基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的初中生物理素養(yǎng)提升策略

物理素養(yǎng)是科學(xué)素養(yǎng)在物理課程中的具體表現(xiàn)，是個(gè)體在學(xué)習(xí)、探究、應(yīng)用物理知識(shí)后理解物理學(xué)基本原理、概念、物理方法及物理過程，從而形成與物理學(xué)科有關(guān)的科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度與正確價(jià)值觀，能夠理解物理、社會(huì)、技術(shù)與人類的相互關(guān)系，并科學(xué)決策與正確判斷的能力與品質(zhì)。在初中物理教學(xué)中，教師可以通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的物理素養(yǎng)。筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，就如何利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生物理素養(yǎng)展開如下探究。一、培養(yǎng)初中生物理素養(yǎng)的重要性《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》指出，物理課程總目標(biāo)是讓學(xué)生學(xué)習(xí)物理基礎(chǔ)知識(shí)，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，嘗試運(yùn)用科學(xué)研究方法與科學(xué)原理做決定或解決問題，在經(jīng)過科學(xué)探究后具備科學(xué)探究能力，能夠獨(dú)立思考，具有創(chuàng)新意識(shí)，而且在有根據(jù)的情況下敢于懷疑，養(yǎng)成大膽想象、尊重事實(shí)的科學(xué)精神與科學(xué)態(tài)度等。除此之外，習(xí)近平總書記反復(fù)強(qiáng)調(diào)教育的根本任務(wù)是立德樹人。所以，不管哪一個(gè)學(xué)段，還是哪一門學(xué)科，教育教學(xué)都要堅(jiān)持以人為本的原則，不能以考試、分?jǐn)?shù)為中心，而是要讓學(xué)生在理解和掌握物理知識(shí)的基礎(chǔ)上學(xué)會(huì)用它們解決實(shí)際問題；更要讓學(xué)生通過物理課程的學(xué)習(xí)獲得良好的學(xué)習(xí)能力、形成優(yōu)良的精神品質(zhì)等，只有這樣才能彰顯出物理課程的育人價(jià)值，推動(dòng)“立德樹人”教育根本任務(wù)的落地。在初中物理教學(xué)中，教師不能滿足于課本知識(shí)的講解，更不能滿足于學(xué)生對(duì)課本知識(shí)以及解題技巧的記憶，而是要有意識(shí)地培養(yǎng)他們的物理素養(yǎng)。二、利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)提升初中生物理素養(yǎng)的可行性物理素養(yǎng)可概括為五個(gè)部分：（1）物理學(xué)科知識(shí)。掌握基本的物理術(shù)語與物理學(xué)基本規(guī)律、概念等知識(shí)，了解并掌握科學(xué)技術(shù)、物理學(xué)史等發(fā)展歷程在環(huán)境資源、社會(huì)生產(chǎn)生活等方面的應(yīng)用情況。（2）物理學(xué)科能力。參與物理知識(shí)探究過程，形成初步的物理學(xué)科能力，包括自主學(xué)習(xí)能力、信息收集與處理能力、實(shí)驗(yàn)探究能力、提問能力、觀察能力、利用物理術(shù)語交流評(píng)價(jià)以及對(duì)社會(huì)、技術(shù)、科學(xué)進(jìn)行決策與判斷的能力等。（3）物理學(xué)科思維方法。具備一定的邏輯思維、形象思維，了解并掌握等效替代法、理想模型法、實(shí)驗(yàn)推理法、轉(zhuǎn)換法、控制變量法等基礎(chǔ)的物理學(xué)科研究思維與方法等，能夠用這些處理與解決有關(guān)問題。（4）物理學(xué)科品質(zhì)。對(duì)物理這門學(xué)科保持濃厚的學(xué)習(xí)興趣，通過學(xué)習(xí)物理課程形成探索進(jìn)取、勇于猜想、敢于批判、理性判斷等精神品質(zhì)，同時(shí)形成善于合作交流的良好品質(zhì)與實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度等，具備奉獻(xiàn)與創(chuàng)新精神。（5）物理學(xué)科意識(shí)。通過物理課程的學(xué)習(xí)塑造正確的價(jià)值觀、世界觀，能夠靈活地運(yùn)用物理知識(shí)、規(guī)律處理、判斷、交流信息，善于發(fā)現(xiàn)物理世界的美，形成良好的審美情趣，關(guān)注物理技術(shù)的發(fā)展情況以及它對(duì)促進(jìn)資源、自然、環(huán)境、文化、社會(huì)等可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)等。作為物理學(xué)科的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)占據(jù)重要位置。教學(xué)結(jié)果表明，有效的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以幫助學(xué)生理解物理知識(shí)并形成深刻的記憶，建立物理概念，還能促進(jìn)他們的智力發(fā)展以及多方面能力的提升。這是一種將理論與實(shí)踐結(jié)合起來的重要方法，有助于培養(yǎng)學(xué)生的物理素養(yǎng)。具體來說，實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)科發(fā)展的根基，物理課本上的很多概念、公式、定理等都是從實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的，所以對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)從某種程度上說是讓物理知識(shí)回歸本質(zhì)，使學(xué)生知其然且知其所以然，深刻地感受到物理世界的魅力，從而掌握物理學(xué)科知識(shí)。與此同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)操作過程中，學(xué)生難免會(huì)遇到問題，這就需要他們思考、討論、分析、探究等，從而有助于培養(yǎng)學(xué)生處理信息、解決問題的能力。在物理實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要嚴(yán)謹(jǐn)思考、細(xì)致對(duì)比、仔細(xì)觀察，只有這樣才能整理并歸納出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這在無形中培養(yǎng)了他們實(shí)事求是的態(tài)度與科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木竦?。此外，很多物理?shí)驗(yàn)需要學(xué)生合作完成，在合作完成實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生深刻地認(rèn)識(shí)到與他人合作的重要性，而且通過與他人的不斷磨合形成良好的團(tuán)結(jié)意識(shí)、合作精神等。由此可見，利用物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的物理素養(yǎng)具有較強(qiáng)的可行性，兩者是相互促進(jìn)的關(guān)系，物理素養(yǎng)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展指出了清晰的方向，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)則助力學(xué)生物理素養(yǎng)的形成。三、現(xiàn)階段初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題（一）學(xué)生主體地位未體現(xiàn)當(dāng)前初中物理課上，很多教師依然沿襲著傳統(tǒng)的“講解—接受”教學(xué)法，按照實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)以及學(xué)生的理解能力，將實(shí)驗(yàn)過程、結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原理等直接傳授給學(xué)生，而學(xué)生被動(dòng)地記憶。眾所周知，物理實(shí)驗(yàn)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，其關(guān)鍵是動(dòng)手操作，這也契合了陶行知先生所說的“教學(xué)做合一”理念，目的就是讓學(xué)生在做的過程中理解理論知識(shí)，形成深刻印象，掌握其背后的原理，并以此鍛煉他們的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力等。但現(xiàn)如今，很多教師在物理實(shí)驗(yàn)課上專注于理論知識(shí)的講解，以“講”實(shí)驗(yàn)的方式代替“做”實(shí)驗(yàn)，學(xué)生也以“聽”實(shí)驗(yàn)的方式代替動(dòng)手操作。尤其在信息技術(shù)被廣泛運(yùn)用到教育領(lǐng)域的今天，或是為了節(jié)省時(shí)間，或是為了避免學(xué)生操作失誤，又或者其他原因，部分教師直接用多媒體播放物理實(shí)驗(yàn)過程，學(xué)生以“看”的形式了解實(shí)驗(yàn)，教學(xué)本質(zhì)未發(fā)生變化，但學(xué)生主體地位沒有得到尊重與彰顯。（二）實(shí)驗(yàn)過程缺乏探究性對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，目的是通過理論聯(lián)系實(shí)踐的方式加深學(xué)生對(duì)物理概念、公式等基礎(chǔ)知識(shí)的理解，還要通過實(shí)驗(yàn)操作鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力、解決問題的能力以及思維能力等，尤其是創(chuàng)新思維、探究能力、敢于批判的精神、理性判斷能力等，這些都是物理素養(yǎng)的重要組成部分。然而，就當(dāng)前初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施情況來看，以演示性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。具體來說，演示性實(shí)驗(yàn)即教師在臺(tái)上或者實(shí)驗(yàn)室演示操作，學(xué)生在臺(tái)下觀看并根據(jù)觀察現(xiàn)象記憶。而驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)雖然學(xué)生有動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，但是實(shí)驗(yàn)過程、結(jié)果等教師已經(jīng)提供給學(xué)生，即學(xué)生按照既定的步驟操作實(shí)驗(yàn)，最后得到預(yù)期結(jié)果。這兩種類型的實(shí)驗(yàn)都違背了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的初衷，學(xué)生沒有真正參與知識(shí)建構(gòu)，不利于他們對(duì)實(shí)驗(yàn)過程、原理的理解，也不利于物理素養(yǎng)的形成。（三）忽視學(xué)生的全面發(fā)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為初中物理教學(xué)中的重要組成部分，承載著培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科意識(shí)、思維方法、精神品質(zhì)等諸多職責(zé)。然而，在當(dāng)前初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師過于關(guān)注實(shí)驗(yàn)本身，要求學(xué)生記住實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等知識(shí)，忽視了他們的全面發(fā)展。眾所周知，學(xué)生是教學(xué)活動(dòng)的中心，無論是實(shí)驗(yàn)教學(xué)還是其他模塊的教育，都要堅(jiān)持以學(xué)生為中心的原則，所以這種完全以實(shí)驗(yàn)為中心甚至以考試為中心的教育理念與方法不符合要求，學(xué)生的學(xué)科能力（如處理信息的能力、觀察能力）和學(xué)科思維方法（如理想模型法、實(shí)驗(yàn)推理法、控制變量法等）均未得到培養(yǎng)，這抑制了實(shí)驗(yàn)教學(xué)價(jià)值的發(fā)揮，也不利于學(xué)生的全面發(fā)展。四、基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)提升初中生物理素養(yǎng)的措施（一）重視實(shí)驗(yàn)講解，幫助學(xué)生夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)在物理素養(yǎng)中，物理學(xué)科知識(shí)是基本的組成部分，基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)提升初中生的物理素養(yǎng)，教師要重視理論知識(shí)講解，幫助學(xué)生夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)，尤其是物理概念與規(guī)律等。其中，物理概念主要是指利用邏輯思維方法抽象概括物理事物，是客觀事物的本質(zhì)特征與共同屬性在人們頭腦中的反映；而物理規(guī)律主要是指物理現(xiàn)象與過程中必然會(huì)發(fā)生、變化與發(fā)展的規(guī)律，揭露事物本質(zhì)屬性和內(nèi)在聯(lián)系。在物理學(xué)中，物理規(guī)律是運(yùn)行中心，而物理概念是重要基石，了解并掌握基本物理概念與規(guī)律從某種程度上說是學(xué)生提升物理素養(yǎng)、學(xué)好物理的基礎(chǔ)與前提。眾所周知，初中階段的學(xué)生認(rèn)知能力發(fā)展迅速，無論是對(duì)主觀事物還是客觀事物，他們都積累了豐富的感性認(rèn)識(shí)，甚至形成了很多前概念，這給學(xué)習(xí)物理概念與規(guī)律提供了充分的準(zhǔn)備。然而，初中生年齡小，他們的身心發(fā)展具有不成熟、不穩(wěn)定等特點(diǎn)，很難長時(shí)間集中注意力，而且抽象概括能力較低，對(duì)事物的觀察也不夠細(xì)致，還容易受到前概念的干擾，所以很難理解物理概念的外延、內(nèi)涵等，這會(huì)抑制他們物理素養(yǎng)的形成與發(fā)展。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師在學(xué)生探究問題、動(dòng)手操作之前加強(qiáng)理論知識(shí)的講解，能夠?yàn)樗麄冇行?、高效地展開實(shí)驗(yàn)提供可靠的保障。除此之外，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后也要帶領(lǐng)他們整理和歸納從實(shí)驗(yàn)中獲取的知識(shí)，構(gòu)建完整的知識(shí)體系，為提升學(xué)生的物理素養(yǎng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。以“探究：摩擦力”一課為例，在組織學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)前，教師要利用有關(guān)道具，結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)等給學(xué)生詳細(xì)講解摩擦力概念，如讓A、B兩個(gè)學(xué)生上臺(tái)做實(shí)驗(yàn)，A是班上力氣最大的學(xué)生，B則是班上力氣最小的學(xué)生，在力氣大的A學(xué)生那端繩子上涂上潤滑油，讓兩個(gè)學(xué)生同時(shí)抓住一根橡膠材質(zhì)的繩子進(jìn)行“拔河”比賽。結(jié)合這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，給學(xué)生講解摩擦力的概念、方向、產(chǎn)生條件等基礎(chǔ)知識(shí)，為他們接下來探討“滑動(dòng)摩擦力與哪些因素有關(guān)？”這個(gè)問題奠定基礎(chǔ)。在結(jié)束實(shí)驗(yàn)活動(dòng)后，教師還要系統(tǒng)地分析實(shí)驗(yàn)過程中涉及的物理知識(shí)，幫助學(xué)生形成完整的知識(shí)體系，讓他們既做好充分的準(zhǔn)備，又能在結(jié)束后基于深入理解掌握所有知識(shí)，這對(duì)提升學(xué)生物理素養(yǎng)有重要意義。（二）創(chuàng)設(shè)問題情境，有效激發(fā)學(xué)生探究興趣立足實(shí)驗(yàn)教學(xué)提升學(xué)生的物理素養(yǎng)，教師必須改變傳統(tǒng)物理課堂的實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式，即演示性實(shí)驗(yàn)或驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。這兩種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式雖然能夠在一定程度上加深學(xué)生對(duì)物理基礎(chǔ)知識(shí)的理解，但是學(xué)生并沒有真正參與知識(shí)構(gòu)建，主要通過“看”或“記”的方式掌握知識(shí)，并沒有“思”與“做”，這違背了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的初衷。培養(yǎng)學(xué)生的物理素養(yǎng)，除了要讓他們在理解的基礎(chǔ)上記住物理知識(shí)，還要培養(yǎng)他們的探究能力、處理信息的能力、解決問題的能力，以及迎難而上、實(shí)事求是的精神品質(zhì)等。因此，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)秉持以學(xué)生為本的原則設(shè)計(jì)問題，利用問題驅(qū)動(dòng)學(xué)生思考，以培養(yǎng)他們的能力與品質(zhì)，最大限度挖掘其物理潛能。為了進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的探究興趣，教師盡量不要直接提出問題，而是結(jié)合相應(yīng)的情境呈現(xiàn)，或是用多媒體創(chuàng)設(shè)直觀情境，或是利用道具創(chuàng)設(shè)表演情境，又或者創(chuàng)設(shè)故事情境等，然后將問題融入其中，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的趣味性，符合初中生的心理特點(diǎn)，促使他們?nèi)硇牡貐⑴c實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。以“科學(xué)探究：聲音的產(chǎn)生與傳播”一課為例，教師在課上可以利用多媒體播放提前準(zhǔn)備好的音頻文件，有瀑布的聲音、夏日的蟬鳴、森林中的鳥語、路上汽車的鳴笛聲、工廠的電焊聲、鋼琴曲片段等。利用多媒體創(chuàng)設(shè)的情境給予學(xué)生良好的聽覺體驗(yàn)，在這個(gè)基礎(chǔ)上拋出問題：（1）聲音是如何產(chǎn)生的？（2）我們?nèi)硕侨绾温牭铰曇舻?？?）聲音是如何傳到我們耳朵里的？（4）聲音傳播的快慢與哪些因素有關(guān)？以此激發(fā)學(xué)生的探究興趣，引起他們的思考。有了興趣的驅(qū)動(dòng)，學(xué)生就會(huì)全身心投入實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，這為培養(yǎng)他們分析問題的能力、處理信息的能力奠定了牢固的基礎(chǔ)。（三）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，持續(xù)激活學(xué)生物理思維在以培養(yǎng)學(xué)生物理素養(yǎng)為導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師除了安排演示性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，還要多安排一些探究性實(shí)驗(yàn)，用問題引導(dǎo)學(xué)生，讓他們自主思考，真正參與知識(shí)探究。小組合作探究是一種有效的教學(xué)方法。具體來說，在提出問題后，教師將全班學(xué)生分成若干小組，讓各小組學(xué)生思考、討論。它的優(yōu)勢在于，初中生由于成長環(huán)境、家庭教育、思維方式、興趣愛好的不同而存在個(gè)體差異，所以在小組合作學(xué)習(xí)過程中，對(duì)同一個(gè)問題，不同學(xué)生可能會(huì)產(chǎn)生不同的思路，設(shè)計(jì)出不同的實(shí)驗(yàn)方案，這是重要的生成資源。在小組合作中，不同的觀點(diǎn)與思路相互碰撞，學(xué)生的視野、思維也會(huì)變得更加開闊，尤其是發(fā)散思維、批判思維等。此外，這也有助于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的精神、團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力等。以“壓力的作用效果”一課為例，對(duì)“壓強(qiáng)大小與哪些因素有關(guān)？”這個(gè)問題，筆者讓各小組學(xué)生思考并交流，大膽闡述自己的想法。各小組展開激烈的討論，給出了自己的觀點(diǎn)。如，有的學(xué)生通過“運(yùn)輸車裝很多輪子”這一實(shí)例猜測壓強(qiáng)大小與受力面積有關(guān)系，也有的學(xué)生通過“減少書包里書本數(shù)量會(huì)更加舒適”的實(shí)例猜測壓強(qiáng)大小與壓力大小有關(guān)系。在激烈的討論和爭辯中，每個(gè)學(xué)生都在極力地說服同組成員，試圖得到他人的認(rèn)可，最后根據(jù)討論的成果設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。這樣的學(xué)習(xí)氛圍給學(xué)生展示自我提供了重要的契機(jī)，每個(gè)人都能暢所欲言，說出自己的想法與見解，再通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)或證偽。這樣的實(shí)驗(yàn)過程培養(yǎng)了學(xué)生解決問題的能力、批判性思維、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木竦?，促進(jìn)了他們物理素養(yǎng)的提升。（四）理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用能力眾所周知，物理主要研究電、磁、力、聲、光等領(lǐng)域的物質(zhì)，而這些在生活中隨處可見，與生活有著密不可分的關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以抓住這一契機(jī)融入與生活有關(guān)的知識(shí)，即堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際的原則展開實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，這對(duì)提升學(xué)生物理素養(yǎng)有重要意義。一方面，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入生活元素，能夠給予學(xué)生親切感、熟悉感，既可以消除他們的畏懼心理，又能充分調(diào)動(dòng)他們的主觀能動(dòng)性。另一方面，生活元素的介入讓學(xué)生深刻地認(rèn)識(shí)到物理與現(xiàn)實(shí)之間的聯(lián)系，有助于培養(yǎng)他們學(xué)以致用的能力。例如，在“科學(xué)探究：牛頓第一定律”一課中，教師可以聯(lián)系學(xué)生日常生活中經(jīng)常坐公交車的場景創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境：“同學(xué)們，公交車是我們生活中的一個(gè)重要交通工具，你們有沒有發(fā)現(xiàn)，當(dāng)公交車剎車時(shí)，車上乘客的身體會(huì)如何，前傾？后仰？還是原地不動(dòng)？而當(dāng)車子突然啟動(dòng)時(shí)，車上的乘客又是前傾？后仰？還是保持原姿勢不動(dòng)呢？”這樣的生活場景對(duì)初中生來說熟悉而親切，可以有效喚醒其學(xué)習(xí)興趣。在學(xué)生理解牛頓第一定律的概念與原理等知識(shí)后，教師可以讓學(xué)生做一個(gè)能夠用牛頓第一定律解釋的物理實(shí)驗(yàn)。完成這樣的實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生將自己學(xué)到的物理知識(shí)與實(shí)際生活聯(lián)系起來，這樣既可以加深他們對(duì)牛頓第一定律的認(rèn)識(shí)，又可以在無形中提升他們學(xué)以致用的能力、探究能力、理論聯(lián)系實(shí)際的能力等。如有的學(xué)生將一個(gè)硬幣放在A4紙上，然后迅速抽出紙張，紙上的硬幣卻沒有移動(dòng)位置；有的學(xué)生拍打衣服上的灰塵；有的學(xué)生用一個(gè)盆裝著水然后倒出去等。通過他們的這些實(shí)