從趣味控制變量法談物理核心素養

摘 要：新課程改革已進入深水區，傳統的以三維目標為核心的課程評價體系逐漸向以適應個人終身發展、滿足社會需求為主體的核心素養轉化.物理學科應培養學生具有“物理觀念”、“科學思維”、“科學探究”和“科學態度與責任”的核心素養，當學生具有了這樣的必備品格將在長期的社會生活中科學解決問題，比如控制變量法在生活中的靈活運用就是物理核心素養的體現.

關鍵詞：控制變量；核心素養；科學探究

1 控制變量法

物理學中對于多因素（多變量）的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個單因素的問題.每一次只改變其中的某一個因素，而控制其余幾個因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物的影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法.它是科學探究中的重要思想方法，廣泛地運用于各種科學探索和科學實驗研究之中.例如探究實驗：探究力與運動的關系；探究影響滑動摩擦力大小的因素；探究影響金屬電阻率的因素；探究探究影響動能大小的因素；探究影響重力勢能大小的因素；驗證歐姆定律等實驗.

2 生活中的趣味控制變量法

案例一 平時人們去買衣服主要關注衣服的款型、大小和價格.當我們走進玲瑯滿目的商場，首先會從眾多款型中挑選出自己心儀的衣服，這時候售貨員會挑選出各種尺碼給我們試穿，選中適合自己的衣服后，考慮到價格因素，人們還會到其他柜臺或其他商場去比較價格，最終選擇到自己喜歡的款型，合適的尺碼，便宜的價格的衣服.

案例二 去飯店就餐，點了一份活血辣子雞，吃起來總覺得味道不新鮮，與店主理論也說不清.無奈之下一食客進廚房，點了一只活雞，當面看著廚師宰殺，使用相同的佐料和食材，采用相同的烹飪方法和時間.一會兒功夫，第二盆辣子雞端上桌來，嘗后鮮不絕口，店主不得不承認原來那盆菜的食材不夠新鮮.

案例一是控制款型、尺碼來比較價格，案例二是控制烹飪方法和時間，通過比較口感來反推食材是否新鮮，這就是生活中的控制變量法.問題來了，控制變量法是從哪學來的？其實是在物理課堂上學來的一種研究方法，是物理學科培養出來的核心素養.

3 物理核心素養

素養區別于素質，素質在《辭海》中注解有三種：（1）人的生理上原來的特點；（2）事物本來的性質；（3）完成某種活動所必需的基本條件.《360百科》中素質本來含義是指有機體與生俱來的生理解剖特點，即生理學上所說的“遺傳素質”，它是人的能力發展的自然前提和基礎.由此可見素質偏向與先天有關，不是與教育相關.什么是素養，素養是由訓練和實踐而獲得的技巧或能力——與教育相關.素養是指一個人的修養，從廣義上講，包括道德品質、外表形象、知識水平與能力等各個方面.而核心素養（Key Competencies）是學生在接受相應學段的教育過程中，逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力.綜合表現為9大素養：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.

學生在高中學習階段，學校教育應該培養學生物理的核心素養是什么？學生在接受高中物理教育過程中逐步形成的，適應個人終身學習和社會發展所需要的科學基礎知識、關鍵能力、科學情感、態度、價值觀等方面的表現，是學生通過物理學習集中體現的帶有物理特征的品質.正因為這樣，按學生素養發展的自然屬性，分為物理觀念、科學思維、科學探究和科學態度與責任四個維度：（1）“物理觀念”是從物理學視角形成的關于物質、運動與相互作用、能量等的基本認識，是物理概念和規律等在頭腦中的提煉和升華，是從物理學視角解釋自然現象和解決實際問題的基礎；（2）“科學思維”是從物理學視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識方式，是基于經驗事實建構理想模型的抽象概括過程，是分析綜合、推理論證等方法的內化，是基于事實證據和科學推理對不同觀點和結論提出質疑、批判、檢驗和修正，進而提出創造性見解的能力與品質；（3）“科學探究”是指提出科學問題、形成猜測和假設，設計實驗與制定方案、獲取和處理信息、基于證據得出結論并作出解釋，以及對科學探究過程和結果進行交流、評估、反思的能力；（4）“科學態度與責任”是指在認識科學本質、理解科學、技術、社會和環境的基礎上，逐漸形成的對科學和技術應有的正確態度以及責任感.

物理教學最本質、最核心的追求是培養學生物理核心素養，對物理核心素養認識及對學生核心素養培養的策略，是一個不斷深入的過程.我們應不斷地探索、思考、實踐，滲透思想方法，加強科學方法的教育.比如理想模型、理想實驗、外推法、比值定義法、控制變量法、微元法、圖象法、等效替代法、類比法、放大法、猜想假設法、平均思想法、整體隔離法、臨界問題分析法、對稱法、尋找守恒法等，將這些方法滲透于教學之中，內化為學生行為習慣和處事哲學.前文中的兩個趣味控制變量法案例，就是當學生學會物理之后，滲透在生活中的科學思維和科學探究精神，這正是教學物理的初衷.

當學生通過學習物理具備了“物理觀念”、“科學思維”、“科學探究”和“科學態度與責任”這四個維度的核心素養，將能適應個人終身發展和社會發展需要.

參考文獻：

[1]曹義才.基于核心素養導向的中學物理課堂教學——觀福建省物理青年教師教學大賽有感[J].物理教師，2016（11）30-33.

[2]陳坤.印曉明.“探究電磁感應現象的產生條件”教學片段的設計及反思——基于物理核心素養導向[J].物理教師，2016（11）27-29.

[3]彭前程.積極探索基于核心素養理念下的物理教學[J]. 中學物理. 2016（03）1-2.

[4]廖啟海.張永才. “驗證機械能守恒定律”實驗創新設計[J].湖南中學物理.2016（08）42.

[5]張永才. 關于舊電池對歐姆表的誤差分析[J].物理教學探討.2014（02）56-57.