物理核心素养如何落地
——课程标准下的初中物理教学思与行

胡沧海

一、 引言

在当前的初中物理教学中,仍然存在学生只掌握了相应的物理知识,但是没有形成良好物理思维、物理观念的问题,科学态度也没有得到应有的建立,对教材之外的物理文化知之甚少,导致物理教育的价值产生了极大的局限性,学生无法将所学知识应用到自己的发展和创造中来,这显然是当前初中物理教学的不足之处。《义务教育物理课程标准(2022年版)》中明确指出了物理教学要以学生核心素养的发展作为主要目标,让学生能够在物理学习中形成终身发展所需要的素质,因此在实际的教学中,教师有必要改进教学策略,结合核心素养的内涵以及当前存在的不足,构思新的教学路径,让物理课程在促进学生全面发展方面的价值能够更好地体现出来。

二、 物理核心素养内涵分析

物理核心素养是指学生在物理学习过程中所形成的能够体现物理学科特性的必备品格以及关键能力,核心素养的形成不仅可以帮助学生更好地掌握物理知识,同时还能够为学生其他方面的发展提供推动力。从核心素养这一概念来讲,核心素养包含了文化基础、自主发展、社会参与三个方面,具体到物理学科,则包含了物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任四个维度。

物理观念是指学生可以从物理学的视角来研究物质,包括对物理的运动、物质的能量等有正确的认识,指向学生对物理概念的提炼水平。比方在学生学习了分子等微观粒子的概念之后,能够认识到物质都是由微观的粒子形成的,并且可以从微观的角度上来解释花香的传播等现象,理解其中蕴含的科学道理。

科学思维是指学生在分析物理现象的过程中可以运用理性的思维,通过推理、分析数据等方式来得到相关的物理规律,同时也要求学生在科学探究中能够产生合理的质疑或者猜想。比如在《声音的产生与传播》的学习中学生可以在亲眼观察琴弦的振动等场景中,产生与声音的产生和物体的振动有关的理解,说明学生具备良好的科学思维。

科学探究是指学生可以在物理学习中,结合自己掌握的科学原理来对物理现象做出猜想,并且使用适合的方式来验证自己的猜想,学会在设计实验、制定方案、实施方案等活动中获取知识。在初中阶段,需要学生掌握的科学探究方法主要包括理想模型法、等效替代法、累计法、定量分析法、控制变量法等。

科学态度与责任是指:学生可以在物理学习的过程中,正确认识到科学对社会发展的两面性,树立起正确的学习观念,带着社会责任感去学习物理知识。

三、 初中物理核心素养培养存在的问题

(一)轻视物理知识理解过程

学生学习新知识的过程也是学生物理观念、科学思维等素养发展的最佳时期,能够让学生在物理本质的探究中获得思维方式上的改善。但是从实际情况来看,很多教师在教学设计中会将重点放在学生在课后应当完成哪些练习题方面,甚至有的教师会产生“不会的也要让学生练会”的错误认识,认为只要学生大量做题,就一定能搞懂知识,这就导致学生在新知识学习中无法沉下心来去猜想、质疑、探究,而是只能够直接记忆教材上的结论,从而影响了学生物理核心素养的发展。

(二)教学方式选择相对单一

多元化的教学方式能够让学生对物理课堂时刻保持新鲜感,从而使学生在课堂上的思维也变得更加活跃。同时,项目学习法、任务驱动法、翻转课堂法等新型的教学方式也能够强化学生的体验,让学生能够使用各种方式来探究物理知识,进而为学生物理观念、科学思维等素养的发展创造良好的空间。但是在当前的初中物理教学中,很多教师仍然使用“教师讲、学生听”“教师板书,学生记笔记”等单一的教学方式,学生在课堂上只会感到枯燥乏味,思维无法变得活跃起来,核心素养自然无法得到较好的发展。

(三)忽视学生自主探究学习

物理教学不单单是让学生去获得物理知识,更重要的是让学生获得学习物理的方法,能够逐渐地学会独立地对物理现象及逆行分析,在这个过程中获得思维和能力的锤炼,从而使学生获得物理核心素养的发展。而从实际情况来看,初中物理教学中给学生提供的自主探究学习机会仍然比较少,部分教师还会使用播放实验演示视频的方式来代替学生的探究学习,导致学生探究体验不足的问题。

(四)忽视学生前经验利用

物理知识和学生现实生活的联系十分密切,包括摩擦、静电、惯性等概念,学生在生活实践中就已经有所体会,并且在小学时期,学生在小学科学课程中就已经获得了科学的启蒙,得到了学习初中物理知识的前经验。因此教师在教学中有必要重视学生前经验和初中物理知识之间的衔接,避免学生对物理知识产生理解上的偏差,从而更好地实现对学生物理核心素养的培养。但是在实际的教学中,教师容易忽视学生的前经验,比如在学生学习了物态变化的知识之后,仍然在做题中容易混淆液化和凝结、融化和熔化等概念,本质上是学生没有正确区分这些概念的区别,因此需要教师引导学生去进行区分,而不是要求学生用死记硬背的方式来记住正确的汉字写法。

(五)作业布置缺乏分层设计

在初中物理教学中,由于学生的前经验储备不足、学习方式不同、对物理的喜爱程度不同等,学生的物理学习能力也会出现差异,从而出现了学生分层的现象。因此在作业设计中,教师有必要对作业进行必要的分层,从而让每一个学生都能够获得有针对性的引导,让学生能够在适合的环境下获得核心素养上的不断发展。但是大部分教师在作业设计中容易忽视学生的差异性,一味地向学生提出同样的标准,导致部分学生压力过大,不利于学生核心素养的培养。

四、 课程标准下初中物理核心素养的培养对策

学生学习方式的转变是课程标准实施最为核心以及关键的环节,也是落实核心素养培养的重点。课程标准倡导的学生学习方式包括自主学习、合作学习、探究学习等,因此在初中物理教学中,教师要积极引导学生建立适合自己的新型学习方式,改变学生被动接受教师指导的状态,从而让学生在良好学习方式的运用中逐渐获得核心素养上的成长。

(一)重视课前预习

很多学生在物理课堂上存在跟不上教师节奏的问题,这其中固然有教师的原因,和学生自身的学习方式也存在密切的联系,很多学生没有养成良好的预习习惯,无法为课堂上对知识进行深化做好准备,从而影响了学生对物理知识的深入理解。因此教师有必要积极引导学生形成良好的课前预习习惯,并且保证学生真正达到预习的效果,让学生能够在课堂上专心听讲,解决自己感到好奇的问题。

比如,在教学《声音的特性》这一节内容的过程中,教师可以给学生提供预习学案,让学生按照学案的内容来完成预习活动。

任务一:准备一把尺子,将尺子紧压在桌子的边上,用手拨弄尺子,使尺子发生振动,分析问题:当尺子伸出桌外的长度是四分之一时、三分之一时、二分之一时,尺子发出的声音会存在哪些差别?你可以得到怎样的结论?

任务二:同样使用尺子,将尺子的二分之一伸出桌外,一次使用比较大的力气来让尺子振动发声,一次使用比较小的力气来让尺子振动发声,你可以从尺子的振动幅度和发声情况中发现什么?

任务三:了解音色的概念,使用网络来调查不同乐器的音色,思考音色不同的原因。

在给学生布置预习任务的基础上,教师可以给学生提供线上沟通的渠道,让学生在完成预习任务之后,及时地通过线上的方式将自己的预习成果反馈给教师。如此,不仅能够监督学生完成预习任务,而且能够让教师更好地了解学生的预习成果,结合学生的反馈来调整课堂教学方案,从而设计出重点更加突出的教学活动。

(二)完善错题管理

通过让学生主动了解自己在错题中的解题思路,可以让学生对自己的逻辑推理机制进行深刻的反思,从而促进学生的自我诊断,让学生将问题中涉及的知识真正做到内化于心。因此在初中物理教学中,教师要积极引导学生养成良好的错题管理习惯,培养学生的反思意识。

初中学生的错题管理能力还不强,并且学生的耐心不够充分,很难静下心来分析自己已经做过的习题,认为自己只要知道解题方法即可,宁愿花费大量的时间去解决新的习题。这种情况导致学生在物理学习中会积累下越来越多的错误逻辑,从而给学生的物理核心素养发展带来严重的负面影响。因此,教师有必要充分发挥出自身的监督权,引导学生正确认识错题管理的重要性,让学生逐渐地学会自己去整理错题。

结合物理学科的特点,学生可以使用以下的方法来整理错题:

第一步:对自己出现的错题进行分析,在保留错题结论和解题思路的前提下摘抄或者裁剪粘贴到错题本上。第二步:对自己错题的过程进行分析,在错题本上写下自己做错的原因,包括审题不清、没有正确理解题意、计算失误、依赖经验去填写答案、对概念理解错误等。这个步骤是引导学生去进行自我诊断,从而增强学生的反思意识。第三步:在错题本上将正确的问题解决步骤以及答案记录下来。第四步:在错题所在位置写下自己的反思。

学生在制作错题本的过程中可以按照错题对应的知识所在章节、错题类型等来对错题进行进一步的归类,从而让学生逐渐建立起属于自己的学习资料,在不断的反思中获得学习能力上的进步。

(三)注重质疑探究

在课程标准的背景下,初中学生要改变过去教学中一味只听教师安排的学习方式,学会自主地对物理知识进行探究,从而让学生在自主探究中获得科学思维、科学探究等素养上的发展。因此,教师要给学生创造良好的开放学习空间,让学生能够充分调动自身的学习经验,应用质疑、猜想、推导、数据分析等方式来探索物理知识,让学生对知识理解的过程形成更加完善的认识。

比如,在教学《科学探究:牛顿第一定律》的过程中,教师给学生充足的时间,让学生自己提出猜想,并且让学生结合自己提出的猜想来设计对应的实验验证方案。如此,能够让学生对自己掌握到的科学探究知识进行整合,转化成为解决新问题的方法,从而使学生养成用猜想、假设、实验等方式来学习新知识的良好习惯,逐渐摆脱心理上对教师的依赖性,体会到自主学习的成就感。

(四)开展自我修正

在初中物理教学中,教师要促使学生形成自我修正的本领,让学生学会对自己的学习方式进行批判性的分析,发现自己现阶段存在的不足,并且结合自己在学习中获得的感悟,选择更加适合自己的学习方法。学生的自我修正需要建立在自己有了充足的观察和体验的基础上,只有让学生体验过物理知识的形成过程,才会对自己原本的认知进行全面的分析,懂得要将新知识和旧知识融合在一起,要放弃错误的观念,最终实现学习思维上的优化。因此在教学中,教师要注重给学生创造良好的自我监控空间,让学生将自己的学习过程看作是观察和分析的对象,在自我监察、反馈、控制中获得成长。

例如在《汽化和液化》的教学中,教师可以组织学生展开实验活动,给学生提供酒精、塑料袋等实验材料,让学生在塑料袋里面放入酒精,在将塑料袋里面的空气排出之后,密封塑料袋,并且将塑料袋放入热水里面,观察实验中产生的现象。在这个实验中,部分学生可能会遇到实验现象不明显的现象,对此,教师不能直接忽视,而是要引导学生去反思为何没有取得和其他小组相同的实验现象,从而促使学生去进行自我监控和评估,让学生思考如何对实验方式进行改进,实现自我修正。

五、 课程标准下初中物理核心素养培养的教学对策

在课程标准的背景下,初中物理教师要改变过去单一性的教学手段,注重采取体现学生主体性的教学策略,充分发挥出自身的引导作用,为学生创造更好的物理知识探究空间,从而实现对学生物理核心素养的培养。

(一)重视概念理解,形成物理观念

物理观念反映了学生对世间万物的认识水平,绝不是通过让学生死记硬背概念就能够形成的,教师要重视学生对物理概念形成过程的正确理解,让学生逐渐学会从物理的角度、用理性的方式来看待事物,从而使学生的物理观念逐渐得到发展。教师在教学中要重视学生的已有知识经验,把握好学生概念理解的过程,让学生可以将抽象的概念和直观的生活现象密切联系在一起。

比如,在教学《快与慢》这一节内容的过程中,重点在于学生对速度这一概念的掌握,而速度是一个学生在现实生活中经常会用到的概念,学生已经积累了很多的前经验,但是对速度这一概念的理解趋于感性上的认识,没有从定量的角度上开展过研究,缺乏相关的思维。因此在本次的教学中,教师要避免直接让学生从定量的角度来理解速度的概念,而是要使用层层递进引导的方式,从而促进学生物理观念的形成。教师可以将学生分成几个小组,让学生去探索如下的问题:

问题1:运动员M和运动员N在赛跑,M比N提前到达终点,那么谁跑得更加快一些?

问题2:M和N在进行四百米的赛跑,M跑完全程使用了1分钟,N跑完全程使用了56秒,那么谁跑得更加快一些?

问题3:M跑完100米需要使用13秒,N跑完200米需要用到25秒,那么他俩谁跑得更快一些?

这四个问题都围绕着“速度”这一概念展开,但是难度出现了递增的特点,对前两个问题,学生可以依靠自己的生活经验来解决,后面的问题则需要学生用到“定量分析”的方式来比较运动的快慢,从而让学生的观念能够有所增长,更好地掌握速度这一重要概念。

又比如,在教学《科学探究:摩擦力》的过程中,在学生掌握了摩擦力的概念之后,教师可以使用多媒体向学生展示一辆重型的卡车,之后对学生说道:这辆卡车一共装了10个轮子,和地面的接触面积是非常大的,所以产生的摩擦力也非常大。在说完了之后,教师可以静待学生的表现,让学生自己去理解教师的这番话,思考教师的描述是否正确。而通过对摩擦力的概念进行分析,学生应当正确认识到摩擦力的大小实际上是和接触面积没有关系的。假设学生无法正确判断出教师语言中的错误,则表明学生的物理观念发展还不到位,因此教师有必要继续引导学生去探索摩擦力的本质,并且加强生活化教学手段的使用,让学生可以摆脱错误前经验的影响,构建出正确的物理观念。

(二)关注知识过程,训练科学思维

学生科学思维的产生需要学生能够摆脱直觉、感觉的影响,学会运用推理、探究等科学的方式来认识事物的本质,发现客观事物中蕴含的物理规律。因此在初中物理教学中,教师要注重引导学生关注物理知识产生的过程,精心设计充满思维的教学活动,对学生的科学思维进行必要的训练。

例如在教学《科学探究:摩擦力》的过程中,在引导学生正式探究摩擦力的概念以及大小影响因素等重点知识之前,教师可以组织学生展开一个小活动,将学生分成几个小组,给每个学生提供一个小油瓶,让学生合作去思考,怎样才可以打开这个油瓶的盖子。这样的趣味小活动能够让学生的思维最快速地变得活跃起来。有的学生会想到让小组内力气比较大的学生来直接拧开盖子,还有的学生会想到将瓶子上面的油擦干净,之后隔着比较粗糙的纸或者布来拧开……如此,在较短的时间内,学生可以想出各种各样的方法,之后,教师再让学生思考影响摩擦力大小的因素有哪些,从而让学生可以借助自己的实际体验来进行猜想,促进学生科学思维素养的发展。

此外,在初中物理教学中,教师也要加强对启发性教学手段的使用。在以往的教学中,由于缺乏启发性教学的使用,学生的思维灵活性很低,只能够去解决一些简单套用公式的问题。而借助启发性教学的使用,则能够让学生的思维更具有灵活性、发散性、自主性以及创新性,并且使学生在解决问题的过程中始终保持好奇心,从而促进学生科学思维的发展。比如在教学《力的平衡》这一节内容的过程中,教师可以让学生自主对下面的问题展开探究:将一本书放在桌子上,书会保持静止不动,这个时候书都受到了哪些力的作用?一辆汽车行驶在笔直的道路上,这个时候会受到哪些力的作用?两个力平衡的条件是什么?假设一个物体是静止不动的,这个物体是否一定不受力的作用?如此,能够让学生在问题的引导下,对力的平衡这一知识展开由浅入深的思考,形成比较准确和深刻的认识,从而使学生在受启发中获得科学思维上的成长。

总之,在初中物理教学中,教师要倡导自主教学的模式,给学生创造充足的思维发散空间,让学生逐渐获得更加优秀的物理知识思考方式,形成比较高层次的思维能力,从而使学生的科学思维素养逐渐形成。此外,教师在教学中也要注重对习题训练方式的优化,给学生提供更加优质的习题,让学生可以在有质量题目的探索中获得思维方式上的优化,从而取得更好的教学效果。

(三)引导深度探究,发展探究素养

初中学生刚刚开始正式接触物理知识的学习,学生科学探究素养的发展还有很长的路要走,因此教师要注重发挥出自身的引导作用,对学生现有的科学探究水平进行深层次的分析,从而引导学生去展开适合的科学探究活动。在实际的教学中,教师要重视起实验探究活动的展开,同时教师也需要正确认识到实验教学的价值,不能仅仅将实验作为辅助学生获取知识的一种手段,而是要让学生带着探究事物本质的目的来参与实验活动,从而真正实现对学生科学探究素养的培养。

一方面,教师要注重向学生传授多种有效的实验探究方法,让学生具备自主开展科学探究的基础。结合初中物理教学的内容,教师要重点引导学生掌握等效替换法、控制变量法、理想模型法这三种科学探究中经常用到的方法。

等效替换是指让学生在科学探究的过程中做到用另一个事物来代替比较复杂的事物,和数学中经常用到的转化思想类似,可以帮助学生以更加简便的方式来完成科学探究。

控制变量是指在对某种规律进行研究的过程中,每次研究过程都只改变其中的一个因素,控制其他的变量不变,从而分析出单一变量对物理量的影响。例如在学生探索影响摩擦力大小的因素时,可以用到控制变量的方法等。

理想模型法是指让学生借助理想化的模型来解决问题,比如在学生学习“匀速直线运动”这一状态时,需要将处于这一状态的物体看作一个理想化的模型。

此外,教师还要根据学生的科学探究需要,引导学生去了解更多具有实用性的科学探究方法,从而让学生获得自主进行科学探究的基础。

另一方面,教师也要积极引导学生展开综合实践探究的活动。课程标准中强调了“跨学科实践”对学生物理学习的重要性,教师可以以此作为突破口,促进学生科学探究素养的发展。教师可以在教学过程中对学生的已有知识经验进行处理,引导学生展开多元化的综合实践活动,让学生可以突破课堂学习的局限性,以更加开放的眼光来看待自己掌握到的抽象物理知识。比如,在教学《科学探究:凸透镜成像》这一节内容的过程中,教师可以将学生分成几个小组,让学生以“自制简易照相机”作为主题来进行实践探索。在学生实践的过程中,教师可以对学生进行必要的引导,让学生想一想什么材料适合用来作为镜头筒,哪一种材料更加适合作为胶片等。如此,能够让学生将物理和其他学科的知识融合在一起,从而使学生对科学进行更深层次的探究,促进学生科学探究素养的发展。

(四)优化教学资源,塑造科学态度与责任

学生的科学态度与责任素养是在对现实生活的长期观察和认识中逐渐形成的,在初中物理教学中,教师要引导学生逐渐意识到物理对社会发展的重要意义,并且增强学生对科技的关注意识,让学生认识到科学也是在与时俱进的,从而让学生获得科学态度与责任素养的发展。教师在教学过程中要形成开放的教育目标,不能将目光局限在内容有限的教材上,而是要探索更多和物理文化有关的教育资源,让学生可以从科学的角度来发现生活中的问题。

此外,教师也要注重让物理知识走向学生的现实生活,让学生展示物理文化当中蕴含的人文思想,让学生的情感受到熏陶,从而让学生的物理学习态度得到升华。例如在学生学习了《测量电功率》的知识之后,教师可以引导学生去关注生活中各种电器的耗电情况,让学生思考如何节约用电以及确保用电安全,又比如在学生学习了声音的相关知识之后,教师引导学生去了解噪声的标准,思考噪声对生活的危害,并且思考如何减少噪声带来的危害。如此,能够让学生真正地实现“从物理走向生活”,懂得物理学习的重要价值,从而发展学生的科学态度与责任素养。

六、 结论

在新课程标准推行的背景下,初中物理教师要深入解读课标的理念,明确培养学生核心素养的重要性,对当前教学中存在的不足进行分析,并且找出物理核心素养和物理教学内容之间的契合点,制订灵活有效的教学措施,帮助学生发展物理核心素养,改善初中物理教学的质量,让初中物理教学符合课标以及时代的要求。教师要从多个角度来优化教与学,改善学生的学习体验,让物理核心素养真正渗透到教学实践中来,体现物理学科的育人价值。