物理教學培養學生科學素養的實踐策略

王麗軍

科學素養是我國學生核心素養的重要組成部分，其培養需要各學科教師共同努力、協同配合。筆者認為，學生通過分科課程的學習已經逐步形成相對穩定的學科核心素養，在此基礎上進行有效的學科融合，可以進一步促進學生科學素養的提升。因為實際問題的解決，往往需要綜合運用多種學科知識。同時，不同學科教師的學科背景、思維方式不同，針對同一主題進行講解，可讓學生的視野更加寬闊、視角更加多元、思維更加活躍。但在現實教學中，隨著年級的升高，課程知識體系愈加復雜，加之長期分科教學，教師的課程整合能力不足，使得學科間的融合制約重重。如何增強課程的統整性、綜合性、實踐性，加強不同學科教師間的合作？本文以“電動勢”的概念教學為例，談談在學科教學中培養學生科學素養的策略。

培養學生科學素養的物理教學策略

重視概念教學

概念是科學的細胞。使學生準確理解概念、澄清前概念可能帶來的某些誤解，不僅有利于學生對知識的把握，也有利于其思維能力的健全發展。概念教學的策略主要有——

其一，創設豐富的物理情景，獲取感知，經過思維加工，形成定義。物理概念是客觀事物關于物理的共同屬性和本質特征在人們頭腦中的反映，是客觀事物的抽象。對客觀事物的展示，對其中共同屬性和本質特征的歸納，對于概念的得出非常重要。深入理解非靜電力是建立“電動勢”概念的基礎。教師可以利用大量圖片、實物、實驗，讓學生充分感知電池種類的豐富和內部原理的復雜多樣，發現能量轉化、各種電源都能移動電荷的共性特點，從而建立物理模型，抽象出非靜電力的概念。

其二，加強實驗教學。實驗可以使學生獲得豐富、生動、深刻且更能反映事物共同特征和本質特征的感性認識，培養學生的觀察能力、理解能力和思維能力，以及學生學習物理的興趣。本節課重點設計了五個實驗：分析電源和電容、大電容和小電容對小燈泡供電效果的影響因素;展示化學電池、溫差電源、光伏電池、電磁發電等不同電源對外電路供電的過程，分析能量轉化情況;測量鋅銅干電池、不同容量干電池、舊電池、水果電池的電動勢，分析得出電動勢與哪些因素有關;演示用電動勢差不多的干電池和水果電池為小燈泡供電的效果;外電路變化時端電壓的變化。

其三，對待同一個問題從不同的維度進行思考，建立模型。在概念學習中，學生如果能主動從各種渠道獲取信息，拓展知識面，可以促進知識的融合滲透，培養綜合運用知識、跨學科探索問題和解決問題的能力。本節課由化學教師講授化學電池的工作原理，簡單介紹干電池、氫氧燃料電池、鋅汞電池、蓄電池等電池內部的物理化學作用;物理教師以“鋅銅原電池”為例講解為什么兩極會有電勢差，通過整合物理、化學知識，讓學生深入了解了幾種化學電池內部的工作原理，解決了學生的困惑、問題，同時培養了學生學科融合意識和跨學科學習能力。

其四，聯系實際，在問題解決中加深對概念的理解。例如，列舉生活中的事例：用100F的電容為小燈泡供電，小燈泡也可以發光很長時間。以此向學生說明，為小燈泡提供電流的時間長短和電容有關，進而引導學生理解：電容和電源具有儲存能量和釋放能量的相同點，其不同點是內部結構不同，對電路的影響不同。此外，教師還可以引導學生了解科技的發展，激發學生對科技的興趣，使學生認同“科學改變并服務人類生活”的觀念。

重視教學方法

在物理教學中，教師要通過某種典型事例，引導學生學會從具體到抽象的方法，如各種電源都能移動電荷做功這一共同點，可以抽象出非靜電力的概念。這種抽象在日常生活中并不少見。例如，世界上并沒有什么“水果”，真正有的是蘋果、香蕉、柑橘、梨等，水果是一個比它們都抽象的概念，因而也是比它們更高一個層次的概念。在“電動勢”一課的教學中，為了幫助學生建構正確的概念，筆者多次用到類比的辦法，并參照學生可觀察到的事物或曾有的體驗加深其理解。

重視學科整合

學科整合，可以讓教師在交流中、在講解本學科知識的基礎上，不斷理解其他學科的知識，構建更加豐滿、立體的知識體系;有利于教師提升專業素養，打破學科思維局限，樹立學習研究意識。從這個角度說，學科整合首先要求教師之間進行有效溝通、交流，提高科學素養。課后，筆者面向學生做了問卷調查，其中一個問題是，這節課你印象最深的是什么。學生們反饋較多的有：“實驗加深了我們對知識的理解。”“不同學科之間知識的交叉滲透，對各種電池的介紹，這樣上課，生動有趣，十分新穎。”“各學科互相聯系，建構了知識橋梁，可以使知識更牢固。”……從學生們的回答可以看到，他們對這種方式是比較認可的。有幾個學生下課后還主動和教師探討溫差電池的原理，并打算將溫差電池作為課題進行深入研究。

開展融合教學的收獲和體會

筆者和參與做課的化學教師在研究和備課的過程中多次交流，對交叉問題的認識越來越清楚，對與生活實際相聯系的問題也有了進一步的了解。這是一個師生共同進步的過程。但對這種做法，筆者也聽到了一些質疑的聲音——

一種是“物理課就應該講物理學的知識，化學課就應該講化學課的知識，整合是學生學習多學科內容后自己的事”。對此，筆者認為，如果教師沒有整合的意識和能力，只站在本學科的角度研究問題，不了解其他學科如何講，講解的內容和層次只能在低水平上徘徊。這種講授的結果往往是，一部分聰明的孩子可能通過自己研究學習，最終將學科間的知識整合到一起，但相當一部分孩子根本沒有整合的意識和能力，認為化學反應就是化學反應，電勢躍升就是電勢躍升，這兩者沒有什么關系。

另一種是“有沒有必要把學科之間的界限劃分得這么嚴格”？事物本是一個整體，因為有了不同的學科，有了分科教學，不同的學科研究問題的角度、建構的思維模型不同。從教育的角度看，我們在知識教學的過程中最重要的是培養“全面發展的人”，而不僅僅是讓學生掌握一個個具體的知識點。所以，在實際教學中，為什么不可以把課堂的邊界擴展一些、課程的邊界淡化一些，和其他學科“走動”一下？

還有一種是“高考對于這部分的考查不是很難，有沒有必要花這么大的精力去建構知識？通過練習，讓學生會做題就可以了”。筆者的想法是，“題海戰術”對于提高升學率是有效的，為了應付考試，很多學生通過機械識記可能知道物理概念的定義、公式，但他們可能根本不理解概念本身。而且這種教學方法會扼殺學生的主動性和創造性。科學素養不是一朝一夕能夠形成的，需要在各學科，在每一個知識教學、每一個問題設計中循序漸進地培養，需要學生內化為對科學的熱愛、對科學研究的興趣，掌握科學規范的研究方法，養成有邏輯、有深度的思維方式，樹立嚴謹認真的科學態度。這對于教師來說是一個永恒的研究課題。