芻論現行人教版高中物理教材必修1對物理學科核心素養的體現

吳昊 張磊 鄒斌

[摘? ?要]物理學科核心素養概念的提出比現行高中物理教材要晚，但是教材中依然有許多方面體現了物理學科核心素養。文章通過梳理高中物理人教版教材必修1和新課標中對物理學科核心素養的體現，指出新課標對物理學科核心素養解讀的創新之處，并結合實際情況對培養物理學科核心素養的四個維度提出相應的教學策略。

[關鍵詞]物理學科核心素養;高中物理教材;新課標

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）17-0046-03

“核心素養”是學生在接受相應學段的教育過程中逐步形成的、必須具備的、能夠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[1]。按照這個表述，核心素養的本質應該被解讀為教育性與獲得性的統一、內在性和必要性的統一、穩態性和適用性的統一、社會性和價值性的統一[2]。為落實“立德樹人”的根本任務要求，體現物理課程的育人功能，我國的教育工作者在教育教學中已經越來越重視學生核心素養的培養。普通高中物理課程標準（2017年版）中明確提出了物理學科核心素養的概念，物理學科核心素養主要包括“物理觀念”、“科學思維”、“科學探究”和“科學態度與責任”等四個方面[3]。

物理學科核心素養的四個維度不是相互割裂的，而是相互依存、互為補充的[4]。物理觀念是科學思維和科學探究能力的基礎，在物理觀念的形成過程中，學生也會自發地發展科學思維和科學探究能力，對其的養成和提高具有促進作用。科學思維的形成過程是對物理觀念的深化，學生在對物理模型構建的過程中，同時也發展了學生的科學探究能力，科學思維能力在這個過程中起到承上啟下的作用。科學探究是對物理觀念和科學思維的具體化，科學探究可以有效培養學生的實際操作能力[5]。而科學態度與責任是在整個解決物理問題的過程中對學生進行道德責任與情感態度的培養。

現行高中物理教材是根據普通高中物理課程標準（實驗版）編寫的，依據是三維課程目標——知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀[6]。雖然那時還沒有核心素養的概念，但是三維目標與核心素養不是替代與被替代的關系，核心素養是對三維目標的深化、繼承與發展，現行高中物理教材中依然有對物理學科核心素養的體現。

本文簡要總結物理學科核心素養在新課標和人教版高中物理教材必修1（以下簡稱“必修1”）中的體現，結合具體事例說明新課標中對物理學科核心素養的要求及相關內容的創新，并在論文最后提出培養學生物理學科核心素養的策略。

一、新課標中對物理學科核心素養的體現

基于對物理課程功能的探索，新課標提出了物理學科核心素養的概念，凸顯物理課程的育人功能[7]，主要包括“物理觀念”等四個方面[8]。新課標除了提出物理學科核心素養的概念外，還對課程結構做了一定的調整。

將新舊兩個課程結構做對比，不難發現，新課標中的課程結構增加了選擇性必修課程，在課程結構的劃分上，新課標中的課程結構也更加具體和系統。在新的課程結構中，必修課程、選擇性必修課程和選修課程有明確的學習對象。必修課程為所有高中生所必須學習的課程，選擇性必修課程為學生參加高等院校招生錄取考試所必須學習的課程，選修課程為學生根據自己的興趣愛好自主選擇學習的課程，從制度上有效解決了學生進入大學后學習基礎參差不齊的問題。

在新的課程結構中融合了物理學科核心素養，在進行必修、選擇性必修和選修模塊的劃分時體現了物理學科核心素養的四個維度。必修模塊主要培養學生基本的物理觀念、建立物理模型的科學思維，在培養學生的科學探究能力的同時，融入了可持續發展的科學態度與責任的培養[9]。選擇性必修是在必修課程的基礎上繼續深化學生對物理觀念的理解，逐步深入，注重完善學生的知識系統，進一步加深學生對客觀世界的認識。選修課程的主要作用是拓寬學生的視野，在學生掌握基本物理觀念的基礎上，培養學生的科學態度與責任，完善學生的科學思維，使學生的科學探究能力進一步提高。基于核心素養的這種導向，新課標中的這種課程結構與模塊分割的舊課程結構相比，更能培養學生的核心素養。

同時，在新的課程標準中，引入了學業質量水平的概念[10]。將水平分成5個層次，每個層次又對物理學科核心素養的四個維度進行具體分析。結合學生所學習的課程內容，用物理學科核心素養的四個維度來評價學生的學習成果、教師的教學水平。

二、新課標對物理學科核心素養相關內容的創新之處

本次新課標修訂的重點是從“三維目標”到“核心素養”[13]。高中物理課程標準（實驗版）中，提出了三維課程目標：知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀。這樣多維度課程目標的提出，有利于實現物理課程的多維功能，是高中物理課程的一個重要進步。為落實立德樹人的根本任務要求，此次課程標準的修訂更加重視物理課程的育人功能。將“三維目標”的提法改為“核心素養”，更加凸顯三維目標的內涵，更加注重三維目標的落實。“三維目標”與“核心素養”不是替代與被替代的關系，相反的，“核心素養”是“三維目標”的深化與發展。“核心素養”的新課改目標是在“三維目標”的基礎上繼續進行提煉和融合，將“三維目標”中的“知識與技能”和“過程與方法”整合成“核心素養”的“物理觀念”、“科學思維”和“科學探究”，將“情感態度與價值觀”提煉為“科學態度與責任”，但是這幾個維度又不是單線度的提煉，而是從育人角度進行的有機融合。在學科本位方面，兩者呈現一脈相承又螺旋式上升的結構，并構成一個有機融合的整體。

三、教材對物理學科核心素養的體現

高中物理是一門系統性、邏輯性較強的學科[11]，主要培養學生初步物理思維能力和學生對物理規律以及物理抽象知識的理解能力。現行高中物理教材以經典物理學基礎知識為主，以培養和提升學生物理思維能力為主要目標。本文從物理學科核心素養的角度出發對人教版必修1中體現物理學科核心素養的四個維度進行分析。

必修1作為學生學習高中物理的第一本教材，從基礎的、生活中顯而易見的運動問題出發，建立坐標系、描述運動，從而引出力的概念，進而探究牛頓運動定律。在物理觀念層面，學生通過力與運動的學習，可以知道自然界物質的存在形式有兩種，一種是看得見、摸得著的物質，另一種是看不見、摸不著的物質。其中，力與運動討論的是看得見和摸得著的實物。學生在《運動的描述》和《勻變速直線運動》兩章的學習中，可以清晰地領悟教材所要傳遞的運動觀：世界上沒有絕對靜止的物體，運動是絕對的，靜止是相對的。描述宏觀運動的物理時要選擇參考系，參考系選擇的不同，物體運動的情況也會不同。牛頓運動定律揭示了宏觀物體低速運動的規律。在第三章《相互作用》中，學生可以通過教師的講解領悟這樣的相互作用觀：自然界中的相互作用有四種，分別是強相互作用、弱相互作用、電磁相互作用和引力相互作用。其中引力相互作用存在于自然界一切物體之間，生活中常見的摩擦力的實質是電磁相互作用，強相互作用和弱相互作用只存在于微觀世界中。

在科學思維層面，必修1可以接觸和學習到的物理觀念有：質點、絕對光滑、自由落體運動、勻速直線運動、勻變速直線運動、平拋運動等。將必修1中用到的科學思維方法和教學內容歸納如表1所示。

在科學探究層面，學生要獲得科學探究能力主要是通過物理實驗來完成，其中包括問題、證據、解釋、交流等要素。在必修1中實驗主要包括用打點計時器測速度、探究勻變速直線運動的規律、探究自由落體運動的規律、探究求合力的方法、探究加速度與力、質量的關系和探究作用力與反作用力的關系等七個實驗。在這七個實驗的探究過程中，學生會進行提出科學問題、設計實驗過程、測量實驗數據（證據）、解釋實驗結果、交流討論等訓練，學生的科學探究能力在這樣的過程中得到升華和提高。

在科學態度與責任層面，必修1中加入了很多物理學史的內容，幫助學生了解物理學發展的歷史，體會當時的物理學家們發現概念與規律時所經歷的過程，從而培養學生的科學態度與責任[12]。比如，在研究自由落體運動時，教材事先給出了亞里士多德的錯誤觀點，并提到這個觀點與人們日常生活中的常識相符，從而激起學生的認知沖突與興趣，讓學生從自己的思想內部想要探究這個問題。之后提出伽利略的論斷，并且給出了伽利略通過實驗與邏輯推理的方法證明自己論斷的正確性，從而推翻亞里士多德的錯誤觀點，為牛頓第一定律的發現做出了貢獻。在這個過程中，培養了學生嚴謹求實、不懼權威的科學態度以及為社會發展做貢獻的社會責任等品格意志。

四、教學中培養物理學科核心素養的策略

1.圍繞物理核心概念開展教學

對學生物理觀念的培養，要求教師在教學中把傳授知識轉變為使用知識，促使學生理解物理知識的構成和內在聯系。例如，教師在講授“質點”概念時，教材給出的定義是“忽略物體的大小和形狀，簡化成一個有質量的物質點”，而是否可以簡化成“質點”則要根據問題的性質決定。學生對“問題的性質”這一表述可能產生疑問，教師在這時就要給出具體的解釋，研究什么樣的問題時可以忽略物體的形狀和大小，而研究什么樣的問題時又不能忽略，這里教師應該強調研究問題時可以忽略物體的形狀和大小與物體本身的大小并無關系，而與研究的問題有關系。這樣，教師圍繞物理核心概念的本質去講，和學生探討不同情況發生的原因，能使學生透過現象看本質。

2.給予學生獨立思考的空間

科學思維是培養學生核心素養的重要一環。教師在課堂教學中，不能一味地講解知識，而是要引導學生通過自己的思考去發現知識、領悟知識。教師可以通過實驗的方式，讓學生通過自己動手操作，觀察實驗現象，推理產生這種現象的原因。例如，在學習牛頓第二定律的實驗探究中，教材直接從學生的日常生活經驗出發給出加速度的大小與物體所受的力和物體的質量有關系，從而讓學生去探究加速度與質量和力有什么定量關系。教師可以從一個全新的角度出發引導學生理解牛頓第二定律。教師在講解牛頓第一定律時會告訴學生，一個靜止的物體會保持靜止，而有恒定速度的物體會一直以該速度運動，除非它受到外力作用。那么這就很自然地引出了一個問題，力是如何影響速度的，這就是牛頓第二定律告訴我們的。教師通過這樣的引導就讓學生把新知識與原有知識建立了聯系，使學生可以在原有知識的基礎上進一步思考。

3.創設情境，加強引導，培養學生的科學探究能力

無論學科核心素養是什么，都 “不是直接由教師教出來的，而是在問題情境中借助問題解決的實踐培育起來的[14]。培養學生的科學探究能力作為培養學生核心素養的一個環節，重在培養學生的動手操作能力與探究性思維。教師要結合學生的實際情況，了解學生的知識水平和基本能力，盡可能地站在學生的角度去思考，了解學生的思維方式，只有這樣，教師才能做到具體情況具體分析，對學生進行有針對性的教學，在具體的教學過程中對學生進行有針對性的引導。例如，在“超重與失重”的教學中，教師可以創設這樣的情境引入：在塑料瓶上戳一個小孔，用手堵住，往里面注超過小孔的水，松手看小孔會不會有水流出;而當讓塑料瓶做自由落體運動時再看會不會有水流出。創設這樣的情境自然可以引出“超重與失重”的概念，這樣的操作對學生繼續探究問題有很大的幫助。

4.充分運用物理學史，聯系學生實際生活

物理學的發展歷史體現了科學態度與責任，教師在教學的過程中可以結合物理學史對學生進行科學態度與責任的教育[15]。例如，教師在講解“牛頓第一定律”時，應先從亞里士多德的錯誤觀點入手，向學生講解當時亞里士多德的出發點，亞里士多德的觀點與人們的日常經驗是相符的——力是維持物體運動的原因。雖然，今天我們知道亞里士多德的觀點是錯誤的，但是對于當時亞里士多德所處的時代來講，亞里士多德能提出力與物體的運動有關已經是一大進步。隨著時代的發展，不斷有人質疑亞里士多德的觀點，但一直缺乏科學的論證。伽利略的貢獻在于，首先發現了阻力在物體運動過程中的作用，之所以得出的結論與生活中的直觀現象不符，是因為生活中沒有不存在阻力的情況。教師通過這種對牛頓第一定律發現過程的講解，有利于培養學生對物理學發展歷史的興趣，培養學生實事求是、勇于探索真知的科學態度與責任。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 核心素養研究課題組. 中國學生發展核心素養[J]. 中國教育學刊， 2016（10）：1-3.

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[3]? 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

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[9]? 張連之.研讀不同版本教材? ?提升學生核心素養：以“磁場對運動電荷的作用”一課為例[J]. 物理之友， 2017（12）：21-23+26.

[10]? 陳瑞生.學業測評理論研究的新趨勢：凸顯育人為本[J].課程·教材·教法， 2014（2）：39-46.

[11]? 陳玉振.如何培養高中物理教學中解題能力[J]. 青春歲月， 2012（12）：305.

[12]? 顧愷.談在物理教學中引入物理學史的體會[J].中學物理， 2012（13）：13-14.

[13]? 鄭昀， 徐林祥.從“雙基”到“三維目標”，再到“核心素養”：新中國成立以來語文學科教學目標述評[J].課程·教材·教法， 2017（10）：43-49.

[14]? 李潤洲.指向學科核心素養的教學設計[J].課程·教材·? ?教法，2018（7）：35-40.

[15]? 張志堅.結合物理學史開展科學方法教育的途徑和原則? [J].物理教師， 2008（2）：12-13.

（責任編輯 易志毅）