若時(shí)間和條件的情況下，可以就新發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

2.3 利用總復(fù)習(xí)的專題復(fù)習(xí)，全面綜合科學(xué)探究原理，提高綜合能力

即使是教師嚴(yán)密的設(shè)計(jì)了自己的教學(xué)過程，學(xué)生腦中形成的體系仍然是有些雜亂的，而且綜合應(yīng)用的能力還有需要提升的，為了達(dá)到提煉綜合，能夠全盤考慮的目的，九年級總復(fù)習(xí)時(shí)要設(shè)計(jì)一些生活的場景，來有意識的發(fā)現(xiàn)可以探究的問題，并進(jìn)行實(shí)際的設(shè)計(jì)。

筆者做過幾節(jié)效果較好的復(fù)習(xí)課，如燈泡中的物理知識、廚房中的物理知識、生活用品密度測量等，側(cè)重于提出問題，歸類分析，設(shè)計(jì)探究。下面以“生活用品密度測量”為例簡單做以說明。

“測生活用品的密度”引課為鑒別老師手上金戒指的真?zhèn)危O(shè)計(jì)測量戒指密度的多種方案;之后則討論設(shè)計(jì)了橙子、方形水果糖、白砂糖、牛奶、玻璃瓶密度測量的方案。測量原理從基本的P=m/V，到m=Glg，到ρ=F/gV，到漂浮物體m=m。在課堂結(jié)束的小結(jié)的時(shí)候，有的學(xué)生甚至想到了利用液體壓強(qiáng)公式p=ρgh作為測量原理測量牛奶密度的方法，有的學(xué)生總結(jié)出了四、五種測量方糖密度方案，可見通過這樣一節(jié)課，真的讓學(xué)生設(shè)計(jì)思路拓展開了，綜合能力提高了。

3.利用課外實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐活動、社團(tuán)活動做補(bǔ)充

課堂教學(xué)中由于時(shí)間有限，觀察、動手都受到限制，學(xué)生能力的發(fā)展受到制約。有計(jì)劃的開展課外實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐活動或科技社團(tuán)活動，有利于發(fā)展學(xué)生的智力、培養(yǎng)學(xué)生的興趣，最重要的是觀察能力、創(chuàng)新能力、思維能力和實(shí)際動手能力，是對課堂教學(xué)的很好補(bǔ)充。

筆者在課題“課外實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐活動對核心素養(yǎng)形成的促進(jìn)作用”研究中，曾經(jīng)利用課余時(shí)間指導(dǎo)學(xué)生制作潛望鏡、桿秤、臺燈、土電話、驗(yàn)電器、模擬紅綠燈、小電動機(jī)等，組織學(xué)生一起在操場上完成平均速度的測量和切割地磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)驗(yàn)、在樓道完成上樓功率的測量，學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的興趣極大增強(qiáng)，科學(xué)態(tài)度愈加端正，動手能力大為提升。在社團(tuán)活動中，引導(dǎo)學(xué)生從機(jī)械能一節(jié)的單擺實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)新問題“單擺擺動周期與什么因素有關(guān)”，并利用社團(tuán)活動時(shí)間用拴有繩子的小藥瓶和沙子構(gòu)成的單擺，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究。在學(xué)習(xí)了“火箭”一節(jié)內(nèi)容后，社團(tuán)成員自發(fā)尋找整理了我國“神州系列”的相關(guān)信息進(jìn)行了分享，激發(fā)了學(xué)生的愛國熱情，體悟了物理知識的強(qiáng)大力量，促發(fā)了學(xué)習(xí)的原動力，提高了創(chuàng)新應(yīng)用的積極性。

總之，通過教師層面自身對核心素養(yǎng)和新時(shí)代評價(jià)體系的認(rèn)識和改進(jìn)，加上課堂上有機(jī)、有序的教學(xué)過程，學(xué)生一定能夠體悟到初中物理實(shí)驗(yàn)探究要領(lǐng)，達(dá)到培養(yǎng)科學(xué)的物理觀念素養(yǎng)的目的。

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