初中物理學科核心素養的要素分析

◎李 巖

初中物理學科核心素養的要素分析

◎李 巖

十八大報告中提到，把立德樹人作為教育的基本任務，全面實施素質教育。2014年3月30日，教育部印發《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》，該意見首次提出：“將組織研究提出各學段學生發展核心素養體系，明確學生應具備的適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。”學科教學是培養學生核心素養的主渠道。學科核心素養應是核心素養在學科上的具體化表現。作為物理研訓教師，筆者最為關心的是問題是，如何將核心素養分解到初中物理學科核心素養？初中物理學科核心素養要素有哪些？如何在教學實踐中發展學生的物理學科核心素養？本文嘗試分析初中物理學科核心素養的要素組成，旨在拋磚引玉，引起廣大物理教師對物理核心素養的關注與討論，推動課堂教學改革的進一步深入。

一、從核心素養到物理核心素養的轉化

核心素養是知識、能力、情感態度價值觀的綜合表現，是適應自身終身發展與社會發展所需要的必備品格和關鍵能力。2013年5月，我國“基礎教育和高等教育階段學生核心素養總體框架研究”項目啟動，項目組在征求意見稿中提出了有關核心素養的九大綜合表現，即社會責任、國家認同、國際理解；人文底蘊、科學精神、審美情趣；身心健康、學會學習、實踐創新。核心素養培養的最重要階段就是基礎教育階段，最主要的方式就是通過學校的學科教學。因此，從核心素養到學科核心素養是課程改革深入推進的必然選擇。通過分析九大核心素養表現，將其真正分解、轉化、落實到學科教學之中，是發展學生核心素養的落腳點。

物理學科是自然科學的重要組成部分，毋庸置疑，擔當著培養學生科學素養的重任。結合核心素養的九大綜合表現，物理教學需要拓寬思路，改變學科本位的思想，以提升學生核心素養為最終教育目標。筆者將九大素養與現行初中物理課程標準中的總課程目標相比對，發現課程目標所提到的知識、方法、能力、科學意識、科學態度與科學精神是九大素養中人文底蘊、科學精神、實踐創新這三方面落實到物理學科的特色化、具體化、形象化表述。將物理核心概念和規律、思維方法、應用能力以及科學精神等統領起來，形成更為全面統一的物理核心素養體系，在提倡教學中深入落實，矯正實踐中普遍存在的知識中心論的教學傾向，才得以促進學生形成和發展適應未來的核心能力與必備品格。

二、初中物理核心素養的要素分析

物理學是人類科學文化的重要組成部分，是研究物質、相互作用和運動規律的自然科學。初中物理課程立足于幫助學生從物理學視角認識自然，了解人類探索大自然的知識成果以及探索者的科學思想方法；經歷科學探究過程，形成科學思維習慣、創新意識及科學態度與精神，為適應未來發展、做合格社會公民奠定基礎。基于學科特點及核心素養體系要求，結合社會發展需要和初中物理課程標準要求，筆者認為，初中物理核心素養主要分解為“基本物理觀念”、“基本物理思維”、“實驗探究能力”和“科學精神與態度”四個方面。

（一）基本物理觀念

基本物理觀念是學生在獲得知識、方法和技能的過程中逐步形成較為基礎的物理認識觀，并能夠內化成解釋自然現象、解決實際問題的物理能力。物理認識觀可通過對“物質”“運動和相互作用”“能量”三部分較為全面、系統地學習，形成初中物理知識形成基本認識，并能夠將其中核心概念和規律在頭腦中進行提煉和升華，最終建構出初步的物質觀、運動觀、相互作用觀和能量觀。例如，在煮餃子過程中，水沸騰后為什么要改為小火加熱？學生經歷初中熱學中物態變化相關知識的學習，他們知道水沸騰時持續吸熱、溫度保持不變的特點，如果用大火加熱，水內部大量的氣泡可能會破壞餃子外皮的完整性，同時造成環境的污染和能源的浪費。學生有了這種物理認識觀，在今后生活中會養成科學節能的意識。這不僅保護自身利益，也對保護人類生存環境起到一定推動作用。

（二）基本物理思維

“思維是具有意識的人腦對客觀事物間接的、概括的和能動的反映”物理思維,具有意識的人腦對客觀物理事物(包括物理對象、物理過程、物理現象、物理事實)的本質屬性、內部規律和事物間相互聯系進行抽象，形成間接的、概括的和能動的反映。物理思維分為形象思維和抽象思維，感覺、記憶、圖形、空間、想象等屬于形象思維；分析、綜合、演繹、歸納、推理、判斷、數學運算等屬于抽象思維。發展學生物理核心素養，最關鍵的是要提升學生的物理思維。

根據初中物理的學段特點，基本物理思維應包含物理意識、物理方法和思維能力。物理意識是指能夠有意識地從物理學的視角去看待自然現象和實際問題；有意識地使用物理知識去解釋現象和解決問題。物理方法則分為顯性方法和隱性方法兩種。常見的控制變量法、轉化法、模型法、極限法、數學分析法等屬于顯性物理方法。以模型法為例，在光線、磁感線等的教學過程，學生應明確光線或磁感線等不是實際存在的，是為了研究方便而某一物理現象建立的理想模型化處理，這是在研究物理現象常用的思維方法。還有是針對實際物理過程、物理情境抓住主要矛盾，忽略次要因素而進行理想模型化處理。比如小車在筆直馬路上勻速行駛，即看作小車做勻速直線運動，這其實忽略了地面、空氣、發動機等作用在小車上的力的微小變化差異。同樣道理，分析滑輪組時忽略繩重和輪、軸間的摩擦也是一種理想模型化處理。

另外，學生通過物理的學習也會形成一種默會的物理思維方式。比如，對應有關液化、凝華現象，學生的思維路徑是先分析物質初態、吸放熱過程及物質末態，依照這樣的思維路徑進行相關現象的解釋。再如針對動態電路分析，學生會先判斷電路的連接方式、再分析電路中變化因素（滑動變阻器電阻變化、開關狀態變化等），隨后利用串并聯電路特點規律進行相應分析，這就是隱性的思維方法，即思維習慣。思維能力是指學生能夠通過定性或簡單定量兩個方面進行分析推理、歸納綜合、形成結論、合理評估、結論應用及拓展創新。其中創新能力是當今時代所需的個人發展關鍵能力，是需要教師在日常物理教學中引導學生獨立思考、敢于質疑，讓學生獲得在實際情境中解決物理問題的大量體驗，進而促進學生創新思維的發展。

（三）實驗探究能力

“科學探究既是學生的學習目標，也是重要的教學方式。”科學探究也是物理核心素養的重要組成部分。由于實驗教學是物理教學的重要組成部分，是落實物理課程目標、全面提高學生科學素養的重要途徑。實驗探究也具有多維的課程目標，除了學習知識、訓練技能以外，物理實驗還應在發展實驗能力、提高科學素養方面發揮重要作用。應使學生通過設計實驗、收集和分析實驗數據等自主活動來提高實驗能力，使學生在實驗中認識尊重客觀數據的重要性，從而養成實事求是的科學態度，在實驗的相互配合中發揚合作精神，在認真收集實驗信息中培養嚴謹的科學態度和科學精神等。因此，實驗探究是科學探究的重要組成部分，實驗探究能力也是初中物理核心素養的要素之一。與科學探究的能力要求類似，實驗探究能力的基本要素也應為提出問題、猜想、設計實驗、進行實驗、分析論證、評估、交流與合作七個要素。學生通過觀察物理現象，提出問題；針對問題作出合理猜想；在教師指導下，設計探究方案；利用已選器材進行實驗并記錄數據、收集證據；通過表格、圖像等實驗信息的分析歸納，得出結論；反思評估所用方案、分析過程的合理性，并能夠適當提出改進意見和方法。學生在今后成長與發展中，面對真實情境，可能不是物理問題，但他們具備了探究能力，會準確地提出并正確表述問題，從而進行猜想預測，并設計方案來得出結論做出正確解釋，這也就實現了核心素養的價值。

（四）科學態度與精神

“初中物理課程不僅注重科學知識的傳授與技能的訓練，而且要注重對學生學習興趣、探究能力、創新意識以及科學態度、科學精神等方面的培養”。作為適應社會和未來發展的合格公民，科學態度與精神也是核心素養的組成之一。科學態度與精神包含為四個要素：物理好奇心與求知欲、實事求是與敢于質疑的態度、科學服務人類的使命感和責任感、保護環境和促進可持續發展的意識。科學態度與精神不像物理知識或技能可以通過短時間的學習而獲得，而是需要漫長的內化過程。在教學過程中，可以結合學習內容利用物理學史中的名人傳記、典故等為素材對學生進行科學精神、文化素養的思想浸潤，也可以利用當今科技發展利弊共生的案例給學生以警惕等等。

三、初中物理核心素養的界定反思

物理學科是一門以觀察和實驗為主的基礎科學，通過物理實驗可以探尋物理新發現，驗證物理概念、規律或定理，并將物理理論應用于生活實際。它對學生科學素養的培養承擔著重要的責任。本文所涉及的初中物理學科核心素養的要素篩選主要以學科理論和社會發展需求為依據，以學科本體論、認識論、方法論為基礎，根據物理學科課程標準，再結合理論思辨而生成。有關物理核心素養體系建設還需要進一步深化和量化的分析，需要各層面的研究者作進一步分析和研討，對確定的成分進行精確定義，最終才能構建學科核心素養的結構體系。

（作者單位：大連教育學院）

（責任編輯：楊強）

本文系遼寧省教育科學“十三五”規劃2016年度課題“基于核心素養發展的初中物理知識建構策略研究”階段性成果，課題編號JG16CB314。