初中物理教學中學生科學素養的培養

劉寶利

【摘要】初中物理教學是一門集理解、觀察、分析和實驗于一體的教學體系，最新版物理課程標準對初中物理教學進行了更深入的定義，將核心素養作為指導方針。核心素養的培養是為了適應社會的發展和科學技術進步的需要，即包含物理觀念、科學思維、科學探究、學習興趣等素養的培養，而其中科學思維和科學探究是最為關鍵的兩點，統稱為科學素養。文章以核心素養中的科學素養培養為例，展開初中物理教學實踐研究。

【關鍵詞】初中物理；科學素養；培養

【中圖分類號】G633.7【文獻標志碼】A【文章編號】1004—0463（2022）03—0059—04

新課程對各級各類學校教育提出了要求，指出各學段教育應該要發展學生的核心素養，也就是學生為了融入并適應社會所需要的人格、技能等方面的素養[1]。因此，在學科教學中必須要體現出核心素養教學內涵，而學習初中物理最重要的是學會思考和探究，所以科學素養的培養成了初中物理教學的主要目標。

通過對最新版初中物理課程標準和核心素養教學內容的深度解讀，在本階段研究中，筆者將對初中物理核心素養中的科學素養內涵展開分析和研究。

1.科學思維素養。科學思維素養指的是通過物理學的角度對物質的結構、變化規律以及本質屬性和內在聯系進行分析的過程，科學素養包括學生基于已有的經驗理論事實解決某個問題而建構模型的心理過程，該心理活動包括想象、分析、推理、論證以及意志行為過程等[2]。在初中物理教學中，有些現象和問題，學生并不能直接在書本上找到概念，需要整合多個概念進行分析研究。比如，分析某個電路圖中的一個小燈泡的電壓，學生需要將串聯和并聯電路知識、電壓表測電壓方法、歐姆定律等知識整合起來分析該問題，這些知識應該怎樣進行應用，需要應用哪些公式以及這些公式在應用過程中需要注意的問題，等等，這些任務的完成都需要學生具備一定的科學思維素養。

2.科學探究素養。科學探究素養和科學思維素養都是科學素養的主要內容，是指學生基于現象、問題、假設、計劃、實踐、觀察分析以及結論等探究過程所展開的學習過程。初中物理所研究的是最基本的物理現象，這些物理現象都是在生活中常見的，學習的難度也不會很大，所以非常適合通過實驗的形式將物理現象遷移至課堂教學中[3]。在教學中教師設計不同類型的實驗，讓學生參與實驗操作，鍛煉學生的實驗操作能力，培養學生對問題的分析探究能力。

3.科學交流素養。在物理教學中，還要注重學生科學交流素養的培養。教學中，教師可以通過各種教學方法來培養學生的科學思維和科學探究素養，但是往往會忽視讓學生將自己的解題思路展示出來，忽視讓學生通過交流互動的形式將自己的學習成果和他人分享交流。所以，交流在教學中非常重要。如果學生在學習的過程中能夠完整地將解題的思路和方法清晰地呈現出來，并且和同學們展開交流，那么對學生的學習將會有很大的幫助。

1.信息化情境助力學生理解物理概念。初中物理知識體系中有百分之八十的內容是以概念為主，掌握初中物理概念是學習物理知識最基本的方法，而且概念是培養學生科學素養的重要內容，因為初中物理概念都需要理解，需要聯系實際生活，不能夠死記硬背。但是對于初中生來說，特別是對剛學習物理知識的學生來講，他們在理解概念的過程中會有一定的困難，無法在腦海中構建概念的情境，很多學生會把相類似的概念混淆，甚至有的學生以死記硬背的方式進行概念學習[4]。

例如，在講授北師大版初中物理八年級下冊“汽化和液化”這一節課時，本節課教師要指導學生學習汽化和液化的物態變化方式，理解汽化是吸熱，液化是放熱的過程，實際上就是要讓學生在腦海中形成有關汽化和液化的動態化過程，從而能夠將兩個概念合理應用，在生活中以此來培養學生的學習能力。但是在生活中學生所遇到的有關汽化和液化的現象并不常見，所以概念理解起來有些困難，阻礙了學生的科學素養培養。為了解決該問題，教師可借助信息技術這個載體來探索初中物理概念教學的路徑。首先教師展示的是生活中利用液化石油氣燒火做飯的過程，當打開液化石油氣罐的開關時，即可聽到液化石油氣從管口噴出的聲音，教師詢問學生液化石油氣是液態還是氣態，學生都知道液化石油氣是氣態。隨后教師展示一個透明的液化石油氣罐的圖片，學生通過圖片發現在罐內液化石油氣卻變成了液態。教師引導學生將這兩段視頻整合起來分析，實際上就是：液化石油氣在密封的罐內是液體的狀態，但是打開開關后罐內的液化石油氣立刻會轉化為氣體，整個過程就是液態轉化為氣態的過程，即汽化。隨后教師繼續展示第二段視頻，該段視頻中顯示一輛在馬路上行駛的汽車，車內開了冷氣，學生通過視頻發現汽車行駛的路上，有水滴從車上滴下。水滴是從哪里來的呢？需要學生思考分析。問題的關鍵就在于車內開著空調，壓縮機里不斷地冒出冷氣，當壓縮機冒出的冷氣和周圍空氣結合時，就會導致周圍空氣遇冷放熱液化為水，這就是液化的過程。

教師根據學生的生活經驗，通過視頻展示生活中與汽化和液化相關的現象，激發學生的學習興趣，引發學生的思考和研究。在教師的啟發誘導下，學生對現象產生的原因進行思考，通過教師的點撥學習汽化和液化的知識，從而讓學生認識到物理知識解決生活化問題的功能，通過科學思維的培養指導學生理解概念，最終實現科學素養的提高。

2.小組合作為主導的初中物理實驗教學研究。實驗是初中物理教學的重要部分，在教學中教師以小組合作的形式開展實驗教學可培養學生的實驗操作能力和問題探究能力。隨后教師再對實驗進行延伸，設置新問題讓學生思考分析，并且讓學生通過實驗來探究問題，培養學生的科學探究素養。在實驗探究的過程中，學生又會生成新的問題，新問題的解決也需要學生思考分析，對培養學生科學思維能力有很好的幫助。

例如，在講授“摩擦力”這部分知識時，本節課有一個實驗需要學生探究影響滑動摩擦力的因素有哪些，教師組織學生以小組合作的形式來開展實驗，學生三人為一小組，教師給予學生一些實驗器材：相同質量的小車、相同質量的砝碼、不同粗糙程度的木板。學生通過實驗探究得出木板越粗糙小車所受的摩擦力越大，小車的質量越大所受的摩擦力也越大。這時候教師繼續探究下去，讓學生思考如果再繼續增加木板的光滑程度，小車所受的摩擦力就減小，相同時間施加相同的牽引力，小車向前滑行相同距離是否會增加呢？如果無限制地減小斜面的粗糙程度，最后換為光滑的木板，以同樣的牽引力牽引小車，那么小車是否會始終勻速向前運動呢？這個問題是教師將牛頓第一定律和影響摩擦力因素實驗結合起來教學，讓學生對實驗進一步深入思考，探索問題解決的辦法。這時需要學生重新設計實驗，設計的思路是探究小車在相同牽引力下，在摩擦力不同的平面上運動的狀態。如何保證小車所受的牽引力相同是本次實驗的關鍵點，這個問題教師要求學生以小組為單位進行思考，鼓勵學生將自己的意見表達出來，有的學生提出每一組實驗的小車都從相同高度的斜面滑下，這樣就能夠確保小車所受的摩擦力相同。

3.聯系自然培養學生科學思維素養。在初中物理教學中教師可以設計聯系自然的素材，將熟悉的自然情境呈現在課堂上，或者可以帶領學生來到戶外讓學生通過親近大自然學習初中物理知識。科學知識源自自然，同時知識也是解決自然問題的鑰匙。通過自然情境引發學生思考和想象，也是培養學生科學思維素養的有效途徑。

例如，在講授北師大版初中物理八年級上冊“樂音”這節課時，要求學生掌握響度、音色、音調、頻率等與聲音相關的概念。本節課教師將自然情境作為教學素材，首先給學生呈現的是大自然中不同鳥兒的叫聲，有老鷹的叫聲，有麻雀的叫聲，也有烏鴉的叫聲，學生根據經驗很快就能夠分辨不同的鳥兒的叫聲，根據這個情境教師為學生展開音色的講解。隨后教師為學生展示響徹山谷的老虎的叫聲，以及溫柔的貓咪的叫聲，讓學生自主分析這兩種聲音的區別，學生結合教材進行分析研究，有的學生提出這兩種聲音的響度不一樣，老虎的叫聲響度明顯大于貓咪，還有的學生認為兩種動物叫聲的頻率不一樣，相同時間里貓咪所叫的次數更多。為了加深學生對頻率的理解，教師可以展示不同季節的雨聲，初夏時節所下的雨一般比較大，而且具有急促的特點，雖然時間比較短，但是雨點密集，所以雨聲的頻率較高。而冬天所下的雨雖然時間長，但是雨點下落的速度較慢，所以雨聲的頻率比較低。

結合自然界中的物理現象，引導學生對物理現象進行思考分析，探索這些物理現象背后的知識，幫助學生理解并學習物理概念，從而培養學生的科學思維素養。

4.交流學習培養學生科學交流素養。在日常教學中，我們會發現班上有的學生不會將自己的學習成果展示出來，在學習中也很少和同學們進行學習交流。不懂得交流的學生也不會將自己的學習成果分享出來，在學習過程中的問題也很難暴露出來，長期帶著問題進行學習，導致學生的學習效果大大下降，對學習是非常不利的。而且初中階段的物理知識，本質上都是研究自然界的物理現象和規律，學生要在腦海中構建正確而且完整的概念體系，必須要在交流學習中形成，這樣才能提高學習質量。

例如，在學習“光的反射”這部分知識時，主要是從光的反射概念、光的反射要素、光的反射案例和光的反射實驗進行分析和教學。本節課的概念比較多，但是概念與概念之間的邏輯結構比較縝密，意味著如果學生掌握了概念之間的邏輯結構，本節課的概念將會很容易理解。在以往的教學中如果教師不去主動和學生交流，學生在學習中的問題就很難暴露出來。因此，教師開展了自主學習交流活動。在自主學習交流中，教師安排學生圍繞“光的反射”這個概念進行學習和交流，首先，通過資料分析與光的反射相關的概念有哪些，并通過線路圖展示出來。比如，有一組的學生在光的反射線路圖中，呈現了入射光線和反射光線，并將這些概念清晰地展示出來。其次，教師要求學生將光的反射的生活實例呈現出來，比如生活中的鏡面反射等等。最后，進一步深入要求學生通過交流合作，結合光的反射知識和學習資料，制作一個潛望鏡。在交流學習的過程中，本著層層滲透的原則，從最簡單的概念入手，先分析概念的組成，隨后聯系實際生活展開教學，最后讓學生通過實驗進一步對概念加深理解。在交流式學習活動中，學生由淺入深逐漸開展學習工作，教師作為教學的監督者，對學生的學習進行監督和考查，找出學生在學習中遇到的問題，通過解決學生的學習問題培養學生的科學素養。

在初中物理教學中培養學生的科學素養，需要注意的問題是，首先教師要以學生為本，本著尊重學生的原則對學生展開教學；其次教師聯系生活實際，從生活的角度進行教學，將生活中的物理現象和知識呈現在課堂上，引導學生去思考和探索，從而培養學生的物理科學素養；最后科學素養的培養應該要全面，要落實好培養學生的科學思維素養、科學探究素養，同時還要培養學生的科學交流素養。

總之，作為一名初中物理教師，應該認真研究和學習初中物理核心素養內容，意識到核心素養中的科學思維素養和科學探究素養在初中物理學習中的重要性，將二者有機地融入到初中物理實際教學中，通過借助信息化教學情境、實驗、聯系自然等方式培養學生的科學素養。

[1]謝義家.初中物理實驗教學中學生學科核心素養的培養研究[J].試題與研究，2020（34）：182-183.

[2]鄧長榮.確立學生主體地位，構建自主學習課堂——初中物理自主學習教學模式的構建[J].天津教育，2020（33）：100-101.

[3]柴曉慶.基于核心素養提升初中物理課堂討論交流的有效性[J].基礎教育論壇，2020（31）：49-50.

[4]陳龍.淺析在核心素養背景下提升初中物理教學有效性的策略[J].天天愛科學（教學研究），2020（11）：44.

編輯：張昀