物理核心素養如何落地
——課程標準下的初中物理教學思與行

胡滄海

一、 引言

在當前的初中物理教學中,仍然存在學生只掌握了相應的物理知識,但是沒有形成良好物理思維、物理觀念的問題,科學態度也沒有得到應有的建立,對教材之外的物理文化知之甚少,導致物理教育的價值產生了極大的局限性,學生無法將所學知識應用到自己的發展和創造中來,這顯然是當前初中物理教學的不足之處?！读x務教育物理課程標準(2022年版)》中明確指出了物理教學要以學生核心素養的發展作為主要目標,讓學生能夠在物理學習中形成終身發展所需要的素質,因此在實際的教學中,教師有必要改進教學策略,結合核心素養的內涵以及當前存在的不足,構思新的教學路徑,讓物理課程在促進學生全面發展方面的價值能夠更好地體現出來。

二、 物理核心素養內涵分析

物理核心素養是指學生在物理學習過程中所形成的能夠體現物理學科特性的必備品格以及關鍵能力,核心素養的形成不僅可以幫助學生更好地掌握物理知識,同時還能夠為學生其他方面的發展提供推動力。從核心素養這一概念來講,核心素養包含了文化基礎、自主發展、社會參與三個方面,具體到物理學科,則包含了物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度與責任四個維度。

物理觀念是指學生可以從物理學的視角來研究物質,包括對物理的運動、物質的能量等有正確的認識,指向學生對物理概念的提煉水平。比方在學生學習了分子等微觀粒子的概念之后,能夠認識到物質都是由微觀的粒子形成的,并且可以從微觀的角度上來解釋花香的傳播等現象,理解其中蘊含的科學道理。

科學思維是指學生在分析物理現象的過程中可以運用理性的思維,通過推理、分析數據等方式來得到相關的物理規律,同時也要求學生在科學探究中能夠產生合理的質疑或者猜想。比如在《聲音的產生與傳播》的學習中學生可以在親眼觀察琴弦的振動等場景中,產生與聲音的產生和物體的振動有關的理解,說明學生具備良好的科學思維。

科學探究是指學生可以在物理學習中,結合自己掌握的科學原理來對物理現象做出猜想,并且使用適合的方式來驗證自己的猜想,學會在設計實驗、制定方案、實施方案等活動中獲取知識。在初中階段,需要學生掌握的科學探究方法主要包括理想模型法、等效替代法、累計法、定量分析法、控制變量法等。

科學態度與責任是指:學生可以在物理學習的過程中,正確認識到科學對社會發展的兩面性,樹立起正確的學習觀念,帶著社會責任感去學習物理知識。

三、 初中物理核心素養培養存在的問題

(一)輕視物理知識理解過程

學生學習新知識的過程也是學生物理觀念、科學思維等素養發展的最佳時期,能夠讓學生在物理本質的探究中獲得思維方式上的改善。但是從實際情況來看,很多教師在教學設計中會將重點放在學生在課后應當完成哪些練習題方面,甚至有的教師會產生“不會的也要讓學生練會”的錯誤認識,認為只要學生大量做題,就一定能搞懂知識,這就導致學生在新知識學習中無法沉下心來去猜想、質疑、探究,而是只能夠直接記憶教材上的結論,從而影響了學生物理核心素養的發展。

(二)教學方式選擇相對單一

多元化的教學方式能夠讓學生對物理課堂時刻保持新鮮感,從而使學生在課堂上的思維也變得更加活躍。同時,項目學習法、任務驅動法、翻轉課堂法等新型的教學方式也能夠強化學生的體驗,讓學生能夠使用各種方式來探究物理知識,進而為學生物理觀念、科學思維等素養的發展創造良好的空間。但是在當前的初中物理教學中,很多教師仍然使用“教師講、學生聽”“教師板書,學生記筆記”等單一的教學方式,學生在課堂上只會感到枯燥乏味,思維無法變得活躍起來,核心素養自然無法得到較好的發展。

(三)忽視學生自主探究學習

物理教學不單單是讓學生去獲得物理知識,更重要的是讓學生獲得學習物理的方法,能夠逐漸地學會獨立地對物理現象及逆行分析,在這個過程中獲得思維和能力的錘煉,從而使學生獲得物理核心素養的發展。而從實際情況來看,初中物理教學中給學生提供的自主探究學習機會仍然比較少,部分教師還會使用播放實驗演示視頻的方式來代替學生的探究學習,導致學生探究體驗不足的問題。

(四)忽視學生前經驗利用

物理知識和學生現實生活的聯系十分密切,包括摩擦、靜電、慣性等概念,學生在生活實踐中就已經有所體會,并且在小學時期,學生在小學科學課程中就已經獲得了科學的啟蒙,得到了學習初中物理知識的前經驗。因此教師在教學中有必要重視學生前經驗和初中物理知識之間的銜接,避免學生對物理知識產生理解上的偏差,從而更好地實現對學生物理核心素養的培養。但是在實際的教學中,教師容易忽視學生的前經驗,比如在學生學習了物態變化的知識之后,仍然在做題中容易混淆液化和凝結、融化和熔化等概念,本質上是學生沒有正確區分這些概念的區別,因此需要教師引導學生去進行區分,而不是要求學生用死記硬背的方式來記住正確的漢字寫法。

(五)作業布置缺乏分層設計

在初中物理教學中,由于學生的前經驗儲備不足、學習方式不同、對物理的喜愛程度不同等,學生的物理學習能力也會出現差異,從而出現了學生分層的現象。因此在作業設計中,教師有必要對作業進行必要的分層,從而讓每一個學生都能夠獲得有針對性的引導,讓學生能夠在適合的環境下獲得核心素養上的不斷發展。但是大部分教師在作業設計中容易忽視學生的差異性,一味地向學生提出同樣的標準,導致部分學生壓力過大,不利于學生核心素養的培養。

四、 課程標準下初中物理核心素養的培養對策

學生學習方式的轉變是課程標準實施最為核心以及關鍵的環節,也是落實核心素養培養的重點。課程標準倡導的學生學習方式包括自主學習、合作學習、探究學習等,因此在初中物理教學中,教師要積極引導學生建立適合自己的新型學習方式,改變學生被動接受教師指導的狀態,從而讓學生在良好學習方式的運用中逐漸獲得核心素養上的成長。

(一)重視課前預習

很多學生在物理課堂上存在跟不上教師節奏的問題,這其中固然有教師的原因,和學生自身的學習方式也存在密切的聯系,很多學生沒有養成良好的預習習慣,無法為課堂上對知識進行深化做好準備,從而影響了學生對物理知識的深入理解。因此教師有必要積極引導學生形成良好的課前預習習慣,并且保證學生真正達到預習的效果,讓學生能夠在課堂上專心聽講,解決自己感到好奇的問題。

比如,在教學《聲音的特性》這一節內容的過程中,教師可以給學生提供預習學案,讓學生按照學案的內容來完成預習活動。

任務一:準備一把尺子,將尺子緊壓在桌子的邊上,用手撥弄尺子,使尺子發生振動,分析問題:當尺子伸出桌外的長度是四分之一時、三分之一時、二分之一時,尺子發出的聲音會存在哪些差別?你可以得到怎樣的結論?

任務二:同樣使用尺子,將尺子的二分之一伸出桌外,一次使用比較大的力氣來讓尺子振動發聲,一次使用比較小的力氣來讓尺子振動發聲,你可以從尺子的振動幅度和發聲情況中發現什么?

任務三:了解音色的概念,使用網絡來調查不同樂器的音色,思考音色不同的原因。

在給學生布置預習任務的基礎上,教師可以給學生提供線上溝通的渠道,讓學生在完成預習任務之后,及時地通過線上的方式將自己的預習成果反饋給教師。如此,不僅能夠監督學生完成預習任務,而且能夠讓教師更好地了解學生的預習成果,結合學生的反饋來調整課堂教學方案,從而設計出重點更加突出的教學活動。

(二)完善錯題管理

通過讓學生主動了解自己在錯題中的解題思路,可以讓學生對自己的邏輯推理機制進行深刻的反思,從而促進學生的自我診斷,讓學生將問題中涉及的知識真正做到內化于心。因此在初中物理教學中,教師要積極引導學生養成良好的錯題管理習慣,培養學生的反思意識。

初中學生的錯題管理能力還不強,并且學生的耐心不夠充分,很難靜下心來分析自己已經做過的習題,認為自己只要知道解題方法即可,寧愿花費大量的時間去解決新的習題。這種情況導致學生在物理學習中會積累下越來越多的錯誤邏輯,從而給學生的物理核心素養發展帶來嚴重的負面影響。因此,教師有必要充分發揮出自身的監督權,引導學生正確認識錯題管理的重要性,讓學生逐漸地學會自己去整理錯題。

結合物理學科的特點,學生可以使用以下的方法來整理錯題:

第一步:對自己出現的錯題進行分析,在保留錯題結論和解題思路的前提下摘抄或者裁剪粘貼到錯題本上。第二步:對自己錯題的過程進行分析,在錯題本上寫下自己做錯的原因,包括審題不清、沒有正確理解題意、計算失誤、依賴經驗去填寫答案、對概念理解錯誤等。這個步驟是引導學生去進行自我診斷,從而增強學生的反思意識。第三步:在錯題本上將正確的問題解決步驟以及答案記錄下來。第四步:在錯題所在位置寫下自己的反思。

學生在制作錯題本的過程中可以按照錯題對應的知識所在章節、錯題類型等來對錯題進行進一步的歸類,從而讓學生逐漸建立起屬于自己的學習資料,在不斷的反思中獲得學習能力上的進步。

(三)注重質疑探究

在課程標準的背景下,初中學生要改變過去教學中一味只聽教師安排的學習方式,學會自主地對物理知識進行探究,從而讓學生在自主探究中獲得科學思維、科學探究等素養上的發展。因此,教師要給學生創造良好的開放學習空間,讓學生能夠充分調動自身的學習經驗,應用質疑、猜想、推導、數據分析等方式來探索物理知識,讓學生對知識理解的過程形成更加完善的認識。

比如,在教學《科學探究:牛頓第一定律》的過程中,教師給學生充足的時間,讓學生自己提出猜想,并且讓學生結合自己提出的猜想來設計對應的實驗驗證方案。如此,能夠讓學生對自己掌握到的科學探究知識進行整合,轉化成為解決新問題的方法,從而使學生養成用猜想、假設、實驗等方式來學習新知識的良好習慣,逐漸擺脫心理上對教師的依賴性,體會到自主學習的成就感。

(四)開展自我修正

在初中物理教學中,教師要促使學生形成自我修正的本領,讓學生學會對自己的學習方式進行批判性的分析,發現自己現階段存在的不足,并且結合自己在學習中獲得的感悟,選擇更加適合自己的學習方法。學生的自我修正需要建立在自己有了充足的觀察和體驗的基礎上,只有讓學生體驗過物理知識的形成過程,才會對自己原本的認知進行全面的分析,懂得要將新知識和舊知識融合在一起,要放棄錯誤的觀念,最終實現學習思維上的優化。因此在教學中,教師要注重給學生創造良好的自我監控空間,讓學生將自己的學習過程看作是觀察和分析的對象,在自我監察、反饋、控制中獲得成長。

例如在《汽化和液化》的教學中,教師可以組織學生展開實驗活動,給學生提供酒精、塑料袋等實驗材料,讓學生在塑料袋里面放入酒精,在將塑料袋里面的空氣排出之后,密封塑料袋,并且將塑料袋放入熱水里面,觀察實驗中產生的現象。在這個實驗中,部分學生可能會遇到實驗現象不明顯的現象,對此,教師不能直接忽視,而是要引導學生去反思為何沒有取得和其他小組相同的實驗現象,從而促使學生去進行自我監控和評估,讓學生思考如何對實驗方式進行改進,實現自我修正。

五、 課程標準下初中物理核心素養培養的教學對策

在課程標準的背景下,初中物理教師要改變過去單一性的教學手段,注重采取體現學生主體性的教學策略,充分發揮出自身的引導作用,為學生創造更好的物理知識探究空間,從而實現對學生物理核心素養的培養。

(一)重視概念理解,形成物理觀念

物理觀念反映了學生對世間萬物的認識水平,絕不是通過讓學生死記硬背概念就能夠形成的,教師要重視學生對物理概念形成過程的正確理解,讓學生逐漸學會從物理的角度、用理性的方式來看待事物,從而使學生的物理觀念逐漸得到發展。教師在教學中要重視學生的已有知識經驗,把握好學生概念理解的過程,讓學生可以將抽象的概念和直觀的生活現象密切聯系在一起。

比如,在教學《快與慢》這一節內容的過程中,重點在于學生對速度這一概念的掌握,而速度是一個學生在現實生活中經常會用到的概念,學生已經積累了很多的前經驗,但是對速度這一概念的理解趨于感性上的認識,沒有從定量的角度上開展過研究,缺乏相關的思維。因此在本次的教學中,教師要避免直接讓學生從定量的角度來理解速度的概念,而是要使用層層遞進引導的方式,從而促進學生物理觀念的形成。教師可以將學生分成幾個小組,讓學生去探索如下的問題:

問題1:運動員M和運動員N在賽跑,M比N提前到達終點,那么誰跑得更加快一些?

問題2:M和N在進行四百米的賽跑,M跑完全程使用了1分鐘,N跑完全程使用了56秒,那么誰跑得更加快一些?

問題3:M跑完100米需要使用13秒,N跑完200米需要用到25秒,那么他倆誰跑得更快一些?

這四個問題都圍繞著“速度”這一概念展開,但是難度出現了遞增的特點,對前兩個問題,學生可以依靠自己的生活經驗來解決,后面的問題則需要學生用到“定量分析”的方式來比較運動的快慢,從而讓學生的觀念能夠有所增長,更好地掌握速度這一重要概念。

又比如,在教學《科學探究:摩擦力》的過程中,在學生掌握了摩擦力的概念之后,教師可以使用多媒體向學生展示一輛重型的卡車,之后對學生說道:這輛卡車一共裝了10個輪子,和地面的接觸面積是非常大的,所以產生的摩擦力也非常大。在說完了之后,教師可以靜待學生的表現,讓學生自己去理解教師的這番話,思考教師的描述是否正確。而通過對摩擦力的概念進行分析,學生應當正確認識到摩擦力的大小實際上是和接觸面積沒有關系的。假設學生無法正確判斷出教師語言中的錯誤,則表明學生的物理觀念發展還不到位,因此教師有必要繼續引導學生去探索摩擦力的本質,并且加強生活化教學手段的使用,讓學生可以擺脫錯誤前經驗的影響,構建出正確的物理觀念。

(二)關注知識過程,訓練科學思維

學生科學思維的產生需要學生能夠擺脫直覺、感覺的影響,學會運用推理、探究等科學的方式來認識事物的本質,發現客觀事物中蘊含的物理規律。因此在初中物理教學中,教師要注重引導學生關注物理知識產生的過程,精心設計充滿思維的教學活動,對學生的科學思維進行必要的訓練。

例如在教學《科學探究:摩擦力》的過程中,在引導學生正式探究摩擦力的概念以及大小影響因素等重點知識之前,教師可以組織學生展開一個小活動,將學生分成幾個小組,給每個學生提供一個小油瓶,讓學生合作去思考,怎樣才可以打開這個油瓶的蓋子。這樣的趣味小活動能夠讓學生的思維最快速地變得活躍起來。有的學生會想到讓小組內力氣比較大的學生來直接擰開蓋子,還有的學生會想到將瓶子上面的油擦干凈,之后隔著比較粗糙的紙或者布來擰開……如此,在較短的時間內,學生可以想出各種各樣的方法,之后,教師再讓學生思考影響摩擦力大小的因素有哪些,從而讓學生可以借助自己的實際體驗來進行猜想,促進學生科學思維素養的發展。

此外,在初中物理教學中,教師也要加強對啟發性教學手段的使用。在以往的教學中,由于缺乏啟發性教學的使用,學生的思維靈活性很低,只能夠去解決一些簡單套用公式的問題。而借助啟發性教學的使用,則能夠讓學生的思維更具有靈活性、發散性、自主性以及創新性,并且使學生在解決問題的過程中始終保持好奇心,從而促進學生科學思維的發展。比如在教學《力的平衡》這一節內容的過程中,教師可以讓學生自主對下面的問題展開探究:將一本書放在桌子上,書會保持靜止不動,這個時候書都受到了哪些力的作用?一輛汽車行駛在筆直的道路上,這個時候會受到哪些力的作用?兩個力平衡的條件是什么?假設一個物體是靜止不動的,這個物體是否一定不受力的作用?如此,能夠讓學生在問題的引導下,對力的平衡這一知識展開由淺入深的思考,形成比較準確和深刻的認識,從而使學生在受啟發中獲得科學思維上的成長。

總之,在初中物理教學中,教師要倡導自主教學的模式,給學生創造充足的思維發散空間,讓學生逐漸獲得更加優秀的物理知識思考方式,形成比較高層次的思維能力,從而使學生的科學思維素養逐漸形成。此外,教師在教學中也要注重對習題訓練方式的優化,給學生提供更加優質的習題,讓學生可以在有質量題目的探索中獲得思維方式上的優化,從而取得更好的教學效果。

(三)引導深度探究,發展探究素養

初中學生剛剛開始正式接觸物理知識的學習,學生科學探究素養的發展還有很長的路要走,因此教師要注重發揮出自身的引導作用,對學生現有的科學探究水平進行深層次的分析,從而引導學生去展開適合的科學探究活動。在實際的教學中,教師要重視起實驗探究活動的展開,同時教師也需要正確認識到實驗教學的價值,不能僅僅將實驗作為輔助學生獲取知識的一種手段,而是要讓學生帶著探究事物本質的目的來參與實驗活動,從而真正實現對學生科學探究素養的培養。

一方面,教師要注重向學生傳授多種有效的實驗探究方法,讓學生具備自主開展科學探究的基礎。結合初中物理教學的內容,教師要重點引導學生掌握等效替換法、控制變量法、理想模型法這三種科學探究中經常用到的方法。

等效替換是指讓學生在科學探究的過程中做到用另一個事物來代替比較復雜的事物,和數學中經常用到的轉化思想類似,可以幫助學生以更加簡便的方式來完成科學探究。

控制變量是指在對某種規律進行研究的過程中,每次研究過程都只改變其中的一個因素,控制其他的變量不變,從而分析出單一變量對物理量的影響。例如在學生探索影響摩擦力大小的因素時,可以用到控制變量的方法等。

理想模型法是指讓學生借助理想化的模型來解決問題,比如在學生學習“勻速直線運動”這一狀態時,需要將處于這一狀態的物體看作一個理想化的模型。

此外,教師還要根據學生的科學探究需要,引導學生去了解更多具有實用性的科學探究方法,從而讓學生獲得自主進行科學探究的基礎。

另一方面,教師也要積極引導學生展開綜合實踐探究的活動。課程標準中強調了“跨學科實踐”對學生物理學習的重要性,教師可以以此作為突破口,促進學生科學探究素養的發展。教師可以在教學過程中對學生的已有知識經驗進行處理,引導學生展開多元化的綜合實踐活動,讓學生可以突破課堂學習的局限性,以更加開放的眼光來看待自己掌握到的抽象物理知識。比如,在教學《科學探究:凸透鏡成像》這一節內容的過程中,教師可以將學生分成幾個小組,讓學生以“自制簡易照相機”作為主題來進行實踐探索。在學生實踐的過程中,教師可以對學生進行必要的引導,讓學生想一想什么材料適合用來作為鏡頭筒,哪一種材料更加適合作為膠片等。如此,能夠讓學生將物理和其他學科的知識融合在一起,從而使學生對科學進行更深層次的探究,促進學生科學探究素養的發展。

(四)優化教學資源,塑造科學態度與責任

學生的科學態度與責任素養是在對現實生活的長期觀察和認識中逐漸形成的,在初中物理教學中,教師要引導學生逐漸意識到物理對社會發展的重要意義,并且增強學生對科技的關注意識,讓學生認識到科學也是在與時俱進的,從而讓學生獲得科學態度與責任素養的發展。教師在教學過程中要形成開放的教育目標,不能將目光局限在內容有限的教材上,而是要探索更多和物理文化有關的教育資源,讓學生可以從科學的角度來發現生活中的問題。

此外,教師也要注重讓物理知識走向學生的現實生活,讓學生展示物理文化當中蘊含的人文思想,讓學生的情感受到熏陶,從而讓學生的物理學習態度得到升華。例如在學生學習了《測量電功率》的知識之后,教師可以引導學生去關注生活中各種電器的耗電情況,讓學生思考如何節約用電以及確保用電安全,又比如在學生學習了聲音的相關知識之后,教師引導學生去了解噪聲的標準,思考噪聲對生活的危害,并且思考如何減少噪聲帶來的危害。如此,能夠讓學生真正地實現“從物理走向生活”,懂得物理學習的重要價值,從而發展學生的科學態度與責任素養。

六、 結論

在新課程標準推行的背景下,初中物理教師要深入解讀課標的理念,明確培養學生核心素養的重要性,對當前教學中存在的不足進行分析,并且找出物理核心素養和物理教學內容之間的契合點,制訂靈活有效的教學措施,幫助學生發展物理核心素養,改善初中物理教學的質量,讓初中物理教學符合課標以及時代的要求。教師要從多個角度來優化教與學,改善學生的學習體驗,讓物理核心素養真正滲透到教學實踐中來,體現物理學科的育人價值。