優(yōu)化物理教學(xué)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)

周玉鋒

[摘要]物理學(xué)科核心素養(yǎng)，其實(shí)就是學(xué)生遺忘了物理本位知識后所剩下的潛在素養(yǎng)。在物理學(xué)科核心素養(yǎng)的四個要素中，物理觀念代表知識的內(nèi)化，是其他核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)，科學(xué)思維和科學(xué)探究是學(xué)生的關(guān)鍵能力，科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是每個人必備的品格。我們不僅要理解物理學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，更要在教學(xué)實(shí)踐中優(yōu)化物理教學(xué)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生在感知生活、學(xué)習(xí)物理知識的過程中，時時刻刻浸潤在物理核心素養(yǎng)的培育之中，時刻都在開發(fā)著自己的創(chuàng)造潛能，這是使學(xué)生養(yǎng)成終身受益的行為習(xí)慣以及培養(yǎng)解決真實(shí)問題能力的有效方法。文章結(jié)合教學(xué)實(shí)踐從構(gòu)建核心概念、內(nèi)化物理實(shí)驗(yàn)、善用物理學(xué)史、走進(jìn)生活物理四方面探討了物理教學(xué)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而有效培養(yǎng)和提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]核心素養(yǎng)；教學(xué)設(shè)計(jì)；創(chuàng)造潛能；內(nèi)化思想

[中圖分類號]G633.7[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]16746058（2018）05004102

從新課程的培養(yǎng)目標(biāo)看，物理學(xué)科核心素養(yǎng)包括四個層面，分別是：認(rèn)識世界的物理學(xué)核心概念，研究問題的科學(xué)思想與方法，對待問題的科學(xué)態(tài)度與精神，以及解決實(shí)際問題的意識與能力。在核心素養(yǎng)視角下，要求物理教師把課堂教學(xué)的重點(diǎn)放在促進(jìn)學(xué)生終身發(fā)展的行為習(xí)慣以及解決真實(shí)問題的關(guān)鍵能力的養(yǎng)成上，并在教學(xué)過程中不斷為學(xué)生創(chuàng)造發(fā)現(xiàn)新問題、分析問題、簡化問題、最后解決問題的機(jī)會。因此，在物理教學(xué)中，如何貫徹落實(shí)好核心素養(yǎng)的教學(xué)理念與方針，已然成為一線教師關(guān)注的主題。教師要在教學(xué)實(shí)踐中優(yōu)化物理教學(xué)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、構(gòu)建核心概念，優(yōu)化課堂教學(xué)

物理核心概念指的是位于物理學(xué)科中心，擁有課堂之外的恒久價值以及遷移類推價值的關(guān)鍵性概念、原理或方法。教育所能給予人們的無非是當(dāng)一切學(xué)過的東西都忘記了之后還剩下的東西，指的便是核心概念。以物理核心概念引導(dǎo)課堂教學(xué)，便能引導(dǎo)學(xué)生從更高的角度看待物理學(xué)科本身，理解可遷移的核心概念，為將來研究和解決更為復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問題做好準(zhǔn)備。

以人教版必修1第一章《運(yùn)動快慢的描述——速度》為例，速度的概念是物理學(xué)科的核心概念，貫穿在物理學(xué)科的多個方面。在教師與同學(xué)的幫助下，使學(xué)生在個人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建構(gòu)“速度”這一概念的教學(xué)設(shè)計(jì)如下。

教師活動：指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真閱讀“速度”部分，提出以下問題：

1.有哪些方法可以比較運(yùn)動的快慢？結(jié)合生活中的實(shí)際例子加以說明。

2.速度的概念是什么？為什么用速度就能描述物體運(yùn)動的快慢？

3.速度的單位都有哪些？

4.速度是標(biāo)量，還是矢量？

學(xué)生活動：學(xué)生帶著問題閱讀教材，尋找答案。前后四人分組交流討論，初步建構(gòu)起速度的概念。

教師提問：一般情況下，物體在某一時間間隔內(nèi)，運(yùn)動的快慢不一定每時每刻都一樣，我們用v=ΔxΔt計(jì)算得出的速度，能否精確描述這一物體在任一時刻運(yùn)動的快慢？

學(xué)生活動：仔細(xì)思考問題后得出結(jié)論，v=ΔxΔt只能反映一段時間內(nèi)的大致快慢程度。

教師活動：指導(dǎo)學(xué)生閱讀“平均速度和瞬時速度”部分。同時提問：我們生活中說的“速度”是指什么？請舉例說明。

學(xué)生活動：帶著新問題閱讀課本相關(guān)內(nèi)容，前后四人交流討論，小組長綜合意見后發(fā)表見解。

教師活動：聆聽學(xué)生意見，分別做點(diǎn)評。指導(dǎo)學(xué)生觀察教材第16頁的汽車速度計(jì)的表盤，并通過下方的表格了解常見物體的速度，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生得出“速率”等概念。

本節(jié)課學(xué)習(xí)的速度、平均速度、瞬時速度等概念是運(yùn)動學(xué)最重要、最基本的核心概念，結(jié)合生活實(shí)例進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠深刻體會這些概念的含義，厘清它們的區(qū)別與聯(lián)系。在自主建構(gòu)物理學(xué)概念的過程中，提升學(xué)科思維的品質(zhì)和學(xué)科核心素養(yǎng)，進(jìn)一步養(yǎng)成為終身發(fā)展服務(wù)的學(xué)習(xí)習(xí)慣和能力。

二、內(nèi)化物理實(shí)驗(yàn)，掌握探究方法

新課程改革強(qiáng)調(diào)物理課程應(yīng)該有助于讓學(xué)生切身體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，了解科學(xué)研究的方法，同時增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力。這就要求物理教師改變在課堂上一味向?qū)W生灌輸事實(shí)與結(jié)論的教學(xué)模式，而是幫助學(xué)生把科學(xué)家探索自然界形成的思想方法內(nèi)化成個體的行為方式，掌握探究方法，發(fā)展關(guān)鍵能力。

近幾年由于現(xiàn)代科技的發(fā)展，物理實(shí)驗(yàn)的考查方式也在不斷創(chuàng)新。其基本模式就是現(xiàn)場拍攝實(shí)驗(yàn)場景，將照片呈現(xiàn)在考生面前，讓學(xué)生模擬進(jìn)入實(shí)驗(yàn)場景，身臨其境，最后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)情感。

以人教版必修2第七章《實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系》為例，在學(xué)生討論猜想的基礎(chǔ)上，根據(jù)需要測量的功以及速度設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論。但很多教師并沒有給學(xué)生思考這個看似簡單的探究實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問題，如功的大小如何計(jì)算？怎樣提供可以測量且可以改變的作用力？是否需要平衡摩擦力？實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵因素是什么？實(shí)驗(yàn)存在哪些可能的誤差及其原因是什么？基于核心素養(yǎng)的物理教學(xué)要求發(fā)展學(xué)生的問題意識和探究能力，這就需要給予學(xué)生必要且充分的時間思考：如何更準(zhǔn)確地測量作用力與位移這兩個做功的因素？教材第70頁提供的“由重物提供牽引力”與“由橡皮筋提供牽引力”這兩個案例各有什么優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)？能否利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的材料重新設(shè)計(jì)一種更優(yōu)的探究方案？教師只有不斷地反思、研究探究教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，才能真正培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

三、善用物理學(xué)史，體驗(yàn)科學(xué)精神

高度決定視野，角度改變觀念。在實(shí)際教學(xué)過程中，由于過分追求考試成績，要花大量時間在訓(xùn)練解題上，因而忽視了學(xué)生對物理學(xué)史的體驗(yàn)。學(xué)生也無法領(lǐng)略和體會物理核心概念的形成過程、科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的過程以及解決物理問題時遇到的一系列新問題，難以體驗(yàn)研究過程中流露出來的科學(xué)態(tài)度與精神。為了讓物理學(xué)體現(xiàn)出基礎(chǔ)自然科學(xué)的特質(zhì)，筆者認(rèn)為可以深入挖掘教材中的科學(xué)史素材，通過有效提問，使學(xué)生把握好物理學(xué)科方法的來龍去脈以及物理思維方法的特色和傾向，體驗(yàn)物理學(xué)探究過程中的科學(xué)態(tài)度與精神，有效提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

例如，在教學(xué)《伽利略對自由落體運(yùn)動的研究》這節(jié)課時，教師可以按照伽利略反駁亞里士多德的觀點(diǎn)精心設(shè)計(jì)題目。一方面讓學(xué)生可以從多個不同的視角、不同的側(cè)面描述看待科學(xué)史情節(jié)；另一方面也可讓學(xué)生親身體驗(yàn)科學(xué)探究的歷程，體會蘊(yùn)含其中的科學(xué)思想方法和精神。科學(xué)史家吳國盛認(rèn)為，科學(xué)史有助于理科教學(xué)，能增加自然科學(xué)教學(xué)的趣味性，誘發(fā)兒童對神奇的科學(xué)世界的向往。而在《行星的運(yùn)動》一課中，教師深入了解其發(fā)展史之后，通過一系列有效引導(dǎo)，使學(xué)生體驗(yàn)到了從地心說到日心說，從開普勒三大定律到萬有引力定律的曲折發(fā)現(xiàn)過程，進(jìn)而能正確認(rèn)識追求真理的本質(zhì)，深刻體驗(yàn)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。物理學(xué)發(fā)展的歷史，其實(shí)就是物理學(xué)基本觀念演變的歷史。另外，在《磁現(xiàn)象和磁場》一節(jié)中，教材介紹了奧斯特早先受康德提出的批判哲學(xué)的影響，萌生了自然界中各種運(yùn)動形式之間存在著互相聯(lián)系并相互轉(zhuǎn)化的思想，但是他的實(shí)驗(yàn)研究并非一帆風(fēng)順。以上這些內(nèi)容經(jīng)過教師的改編，均可以作為倡導(dǎo)學(xué)生主動參與，培養(yǎng)學(xué)生搜集、鑒別、篩選、處理信息能力的資源。切實(shí)改變以往單純教教材內(nèi)容的機(jī)械、沉悶的狀況，真正做到用教材教，還原真實(shí)的物理研究歷史，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任意識，逐步提升科學(xué)素養(yǎng)。

四、走進(jìn)生活物理，解決現(xiàn)實(shí)問題

從物理走向生活，從生活走進(jìn)物理。心理學(xué)家奧蘇貝爾（Ausubel）曾提出“認(rèn)知結(jié)構(gòu)遷移理論”，該理論認(rèn)為，一切有意義的學(xué)習(xí)都是在原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，先前學(xué)習(xí)所獲得的新經(jīng)驗(yàn)，通過影響原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的有關(guān)特征影響新學(xué)習(xí)。而在以往的教學(xué)活動中，教師往往忽略了將物理知識和學(xué)生的生活實(shí)際相聯(lián)系，只是把物理知識簡單地復(fù)制給了學(xué)生，導(dǎo)致學(xué)生對學(xué)習(xí)物理索然無趣，學(xué)習(xí)方法也就剩下記記背背，物理學(xué)的知識與技能也無法有效遷移到實(shí)際生活生產(chǎn)中，更無法體驗(yàn)探究的樂趣和科學(xué)精神。

物理課程標(biāo)準(zhǔn)在其基本理念中指出，高中物理課程應(yīng)該加強(qiáng)與學(xué)生生活、現(xiàn)代社會及科技發(fā)展的聯(lián)系。理論知識應(yīng)當(dāng)聯(lián)系實(shí)際，并在生活中加以應(yīng)用，實(shí)際生活也需要聯(lián)系物理知識加以驗(yàn)證。聯(lián)系生活，從生活中找到學(xué)習(xí)的樂趣，讓學(xué)生真正成為自主學(xué)習(xí)的參與者，用學(xué)過的物理知識主動解釋和思考現(xiàn)實(shí)生活中存在的物理問題和情景，建構(gòu)新知識新經(jīng)驗(yàn)，提升科學(xué)素養(yǎng)。物理知識本身就來源于生活情景和實(shí)踐活動，教師在核心素養(yǎng)視角下的物理課堂教學(xué)中，就應(yīng)該考慮將教學(xué)目標(biāo)與學(xué)生的實(shí)際生活環(huán)境相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)課內(nèi)知識與生活經(jīng)驗(yàn)的統(tǒng)一，從而使自身認(rèn)知結(jié)構(gòu)得到發(fā)展，遷移能力得到提升，最終幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)意義建構(gòu)的目標(biāo)，養(yǎng)成終身發(fā)展的學(xué)習(xí)習(xí)慣，提升處理現(xiàn)實(shí)問題的意識和能力。

沒有物理素養(yǎng)的民族是愚昧的民族，讓學(xué)生走進(jìn)生活物理，解決現(xiàn)實(shí)問題。核心素養(yǎng)視角下的物理教學(xué)是體現(xiàn)物理學(xué)課程價值的正途，這就要求廣大教師以提升學(xué)生核心素養(yǎng)為教學(xué)目標(biāo)，依據(jù)新課改精神完善教學(xué)方式與方法，以核心概念引導(dǎo)課堂教學(xué)，關(guān)注物理思想的內(nèi)化過程，用好教材，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)態(tài)度與精神，創(chuàng)設(shè)有利于遷移能力培養(yǎng)與發(fā)展的現(xiàn)實(shí)情境問題，多方面、多維度培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

（責(zé)任編輯易志毅）