在初中物理教學中豐富教師學科素養的策略

摘要：物理教師的專業能力與課堂教學高質量發展之間存在著必然的聯系，物理教師要從物理觀念的視角研究課程，具備課程開發能力;要細致把握物理課程內容，具備課程設計能力 ;要努力提高實驗技能，具備實驗能力。通過能力的習得與發展，不斷豐富自身的學科素養，提高課堂教學水平。

關鍵詞：物理教師;課程標準;學科素養;課堂教學

《義務教育物理課程標準（2011年版）》中明確指出，物理學是人類科學文化的重要組成部分，是研究物質結構、物質相互作用和運動規律的自然科學。它一直引領著人類探索大自然的奧秘，深化著人類對大自然的認識，是技術進步的重要基礎。作為教師，要不斷豐富自身的物理學科素養，提高課堂教學水平。

一、從物理觀念的視角研究和開發相關課程

物理觀念是從物理學視角形成的關于物質、運動與相互作用、能量等的基本認識，是物理概念和規律等在頭腦中的提煉與升華，是從物理學視角解釋自然現象和解決實際問題的基礎。基于此，教師應不斷深入探究物理學科的歷史、成果和發展，基于課程標準的要求，從物理視角研究物理教學的主要知識內容。

（一）理清初中物理學科的知識結構

《義務教育物理課程標準（2011年版）》是物理課程的基本綱領性文件，是國家對教育課程的基本規范和質量要求，是教材編寫、教學、評估和考試命題的依據，是國家管理和評價課程的基礎。根據物理學的內涵，課程標準中將“物質、運動與相互作用、能量”作為教學中一級主題，對學生應該掌握的物理知識內容提出了要求。每一個主題下包含了若干項的二級主題，在二個主題下又包含了若干的三級主題。在三級主題中，對每一個具體內容都有詳盡的說明，以“知道、了解、會、掌握”等這樣的行為動詞的方式提出。教師在課堂教學中，必須站在物理觀念的視角，按照課程標準要求，對教學內容及素材觀而有選，取而有擇、唯真是取。只有這樣，教學才能有的放矢。

如“壓強”一課的教學，課程標準中對壓強的要求是：通過實驗，理解壓強;知道日常生活中增大和減小壓強的方法。由此可見，對于壓強的概念教學的要求是比較高的，屬于“理解”水平，注解它的行為動詞有：理解、分類、計算等。所以，在課堂教學中，從物理觀念的視角高質量地達成學習目標，需要達到三方面的要求：一是要通過實驗來學習;二是能定量分析簡單的、與壓強有關的問題;三是要與生活、生產實踐相結合，知道增大或減小壓強的辦法。

（二）建立物理知識與實際情境的關聯

課程標準對初中物理課程提出了五個方面的理念要求，其中就包括“從生活走向物理，從物理走向社會”的內容。要求教學要貼近學生生活，符合學生認知特點，激發并保持學生的學習興趣，讓學生通過學習和探索掌握物理學基礎知識與基本技能，并能將其運用于實踐，為以后的學習、生活和工作打下基礎。所以，教師要教會學生“會用物理觀念解釋自然現象和解決實際問題”。要做到這一點，就必須具備物理知識與實際情境進行關聯的能力，具備建立物理知識與實際情境關聯的能力。具體地，可以建立如圖1所示的內容關聯體系。

以能量觀的認識為例，如機場有“嚴禁攜帶額定能量超過160 W·h的充電寶搭乘飛機”的規定，這里160 W·h的含義，是指一般充電寶（移動電源）的規格標注的都是電荷量。但我們知道，一般充電寶（移動電源）的規格標注的電荷量單位是mA·h，而不是W·h。之所以規定以W·h為單位，從物理觀念的視角來看，是因為機場限定的不是充電寶的電荷量，而是充電寶的能量。要清楚這個原因，需要在物理知識與實際情境之間建立起關聯。W·h的含義是瓦小時，160W·h相當于57.6 t的重物由靜止下落1m所具有的動能 ;若要判斷隨身攜帶的鋰電池充電寶的能量是否超標，只須把它的電荷量乘以標注的額定電壓（如3.7 V）就可以了。如果教師具備這樣解決問題的能力，并在教學中引導學生思考，就能在促進物理觀念的形成過程中提升課堂教學的高質量。

二、依托物理課程內容準確設計教學

物理學是人類科學文化的重要組成部分，是研究物質結構、物質相互作用和運動規律的自然科學。它一直引領著人類探索大自然的奧秘，深化著人類對大自然的認識，是技術進步的重要基礎。在初中物理的教學中，教育部頒布的《義務教育物理課程標準（2011年版）》，對初中物理的課程理念、課程目標、課程內容以及課程評價都做了詳盡的說明，是一線教師課堂教學重要依據。所以，物理教師要細致把握物理課程內容，具有準確設計教學的能力。

（一）正確制定教學目標

美國詩人莉萊說：“贏得好射手美名并非由于他的弓箭，而是由于他的目標。”所以，教學目標對一堂課來說是很重要的。一節課教學目標的制定要從“知識與技能、過程與方法、情感、態度與價值觀”三方面入手，而這三方面的具體要求又都在課程標準中進行了詳盡的闡述。熟讀課程標準有利于教師提高自身制定教學目標的能力。只有這樣，課堂教學才能從無序走向有序，從有效走向高效。

在講解安全用電知識時，我們不能隨意將一些家庭用電常識進行無目的地闡述講解，而應對教學素材分析后，依據課程標準要求制定好“三維目標”，有章法地進行授課。依據教學內容，我們可以這樣設計教學目標：知識與技能目標是安全用電知識;過程與方法目標是對信息的客觀性做出判斷;情感、態度與價值觀目標是將科學知識應用于日常生活，要有尊重科學安全用電、珍愛生命的意識。以此開展的教學，學生在接受知識時，會感覺清晰、系統，能夠有一種“學有所用”的感受。

（二）合理選擇教學策略

物理課堂教學高質量發展的重要指標之一，就是學生物理學科能力的提升。物理學科能力是指學生順利進行物理學科的認識活動和問題解決活動所必需的、穩定的心理調節機制。其內涵是系統化、結構化的物理學科知識技能對學習行為的定向調節和執行調節。要達到這一點，在影響物理課堂教學高質量發展的眾多因素之中，教師的教學策略是不可或缺的因素。要想合理選擇教學策略，需要教師依據課程標準中的“知道、了解、理解、掌握”等行為動詞的要求，準確把握課程要求，根據學生的已有經驗，實效地選擇教學策略。

如“密度概念”的教學，課程標準中對密度概念的定位是在“物質”這個一級主題下，規定了物質的形態和變化、物質的屬性、物質的結構與物體的尺度、新材料及其應用四個二級主題，在二級主題“物質的屬性”下又安排了四個三級主題，密度概念的內容就是四個三級主題之一。具體要求是：通過實驗，理解密度;會測量固體和液體的密度;解釋生活中一些與密度有關的物理現象。由此可見，對于密度概念教學的要求是比較高的，屬于“理解”水平。物理課程標準對于“理解級”概念內容的界定是有別于我們日常認知的，主要包括把握概念的內在邏輯關聯;與已有知識建立聯系;進行解釋、推斷、區分、擴展;提供證據;收集、整理信息等多角度的能力要求，一般對“理解級”的內容可用區分、說明、解釋、估計、理解、分類、計算等行為動詞進行“注釋”。一般要求教師在教學過程中，通過合理的手段與策略，讓學生能夠掌握所學內容的知識結構，并具備解決問題的相應能力。正如宋朝文學家蘇軾在《眾妙堂記》記載的：“庖丁之理解，郢人之鼻斲，信矣。”也就是順著脈理或條理進行剖析的意思。所以，在“密度”的教學中，應按照課程標準做到以下三點：

一是“密度概念”的建立一定要通過實驗完成。如通過測量若干個體積不同的物質（鐵塊和鋁塊）的質量和體積，發現同種物質的質量與體積的比值是恒定的，這個比值（密度）反映了物質的一種屬性，從而建立密度的概念。在以此為基礎，引導學生歸納密度的概念、公式與單位、物質的特性等知識內容，讓學生通過實驗體會物質概念形成的全過程。

二是對測量物質的密度必須要進行實驗教學，這是對實驗技能的要求。課程標準中指出：會測量固體和液體的密度。一般“會、學會、測量、選用、使用”等行為動詞往往是對技能要求中“獨立操作水平”的界定。所以，該能力必須是在學生的實驗的操作與理解中體現。

三是要將密度知識與生活中的一些物理現象緊密聯系起來。如前所述，課程標準中“解釋生活中一些與密度有關的物理現象”的“解釋”也是在“理解”的范疇內。這就要求教師必須以生活中的物理現象為素材進行教學，達到“學以致用”的效果。

三、以豐富的實驗技能完善物理實驗教學

初中物理教學中，教師要能夠順利完成物理實驗，并達到實驗的目的，這就要求我們需要重視用實驗來驗證理論觀點，獲得新認識。實驗技能包括實驗的觀察能力、操作能力、思維能力、數據處理能力、故障排除能力等主要內容。在物理教學活動中，應基于物理學科的學科特點，在教學活動中以完成學習目標和實驗結果為前提，關注學生的情感，不斷以豐富的實驗技能來完善物理實驗教學。

（一）實驗觀察能力

實驗觀察能力是指為了解決物理問題或學習物理知識，使用儀器或感覺器官，基于實驗目的與計劃，對研究對象進行觀測并得到結果的能力。在物理教師的學科素養中，實驗觀察能力很重要，它直接反映了教師的專業素養與專業功底。如在長度測量的實驗中，對于刻度線位置的觀察就直接影響了測量結果。

當然，實驗的觀察能力還反應在整體觀察、局部觀察、現象觀察、過程觀察、特點觀察等方方面面，這些都是物理教師應具備的最基本的學科素養。

（二）實驗操作能力

實驗操作能力是指在解決物理問題、學習物理知識和科學創造中，運用物理知識、借助實驗器材、通過實驗手段，按計劃完成實驗方案的動手過程。它在反應教師動手能力的同時，也反映了教師物理學科的基礎素養。如在初中物理教學中天平、彈簧測力計、電流表、電壓表等量具的正確使用。

實驗的操作能力主要包括：實驗儀器的使用能力，實驗設備的組裝能力，實驗設備的調試能力、手眼耳腦的協調配合能力、故障的排除能力等。在操作中還應注意養成這樣的能力：操作知識與操作技能的有機結合，操作方式的準確、穩定等。

（三）實驗思維能力

實驗思維能力是指在解決物理問題、學習物理知識和科學創造時，通過完成實驗方案的過程中，人的大腦對實驗儀器，實驗對象，實驗過程，實驗現象，實驗數據等本質屬性及內部規律的間接概括和能動反映，它是實驗質量的核心部分。

如在初中物理教學中，我們通過實驗得到數據，并基于數據分析等到結論的過程就是實驗思維的體現。在實驗的交流評估與分享過程中，也體現了實驗的思維能力。因此，物理教師在設計實驗方案和進行實驗操作時，應具備實驗思維能力。

（四）實驗數據處理能力

一般來講，初中物理實驗主要表現為三個方面的作用，即在課堂或實驗室再現物理現象、對物理量進行測量和處理、尋找物理規律。不管是哪一方面，任何實驗，都離不開對物理量的測量與數據處理。如在初中物理實驗中常見的測長度、測質量、測體積、測密度、測力、測電流、電壓、電阻、電功率等實驗。因此，物理教師應具備在實驗中進行數據處理的能力。

（五）實驗設計能力

提高實驗設計能力，需要教師具備解決物理問題的能力、傳授物理知識的能力和促進科學創造的能力。要根據一定的目的、任務，合理運用已有的知識和經驗，選擇適合的實驗方法;要依據所需要的實驗器材，進行可行性方案設計，并通過實驗操作來實施。它主要包括實驗器材的選擇能力，實驗方案的設計能力，實驗數據的處理（表格的設計）能力，實驗儀器改進與設計等多方面的能力。在初中物理教學中，經常與實驗探究進行整合，能全面體現物理教師的學科素養。

在初中物理測電阻的設計實驗中，可以通過這一個內容的設計，體現物理教師學科素養的四個要素。

一是在物理觀念方面，可以基于“運動與相互作用”部分對電流與電壓、電阻的關系的知識要求，通過一個情境的設置，引發對電阻和測電阻實驗的理解，完成相互作用觀念及其要素的認識。

二是在科學思維方面，可以基于學生的經驗事實，訓練建構理想模型的抽象概括過程，將分析綜合、推理論證等科學思維方法進行內化。

三是實驗探究方面，通過實驗設計、獲取和處理信息、基于證據得出結論并做出解釋，并以開放性的設計，體現對實驗過程和結果進行交流、評估、反思。

四是科學態度與責任方面，它可以激發學生對科學探究的求知欲，養成實事求是、尊重自然規律的科學態度，帶著克服困難的信心和決心，積極參與觀察、實驗、制作等科學實踐活動，體驗戰勝困難、解決物理問題時的喜悅。

綜上所述，通過提升物理學科素養，增強初中物理教師的專業能力，能夠促進課堂教學高質量的發展。教師要在不斷加強自身學習的基礎上，基于學情去研究教學，有效設計、實效開展教學活動，提升自身專業能力，提高教學質量。

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（責任編輯：楊強）

作者簡介：郜建輝，天津市紅橋區教師發展中心特級教師，正高級教師。