學科核心素養的培養應基于對學科教學特質的把握

【摘 要】要培養學生的物理學科核心素養，需要把握物理教學的特質。課堂教學中，以實驗為基，架構單元設計脈絡；以探究為本，基于“探究行為”設計和實施課堂教學；構建評價的生態系統，以評價促進學習。形成“核心素養—課程標準—單元設計—學習評價”教學鏈環。

【關鍵詞】物理學科核心素養；學科特質；單元設計；實驗探究

【中圖分類號】G633.7 【文獻標志碼】A 【文章編號】1005-6009（2017）03-0027-03

【作者簡介】許幫正，江蘇省無錫市教育科學研究院（江蘇無錫，214001）初中物理教研員，正高級教師，江蘇省特級教師，全國優秀教師，“江蘇人民教育家培養工程”培養對象，江蘇省“333高層次人才培養工程”培養對象，長三角初中物理學科專家，蘇州大學物理專業教育碩士研究生導師。

從理念上說，物理學科核心素養是指學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會需要的必備品格和關鍵能力，是學生通過物理學習內化的、帶有物理學科特性的品質。其基本要素由“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面構成。在實踐層面上，我們要清楚學科核心素養的要義，把握物理學科特質，基于探究培養思維，形成物理觀念。下面，筆者結合蘇科版初中物理教材的課堂教學實踐和思考談談個人的一點想法。

一、以實驗架構教學脈絡，確立“單元設計”的思想

愛因斯坦曾說，“伽利略的發現以及他所應用的科學的推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著物理學的真正開端”；美國物理學家帕格爾斯曾說，“沒有實驗的物理理論是空洞的，沒有理論的實驗是盲目的，正是實驗家使理論家保持老老實實的態度”；我國物理學家丁肇中認為，“實驗可以推翻理論，而理論永遠無法推翻實驗”。物理學的內容結構由“實驗（事實）、物理思想、數學（表達）”構成。著名特級教師陶昌宏先生結合自身幾十年的教育教學實踐和研究成果，提出了“物理教學的基本特征”，其核心內容是：物理教學要堅持以創設問題情景為切入點，以觀察實驗（事實）為基礎，以培養學生思維能力為核心，以提升學生探究能力為重點。所以，實驗是物理學和物理課堂教學的重要基礎，可以說沒有實驗，就沒有物理學，課堂學習中若沒有實驗就沒有發生真正的物理學習。

讓我們將目光轉移到我們上課所用的物理教材上，剖析一下蘇科版教材的結構體系。把某一章或某一單元的實驗連接起來，就可以看出該章或該單元教材的結構特點。

案例1 液體的壓強

教材從固體壓強談起，遷移到液體壓強，提出探究問題，液體壓強與哪些因素有關；再通過實驗，探究液體對容器底面、容器側壁是否有壓強。在此基礎上，先提出猜想與假設：液體壓強與方向和深度、液體密度是否有關？再采用壓強計通過實驗探究“控制變量比較壓強大小”。通過改變壓強計橡皮膜的方向、深度和液體密度進行操作，最終得出探究結論。

案例2 物體的運動

本單元的設計基于三組探究活動，從比較紙錐下落的快慢引入速度，從測量紙錐下落的速度到研究氣泡的運動規律引入勻速直線運動和變速直線運動，從而建立起關于運動的初步認知。

從以上兩個案例，我們可以看出，蘇科版初中物理教材充分體現了“物理教學以實驗為基礎”的理念，在整體結構設計上考慮學科的邏輯性與學生認知特點的融合。所以我們在教學時要關注學生學習的過程，尤其是實驗探究過程，通過過程實現對知識的“漸進建構”，逐步提升物理的核心素養。

華東師范大學教授鐘啟泉著眼于“核心素養”界定的世界趨勢及我國“新課程改革”實施中產生的若干盲點，提出“基于核心素養的課程發展意味著，無論是課程開發者抑或一線教師都需要在‘核心素養—課程標準—單元設計—學習評價這一連串環環相扣的鏈環中聚焦核心素養展開運作”。他認為，“單元設計”將是撬動課堂轉型的一個支點，離開單元設計，就失去了“學科”“課程”的基礎，就會糾纏于“課時主義”，就會聚焦碎片化的“知識點”教學，導致“三維目標”無法融合。同時，為了“單元設計”的創造，需要把握三個著力點：一是尋求學習境脈的真實性；二是把探究過程還給兒童，三是創造課堂中的思維文化。因此，我們在物理教學中思考核心素養的落實，也應該著眼于單元設計，思考單元設計的抓手，在物理的單元設計創造活動中，實驗是基本的落點。只有理解蘇科版實驗設計的意義并以實驗架構教學脈絡，才能明確單元目標的界定、課時目標的分解、物理課堂教學的載體設計、學習評價，才能形成“核心素養—課程標準—單元設計—學習評價”的教學鏈環。

二、構建以“探究行為”為核心學習行為的課堂，提升探究品質

在本次“教海探航”活動中，筆者聆聽了三位優秀教師所執教的“歐姆定律”一課?？傮w而言，從課堂結構、教學過程設計和實施，反映了三位教師較準確地把握了初中物理課程標準的理念和要求，較深刻地領會了蘇科版教材編寫的意圖和特點，精心創設了系列的學生活動，較好地達成了教學目標，探究味較“濃”。現將三位教師實際授課時的精彩之處稍作整理。

第一位倪浩老師，他很重視學生的合作探究，倡導“悟學課堂·小組合作”，整節課以問題為牽引，設置了四組探究活動：如何連接調光燈；如何研究調光燈中電流變化的影響因素；由于小燈泡電阻會隨電流變化，建議采取定值電阻研究，如何設計研究電路；取得了數據后如何分析。整節課學生一直處于實驗、探討之中，教師只是在學生小組討論碰到困難時給予個別指導。

第二位夏燕程老師在探究時采用電阻箱取代了常用的定值電阻，在“進行實驗和收集數據”環節的探究任務布置如下：

（1）在電路連接完成后，請同學們根據實驗記錄表格調節電阻箱和滑動變阻器，使導體電阻以及導體兩端的電壓等于表格中的數值后，準確讀出電流表的示數，記錄在表格中。

（2）實驗表格

表1

表2

（3）根據你所測數據，以電流I為縱坐標，以電壓U為橫坐標，在坐標系中描點，畫出I-U圖像。

第三位朱健老師在測量時沒有統一規定選取數據，但是對數據的處理非常獨特，他請學生將數據畫在透明膠片上（膠片上有坐標紙）后，疊放在一起，得到了研究后的I-U圖像。

筆者在“十一五”“十二五”期間，帶領課題組，立足蘇科版課堂教學實踐，就初中物理學習中學生的學習行為做了系統研究。研究指出“探究行為”是初中物理學習中的核心行為，“探究行為”指探究學習中有目的的探查活動和體驗行為，具體包括“有目的的實驗、研討和思維交流過程”。在設計探究行為時要注意兩類載體的設計：一類是思維載體，思維載體的設計重點是“有價值的問題”，為使思維活動既連貫又不乏躍遷，應將問題整合成具有內在邏輯的問題鏈。例如，上述倪浩老師的設計就充分體現了這一點。再如在“動能勢能機械能”的問題鏈設計上，我們可以考慮設計這樣四組問題：什么樣的物體具有能量？運動的小車怎樣把木塊推得更遠？形變的彈簧怎樣把小車推得更遠？舉高的重物怎樣把木樁打得更深？二是資源載體的設計，要以“實驗”凸顯探究行為，例如上述中夏燕程老師對實驗的改進，朱健老師對獲得圖像方式的改進等。

就課時學習而言，我們應該分解學習任務，制定學習目標，并將目標的落實轉化在問題鏈的設計和解決中，以“問題”為導向，促進外在活動與內在活動的融合，以實驗為載體，提升學生探究品質。所以，基于“探究行為”設計和評價教學是落實物理核心素養的一條有效途徑。

三、設法構建評價的生態系統，以評價促進學習

在本次“教海探航”活動中，筆者執教了一節示范課——“長度和時間的測量”，在突破本課的重難點的學習活動設計中，有意識地引入了評價技術，具體的課堂實錄如下：

案例3 利用評價突破“長度的測量”學習重、難點（摘錄）

問題1：刻度尺如何放置？

一般，學生的回答如圖1所示。

追問1：這樣放可以嗎（圖2）？

追問2：兩種放法的區別在哪兒呢？

追問3：薄透明尺（學生用）怎么放呢？

總結：刻度尺的刻度線要緊靠被測物體。測量要了解工具的結構特點，這就是規則意識。

問題2：刻度尺如何讀數？

在“模擬測量活動”中先出示分度為1m的尺子讓學生讀所測物體長度（如圖3）；

逐步添加1dm、1cm分度后再讓學生讀。

總結：測量的目的是為了逼近真實值，減小誤差，讀數時應根據分度值做出估讀。

問題3：多次測量取平均值，計算結果到底保留到哪一位？

追問：物體的長度是靠我們測出來的，還是算出來的？

總結：改進測量方案可以減小誤差，但是必須遵循測量的規則。

教學活動與教學評價是在一個完整教育活動中交互作用的連續過程，教學評價與教學活動之間并不存在必然的誰先誰后的順序關系。具體到課堂學習評價，有三個關鍵要素，即清晰的學習目標是前提，科學的評價標準是杠桿，適時的反饋與指導是保障。換言之，教師首先要有“課程標準”的意識，要把課程標準中規定的“內容標準”轉化為教學中的“質量標準”，轉化的途徑是依據課程標準、解讀教材文本確定清晰的、可測量、可界定、可評價的課時學習目標。沒有課程標準參照的教學無異于失舵的船，沒有學習目標參照的評價更像是沒有刻度的儀表盤。

具體到課堂學習評價策略，筆者認為，應該由“基于標準”的測量和與學習過程相伴的形成性評價共同組成。關于測量技術，可以依據“課時學習目標”采用“習題選擇”和“任務設置”的方式進行。關于形成性評價，課堂學習中主要采用“評估”技術。在實施課堂教學時，只要我們能夠構建以“探究行為”為核心學習行為的課堂生態，以問題作為指引，然后再設計一定的情境，組織學生通過有目的的實驗、研討或思維的交流活動解決所設置的問題，充分體現出學生的“探究行為”。在解決問題的過程中采用“答問”而非“問答”的方式，組織好師生評估，這就是一種質性評價的過程。只有跳出特質論的窠臼，從研究特質向研究過程轉變，強調能力與過程的動態、且可控制的相互作用，才能切實起到以評價促進學習的目的。

綜上所述，在課堂教學中，要培養學生的物理學科核心素養，需要把握物理教學的特質，以實驗為基，架構單元設計脈絡；以探究為本，基于“探究行為”設計和實施課堂教學；構建評價的生態系統，以評價促進學習。