基于DIY學園培養高中生物理學科核心素養的教學研究

李 喆 (上海市莘莊中學 上海 201199)

基于DIY學園培養高中生物理學科核心素養的教學研究

李 喆
(上海市莘莊中學 上海 201199)

通過內容分析法和文獻研究法以近年來公開發表的有關核心素養的文章為對象，分析核心素養導向的物理教學現狀，梳理培養學生物理學科核心素養的方法與途徑，發現部分實證研究的不足.在此基礎上借助于學校DIY學園的平臺，指出學生經歷動手體驗、思維體驗、情感體驗相互融合的物理學習過程是培養物理學科核心素養的研究趨勢，并著力于系統的評價方案和成效的研究.

DIY學園 物理學科核心素養 物理實驗探究教學

核心素養是指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生發展和社會發展需要的必備品格與關鍵能力，這些品格和能力是在學科里面養成的，然后在一個孩子身上積淀下來并持久發揮作用.學科核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生學習該學科之后所形成的、具有學科特點的關鍵成就.結合學校在上海市已然成為品牌的“DIY學園”校本課程實施載體，我們擬開展“高中生物理學科核心素養培養的教學研究”.通過中國知網，圍繞“核心素養、物理學科核心素養培養、物理實驗教學”等關鍵詞展開情報檢索，對物理學科核心素養培養的途徑、策略等研究文獻進行研究，如圖1所示，文獻檢索的時間范圍是2009年-2016年，共檢索到相關文獻426篇.現就相關研究文獻分類綜述如下.

圖1 論文年度分布情況

1 學生發展核心素養和物理學科核心素養

教育部《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》的文件中，首次提出學生發展核心素養的概念.在本次研究中我們主要針對于物理學科的核心素養，由“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”4方面組成.“物理觀念”是學生經歷物理教育過程中形成的從物理學角度認識客觀世界的基本屬性，物理知識框架在腦海中的建構.“科學思維”是面對真實的問題情境，分析、質疑、推理、假設、論證的思維方法.“科學探究”是基于思考猜想后對科學探究過程的設計、驗證、解釋和交流過程.“科學態度與責任”是在理解科學·技術·社會·環境(STSE)的關系基礎上逐漸形成對科學和技術應有的正確態度以及責任感[1].

中國教學學會副會長、國家督學張緒培曾提出培養各個學科的核心素養，就是要通過學科核心素養的落實轉化為學生的素質，當學生離開校園步入社會，把在學校學的知識都忘掉的時候，剩下的就是素質.今天學生們在課堂里學物理，不是讓他們成為物理學家，因為這畢竟僅涉及極少數人.我們教育者關注的是，在他們畢業以后，作為一個社會公民，學過物理和沒學過物理有什么差異？物理學科究竟能留給他終身受用的東西是什么？這就是物理學科的核心素養.

近代以來，聯合國教科文組織和經濟合作與發展組織(OECD)等國際機構對核心素養作了更深入的研究.OECD在2012年就明確指出21世紀學生必須掌握4方面十大核心技能：思維方式，即創造性、批判性思維、問題解決、決策和學習能力；工作方式，即溝通和合作能力；工作工具，即信息技術和信息處理能力；生活技能，即公民、變化的生活和職業，以及個人和社會責任.其中，掌握無定式的復雜思維方式和溝通合作能力最為重要，而這些都是學生在整個學校的教育教學之中、在學校顯性和隱性文化潛移默化的影響下逐步習得并內化而成的. 其中特別提到物理學科的核心素養特別關注科學思維的形成，有基于事實后的質疑批判，有獨立思考后的推理論證，有合作交流后的反思創新，這些復雜過程均統整在物理學科核心素養之中.

2 物理學科核心素養培養的方法與途徑

最新頒布的《普通高中物理課程標準》包含4個維度，分別是“物理觀念與應用”“科學思維與創新”“科學探究與交流”“科學態度與責任”，這與物理學科核心素養的4個基本維度對應.在核心素養的統領下，現行的課堂模式必將再次轉變，一線教師必須思考高中物理教學轉型.在課堂中，教師可將物理學科內某些板塊內容與歷史、哲學、數學等不同學科內容有機整合；注重引導學生對所學知識進行“模型建構”；圍繞物理抽象問題創設具體真實情境，培養學生科學探究與合作交流的素養；設置學生可體驗的教學活動環節，讓學生體會“科學本質”，形成正確的“科學態度”，強調“STSE”教育思想，落實培養學生的科學態度與責任素養[2].

物理學科是基于實驗的自然科學，毋庸置疑，真實的實驗探究教學是培養學生物理學科核心素養的最有效的途徑[3].為了避免機械重復的“虛假探究”，首先教師要轉變觀念，以學生為主體，可以通過滲透物理學史教育，讓學生站在歷史角度學習物理學家的思辨能力，體會他們的科學情懷，江蘇陸良榮老師曾以一節精彩的公開課《物理學重大進展》嘗試通過結合人文精神去培養學生的核心素養，讓學生深刻地領會實驗在物理學中的地位與作用[4].然后再創設具體真實的問題情境，引導學生自主設計實驗方案去探索，擬定實驗步驟，論證實驗結論，與此同時教師還要改變傳統的紙筆評價體系，注重學生整個探究活動中的過程性多元評價，包含知識、創新、實踐、合作、科學精神等各方面表現，從而促進學生物理學科素養的全面和諧發展.

3 DIY學園與物理學科核心素養的關系

DIY是英文Do it yourself的省略詞，意思是自己動手做.DIY學園是我校科技教育的實踐基地，目前不僅是閔行區且是上海市唯一以學生動手實踐為主的實踐平臺.DIY特色實質在于“體驗式教育”，學生在課堂中學習的物理知識，包括蘊含在知識背后的物理思想、觀點、方法，以及物理學家解決問題的辯證思維能力、求真務實的科學態度、創新的學習品質，學生都可以在DIY學園中得到真正的實踐，形成勤于動手、積極思考、大膽質疑的科學品質.而學生的實踐就是經歷物理實驗探究過程，學生面對真實的問題情境，思考如何探究其背后蘊藏的物理規律，然后在學園中設計方案動手實驗操作，在探究過程中檢驗自己方案的可行性，緊接著展開一番班級的頭腦風暴，將自己的靈感創意進一步深化，這里的首字母 “D”可以進一步衍生為“discover,design,develop”，使學生發現自身的潛能，設計自己的方案，最終使自我主體得到發展，所以DIY學園的理念與高中生物理學科核心素養培養十分契合.

4 培養高中生物理學科核心素養的已有研究的不足與對本研究的啟示

4.1已有研究的不足

(1)綜觀文獻的查閱分析，筆者可以看出國內外專家對培養高中生物理學科核心素養的探索已有一定的研究基礎.很多研究都關注到物理實驗探究過程是培養高中生物理學科核心素養的重要途徑，但未涉及如何對學生的自主探究過程進行指導的具體案例，無法得知實際情況中是否大部分學生參與其中，當碰到部分學生茫然且不知所措時該如何應對，怎樣進一步反思改進教師的引導作用，使得保證大多數學生參與實驗探究過程有序和有效性，又能讓他們發揮獨立思考的自主性.

(2)隨著2017年上海高考新方案的出臺，“3+3”的高考模式其實對于物理學科的沖擊很大，從高一開始，每周的物理課已經縮減為兩節，面對課時緊張的客觀因素，常規使用基礎型教材的物理課堂，無法提供充足的實驗探究課的時間，學校如何利用拓展性或研究性課程給學生的物理實驗探究提供時間和空間的支持，也值得我們思考.

4.2啟示

結合學校的校本課程整體布局， DIY學園被列入拓展性和研究性課程的一個重要載體，師生能夠有時間、空間進行物理實驗探究過程，這對于培養其物理學科素養至關重要.本研究將試圖在物理實驗探究過程中教和學的行為研究上尋求突破，通過具體的案例分析，反思教師在過程中角色的轉換，并對其成效前后對比，梳理出教師的有效教學策略，為基于核心素養的學科教學尋求真實性.

5 研究方向

5.1教和學的行為研究

學生通過基礎型的物理課堂教學過程理解和掌握一定的物理知識與技能后，來到DIY學園的物理創新實驗室.在物理創新實驗室中設立各種物理問題情境，通過具體案例，進行師生角色重新定位后的教和學的行為研究，包括學生“學”的行為描述，作為輔助的是對應著的教師“教”的行為描述，強調教師的“教”是適應學生的“學”，“教”不能過度，“學”一定要充分——通過學生為主體的物理實驗探究過程來呈現這種角色定位的圖景.

5.2實驗探究教學與學生物理學科核心素養培養的成效研究

學生在DIY學園中經歷探究與協同學習的“真實性”學習過程，教師可以通過觀察清晰地把握學生各種表現背后的認知過程，根據研究筆記和實驗報告對學生物理實驗中表現出的各項物理學科能力進行前后比較研究，再引導學生對自己學科核心素養提升情況的自我評估.在研究過程中通過評價反饋，不斷優化基于DIY學園培養高中生物理學科核心素養的教學策略.

1 尹后慶. 厘清“核心素養”，深化課程.上海教育，2016(5)：9～11

2 陳麗珊，陳海. 基于高中物理學科核心素養的物理教學探究.基礎教育研究，2016(20)：7～8

3 江山. 實驗探究：培養物理學科核心素養的有效途徑.中學物理教學參考，2015(12)：2～5

4 李雪林. 滲透物理學史教育 體現核心素養內涵.江蘇教育研究，2016(11)：22～23

5 鐘啟泉. 學科教學的發展及其課題：把握“學科素養”的一個視角.全球教育展望，2017(1)：11～23

2017-03-22)