论教学实践中如何培养物理学科核心素养

陈开永

【摘要】  中学物理学科中含有丰富的科学方法：类比法、比较法、模型法、推理法、猜想法、假设法、观察与实验法等。文章以高中物理选修3–1内容为例，运用多种学科方法培养物理学科四大核心素养。

【关键词】  物理方法 核心素养 课堂教学

【中图分类号】  G633.7              【文献标识码】  A     【文章编号】  1992-7711（2020）15-149-01

物理学的知识、方法、思想的教育以及物理观念、物理科学精神的教育是完整意义上的“物理教育”。教师要注重物理学科方法培养，灵活运用物理学科方法进行课堂教学活动。

一、运用类比法、比较法培养物理观念素养

物理观念是关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识，是物理概念和规律的提炼和升华。教师要注重课堂教学，让学生形成正确物质观念，深刻理解物理概念，熟练掌握物理规律及应用，达到提升学生的物理观念素养。

（一）用类比法引入物理概念

类比法是找寻两个或两类研究对象的相似点进行比较分析。如“电场及场强E”和“磁场、磁感应强度B”概念教学，可类比重力场的知识来学习，让学生领悟到E是描述电场性质的物理量，其大小与F、q无关;B是描述磁场性质的物理量。又如“电势与等势面”学习可类比物体在重力场中情况，建立电场中“电势”概念;可见，教师通过类比法教学，让学生深度理解物理概念，促进物理观念素养的提升。

（二）用比较法阐释物理规律

比较法是找出研究对象间的共同点与差异点的思维过程和方法。如在“库仑定律”教学中，对静电力与万有引力进行比较，让学生明晰两个物理规律的异同点，明确规律的适用条件，使学生理解物理规律，体会自然规律的多样性与统一性。又如探究“带电粒子在电场中的运动”，采用与平抛运动比较进行教学，比较恒力作用下的曲線运动来阐释其物理规律。

教师运用类比法或比较法教学，引导学生积极思维，发现物理规律的异同关系，认识其本质的差异，深度学习形成物理观念。

二、运用模型法、推理法培养科学思维素养

（一）用模型法简化物理问题

模型法根据研究问题的需要，通过创建物理模型，把物理现象本质和内在特性建构起来的科学方法，如“点电荷”的教学，可以与质点物理模型类比。再如“电场线”及“磁感线”等，都是模型化的处理，让学生在物理概念形成过程中发展科学思维能力。

（二）用推理法训练学生思维能力

推理法是由几个判断为前提得出结论的思维过程。如“示波管的工作原理”的教学，教师创设物理情境，先让学生分析电子在电场力作用下的运动情境，推理得出电子运动过程的相关表达式，用动力学或能量观点求出加速阶段电子的末速度，后分析电子进入偏转电极中做类平抛运动，问题得以解决。又如“磁场对运动电荷作用”教学中，先作出猜想：磁场对运动的电荷有力的作用，并建立物理模型，推导出洛伦兹力公式;使学生掌握知识的来龙去脉，形成较完整的知识体系。

教师要创设问题情景，引发认知冲突，启迪学生思维，鼓励质疑精神，在探究问题中理解知识、领悟方法、发展能力，提升学生的科学思维素养。

三、运用猜想法、假设法培养科学探究素养

科学探究是基于问题解决的有效教学。教师要灵活运用猜想法、假设法引导学生应用猜想、假设、思考、实验、论证等方法来发现、解决问题。

（一）用猜想法激发学生探究意识

牛顿说“没有大胆的猜测，就没有伟大的发现”。万有引力定律发现正是经过科学的猜想和严密的推理得出来。探究活动要以实验为依托，在合理猜测与假设的基础上，模拟科学家解决问题的思想与方法。如“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验教学中，通过创设实验情境，让学生产生认知冲突，引发猜想：灯泡的电阻到底是如何改变呢？在实验设计、动手实验、处理数据、分析实验结果等探究活动过程中，学生的创新意识与实践能力得到训练提升。

（二）用假设法引导探究过程

假设是在猜想的基础上，凭借观察和实验，依据已知科学理论对问题进行假设性分析。如“电阻”教学，先通过创设问题情境，假设出影响导线电阻的因素，然后采用控制变量法设计、制定实验进行探究验证。又如“电容器 电容”这节课，为探究平行板电容器电容大小的决定因素，作出假设再进行验证得出：电容大小与两板间距、两板正对面积、两板间介质有关且成比例。这样通过引导学生探究，激发思维，体检科学探究过程，培养科学探究素养。

四、注重运用观察与实验法，提升“科学态度与责任”素养

科学态度与责任素养，主要包括科学本质、科学态度、社会责任等要素。

科学本质是以逻辑论证假说和设想的合理性;观察与实验法是揭示科学本质的基本方法。如探究“带电粒子在磁场中的运动”，先通过演示仪器让学生观察：①当没有磁场作用时;②加上磁场，让电子垂直射入磁场时;③让电子不垂直射入磁场时。观察三种情况下电子运动轨迹，讨论交流：电子为什么会做圆周运动？向心力由谁提供？什么情况下电子做螺旋运动？最后总结升华内化知识。所以，教师要注重运用观察与实验法，引导学生正确认识科学本质，在尊重实证中学会进行批判与思考从而形成科学态度，提升科学态度与责任素养。

总之，要注意从四个要素的整体性去理解物理学科核心素养的内涵。物理观念是其他核心素养的基础;科学思维和科学探究是关键能力;科学态度与责任是必备品格。四个要素相互依赖，共同发展。这就要求教师在物理课堂教学中要注重灵活应用各种物理学科方法，发展学生的关键能力和必备品格，格物穷理，提升物理学科核心素养。