從活動(dòng)設(shè)置談物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)

摘? ?要：物理學(xué)科活動(dòng)是物理學(xué)科核心素養(yǎng)形成的主要途徑之一，物理學(xué)科活動(dòng)具有實(shí)踐性、思維性、自主性和教育性四個(gè)基本特性。文章從“創(chuàng)設(shè)生活化的學(xué)科活動(dòng)”“創(chuàng)設(shè)高階思維學(xué)科活動(dòng)”“創(chuàng)設(shè)認(rèn)知沖突型學(xué)科活動(dòng)”和“創(chuàng)設(shè)具有系統(tǒng)化目標(biāo)的學(xué)科活動(dòng)”四方面例談物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);學(xué)科活動(dòng);直接經(jīng)驗(yàn);高階思維;認(rèn)知沖突;系統(tǒng)化目標(biāo)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2020）7-0077-4

如果說(shuō)物理知識(shí)是物理學(xué)科核心素養(yǎng)形成的主要載體，那么學(xué)科活動(dòng)則是物理學(xué)科核心素養(yǎng)形成的主要途徑之一。有學(xué)者強(qiáng)調(diào)，“能力只有在需要能力的活動(dòng)中才能得到培養(yǎng)，素養(yǎng)只有在需要素養(yǎng)的活動(dòng)中才能得以形成。”物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在經(jīng)歷物理活動(dòng)的過(guò)程中形成和發(fā)展的，其生成依賴于學(xué)生對(duì)物理的體驗(yàn)、感悟、反思和表現(xiàn)。教師在教學(xué)過(guò)程中要以豐富、恰當(dāng)?shù)膶W(xué)科活動(dòng)為依托，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

1? ? 學(xué)科活動(dòng)的基本特性

1.1? ? 實(shí)踐性

物理知識(shí)即間接經(jīng)驗(yàn)，與此對(duì)應(yīng)的是直接經(jīng)驗(yàn)。間接經(jīng)驗(yàn)是基于直接經(jīng)驗(yàn)而形成的，是無(wú)數(shù)直接經(jīng)驗(yàn)整合的結(jié)果。只有當(dāng)間接經(jīng)驗(yàn)真正轉(zhuǎn)化為學(xué)生的直接經(jīng)驗(yàn)時(shí)，它才具有教育價(jià)值，才能對(duì)人有發(fā)展價(jià)值。沒(méi)有一定的直接經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生較難理解和掌握間接經(jīng)驗(yàn)。

1.2? ? 思維性

思維主要指抽象概括與邏輯分析的一種認(rèn)知過(guò)程、方法或能力，它是學(xué)生接受知識(shí)、發(fā)現(xiàn)知識(shí)和建構(gòu)知識(shí)的基本前提。學(xué)科認(rèn)識(shí)活動(dòng)的核心是科學(xué)思維，其認(rèn)識(shí)過(guò)程本質(zhì)上是一種學(xué)科學(xué)習(xí)的思維過(guò)程，是學(xué)科特有的理解問(wèn)題和分析問(wèn)題的思維方式。參與學(xué)科活動(dòng)不僅僅是學(xué)生的親身參與和感官體驗(yàn)，更是學(xué)生在學(xué)科知識(shí)的發(fā)現(xiàn)或再發(fā)現(xiàn)中學(xué)習(xí)科學(xué)家們探索世界時(shí)運(yùn)用的科學(xué)思想和研究方法，并將其內(nèi)化為自身的思維方式，構(gòu)建自己的思維習(xí)慣，促進(jìn)自身科學(xué)素養(yǎng)不斷提升的過(guò)程。

1.3? ? 自主性

德國(guó)教育家第斯多惠在《德國(guó)教師培養(yǎng)指南》中說(shuō)：“發(fā)展與培養(yǎng)不能給予人或傳播給人。誰(shuí)要享有發(fā)展和培養(yǎng)，必須用自己內(nèi)部的活動(dòng)和努力來(lái)獲得，從外部只能受到激發(fā)”，強(qiáng)調(diào)了學(xué)習(xí)主體的自主性。教師組織和設(shè)計(jì)學(xué)科活動(dòng)時(shí)，要重視學(xué)生的獨(dú)立參與、自主參與，而不能一切按照教師的意志來(lái)安排和設(shè)計(jì)教學(xué)。不論是活動(dòng)的過(guò)程，還是活動(dòng)的設(shè)計(jì)、組織、總結(jié)、評(píng)價(jià)，學(xué)生都應(yīng)該是主角、主體。

1.4? ? 教育性

學(xué)科活動(dòng)的價(jià)值歸宿是學(xué)生的發(fā)展，即學(xué)科核心素養(yǎng)的形成。中小學(xué)的學(xué)科活動(dòng)是以發(fā)展和完善素養(yǎng)為目的的，它的最終指向不是學(xué)科問(wèn)題的解決，而是學(xué)科教育價(jià)值的實(shí)現(xiàn)。我們要依據(jù)學(xué)科核心素養(yǎng)形成與培育的要求，同時(shí)考慮物理學(xué)科特點(diǎn)和學(xué)生特點(diǎn)，來(lái)處理兩者的關(guān)系，使物理學(xué)科教學(xué)過(guò)程真正成為學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)形成的過(guò)程。

2? ? 基于學(xué)科活動(dòng)的設(shè)置培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)

知識(shí)是核心素養(yǎng)形成的媒介，知識(shí)轉(zhuǎn)化成素養(yǎng)的重要途徑之一是學(xué)科活動(dòng)。學(xué)生對(duì)知識(shí)的感悟乃至其素養(yǎng)的提升也只有在具體的學(xué)科活動(dòng)中才能達(dá)成。教師需要根據(jù)學(xué)科活動(dòng)的基本特性，精心組織和設(shè)計(jì)教學(xué)情境，將物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落實(shí)到具體的教學(xué)活動(dòng)中去。

2.1? ? 創(chuàng)設(shè)生活化的學(xué)科活動(dòng)，豐富學(xué)生的直接經(jīng)驗(yàn)

教育心理學(xué)研究表明：學(xué)生掌握知識(shí)的過(guò)程是一個(gè)間接經(jīng)驗(yàn)向直接經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化的過(guò)程。如果學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)豐富、表象清晰、想象生動(dòng)，理解和掌握間接經(jīng)驗(yàn)就比較容易。物理學(xué)科活動(dòng)的設(shè)置中，教師需結(jié)合多樣化的生活實(shí)踐，引導(dǎo)學(xué)生多感官參與學(xué)習(xí)，以豐富的形式與外界交流。

案例1 “牛頓第三定律”突破“力的作用是相互的”的學(xué)科活動(dòng)設(shè)置。

為了落實(shí)“理解力的作用是相互的”這一教學(xué)目標(biāo)，筆者設(shè)置了如下三個(gè)學(xué)科活動(dòng)（見(jiàn)表1）。

教學(xué)反饋：初中階段，學(xué)生已經(jīng)對(duì)物體間的相互作用有了初步的定性了解，知道相互作用力總是成對(duì)出現(xiàn)的。高中階段要深化學(xué)生對(duì)作用力與反作用力的認(rèn)識(shí)，體現(xiàn)牛頓第三定律的普遍性，就需要在學(xué)生積累的大量生活經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行教學(xué)。學(xué)科活動(dòng)的三個(gè)情境從固體間、固液間、固氣間的相互作用全面展示了相互作用的普遍性。教學(xué)素材取材于生活，學(xué)生可聽(tīng)、可見(jiàn)、可感。基于這樣真實(shí)而豐富的學(xué)科活動(dòng)體驗(yàn)，繼而展開(kāi)作用力與反作用力的大小和方向關(guān)系的探討也更自然順暢，學(xué)生的反饋良好。

2.2? ? 創(chuàng)設(shè)高階思維學(xué)科活動(dòng)，內(nèi)化學(xué)生的思維方式

高階思維是指發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動(dòng)或認(rèn)知能力，表現(xiàn)為分析、綜合、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造。與之對(duì)應(yīng)的是低階思維，表現(xiàn)為記憶、理解和應(yīng)用。直接傳授的教學(xué)方式，看起來(lái)可以讓學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)習(xí)得更多的物理知識(shí)，但卻很難轉(zhuǎn)化為解決問(wèn)題的能力與智慧，對(duì)提升學(xué)生的核心素養(yǎng)作用有限。在學(xué)科活動(dòng)的設(shè)置中，教師應(yīng)盡可能創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)母唠A思維活動(dòng)，引發(fā)學(xué)生的思考與探究，培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)、思維習(xí)慣。這種問(wèn)題意識(shí)既可以培養(yǎng)科學(xué)探究中要求的“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題”的能力，又可以使學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)行概念的建構(gòu)、規(guī)律的探究。

案例2 “自由落體運(yùn)動(dòng)”的學(xué)科活動(dòng)設(shè)置。

筆者在教學(xué)中嘗試以“高空墜物的危害有多大”為情境（見(jiàn)表2），展開(kāi)自由落體運(yùn)動(dòng)的教學(xué)。

教學(xué)反饋：學(xué)生通過(guò)“問(wèn)題1”發(fā)現(xiàn)物理問(wèn)題，然后通過(guò)“問(wèn)題2”進(jìn)行提煉和論證，并對(duì)“問(wèn)題3”中可能的答案作出假設(shè)。接下來(lái)，他們?cè)凇皢?wèn)題4”中運(yùn)用已有知識(shí)制訂探究計(jì)劃，選擇符合情境要求的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，獲取客觀、真實(shí)的數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析形成關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的結(jié)論，得出重力加速度g的值;最終，在“問(wèn)題5”中得到自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用，并評(píng)價(jià)“高空墜物”的危害性。相比傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)，本方案的課堂教學(xué)更能培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，形成自己的物理思維和科學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

2.3? ? 創(chuàng)設(shè)認(rèn)知沖突型學(xué)科活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性

認(rèn)知沖突是指認(rèn)知發(fā)展過(guò)程中原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)與現(xiàn)實(shí)情境不符時(shí)在心理上所產(chǎn)生的矛盾或沖突。面對(duì)新知識(shí)或新問(wèn)題，學(xué)習(xí)者能利用已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)去解決時(shí)，認(rèn)知心理處于一種平衡狀態(tài)。當(dāng)學(xué)習(xí)者發(fā)現(xiàn)用已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)無(wú)法解決、或新知識(shí)與已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)不一致時(shí)，認(rèn)知沖突就產(chǎn)生了。皮亞杰認(rèn)為：“個(gè)體的認(rèn)知發(fā)展是在認(rèn)知不平衡時(shí)通過(guò)同化或順應(yīng)兩種方式來(lái)達(dá)到認(rèn)知平衡的，認(rèn)知不平衡有助于學(xué)生建構(gòu)自己的知識(shí)體系”。在學(xué)科活動(dòng)的設(shè)計(jì)中，教師可從學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中最近發(fā)展區(qū)的問(wèn)題入手，創(chuàng)設(shè)認(rèn)知沖突型教學(xué)情境，使學(xué)生處于“憤”“悱”狀態(tài)，從而激活學(xué)生的思維熱情，為自主學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

案例3 “摩擦力”突破“相對(duì)運(yùn)動(dòng)和相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”的學(xué)科活動(dòng)設(shè)置。

摩擦力是一種常見(jiàn)的、重要的力，對(duì)解釋生產(chǎn)和生活中的現(xiàn)象具有重要價(jià)值。判斷摩擦力的方向是本節(jié)課的難點(diǎn)，這是因?yàn)椋旱谝唬J(rèn)識(shí)摩擦力需要在大量體驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行概括、歸納，學(xué)生在日常生活中往往缺乏這些體驗(yàn)的積累;第二，摩擦力與機(jī)械運(yùn)動(dòng)緊密聯(lián)系，比如相對(duì)運(yùn)動(dòng)、相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)等概念，這些概念本身就是比較抽象的。學(xué)生通過(guò)初中物理的學(xué)習(xí)，能準(zhǔn)確地判斷摩擦力的種類（靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力），但是初中的摩擦力探討局限在接觸面不動(dòng)的情況下進(jìn)行，容易讓學(xué)生產(chǎn)生表3的三種錯(cuò)誤前概念。筆者在教學(xué)時(shí)，根據(jù)學(xué)生的前概念設(shè)置了三個(gè)問(wèn)題（見(jiàn)表3）。

教學(xué)反饋：筆者直接拋出問(wèn)題時(shí)，學(xué)生本能地回答“是”，遲疑后認(rèn)為這樣的說(shuō)法可能并不準(zhǔn)確，立馬積極尋找反例，這樣的設(shè)問(wèn)已達(dá)到了“激疑”的作用。“不憤不啟、不悱不發(fā)”，在學(xué)生積極舉例的基礎(chǔ)上，筆者篩選了三種常見(jiàn)的生活情境（如圖3、圖4、圖5所示），讓學(xué)生判斷摩擦力的種類。學(xué)生發(fā)現(xiàn)靜止的物體也可以受到滑動(dòng)摩擦力的作用;運(yùn)動(dòng)的物體也可以受到靜摩擦力的作用。這樣的結(jié)論與學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖突，內(nèi)心認(rèn)知平衡被打破。學(xué)生置身于問(wèn)題情境之中，積極尋找答案的根源。此時(shí)，物理教學(xué)已從“激疑”轉(zhuǎn)變到了“激趣”。教師只要稍加引導(dǎo)，學(xué)生便可發(fā)現(xiàn)，接觸面運(yùn)動(dòng)時(shí)，靜止的物體也可受到滑動(dòng)摩擦力，運(yùn)動(dòng)的物體也可受到靜摩擦力，從而自行突破“相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”這個(gè)教學(xué)難點(diǎn)。

2.4? ? 創(chuàng)設(shè)具有系統(tǒng)化目標(biāo)的學(xué)科活動(dòng)，尋求學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展

物理學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)是零散的，但零散的知識(shí)點(diǎn)間又有著千絲萬(wàn)縷的關(guān)聯(lián)，眾多知識(shí)點(diǎn)由于這些關(guān)聯(lián)形成了相對(duì)完整的學(xué)科知識(shí)體系。系統(tǒng)化的學(xué)科活動(dòng)設(shè)計(jì)需要充分考慮到學(xué)科知識(shí)的各個(gè)方向、各個(gè)知識(shí)點(diǎn)以及各能力點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，并基于這個(gè)關(guān)聯(lián)進(jìn)行學(xué)習(xí)內(nèi)容的框架構(gòu)建和具體教學(xué)的實(shí)施規(guī)劃。在系統(tǒng)化的學(xué)科活動(dòng)完成以后，學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)也就水到渠成了。

案例4? “探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)科活動(dòng)設(shè)置分析。

2019版《物理》必修第一冊(cè)明確將“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”（如圖6）列為高中物理學(xué)生的必做實(shí)驗(yàn)，是必修課程12個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)之一。教材的這一更改既體現(xiàn)了學(xué)科活動(dòng)的實(shí)踐性和學(xué)生的主體性，又能在分組實(shí)驗(yàn)中形成系統(tǒng)化目標(biāo)要達(dá)成的核心素養(yǎng)要求。筆者也嘗試用系統(tǒng)化的眼光對(duì)該實(shí)驗(yàn)的學(xué)科活動(dòng)進(jìn)行了分析（見(jiàn)表4）。

教學(xué)反饋：學(xué)習(xí)的內(nèi)容按性質(zhì)分一般有兩種類型，一類是知識(shí)性的，一類是方法性和觀念性的。知識(shí)性內(nèi)容的學(xué)習(xí)需遵循由淺入深、由易到難、由片面到全面的過(guò)程，如此，當(dāng)較為繁復(fù)的物理知識(shí)呈現(xiàn)的時(shí)候，學(xué)生能自然地接納，不至于覺(jué)得突兀。而圖像法、類比法、比值定義法等物理方法的學(xué)習(xí)，則需要多次接觸，才能逐步滲透，深入領(lǐng)悟。教師在學(xué)科活動(dòng)的設(shè)計(jì)中不能因課時(shí)受限，任意修改或刪減課程內(nèi)容，需有全局觀念和系統(tǒng)性布局，注重學(xué)生可持續(xù)的核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

3? ? 結(jié)束語(yǔ)

我們要根據(jù)學(xué)科核心素養(yǎng)形成與培育的要求，同時(shí)考慮物理學(xué)科特點(diǎn)和學(xué)生特點(diǎn)來(lái)處理兩者的關(guān)系，牢牢抓住物理學(xué)科活動(dòng)這個(gè)主要途徑，使物理教學(xué)過(guò)程真正成為學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)形成的過(guò)程。

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（欄目編輯? ? 李富強(qiáng)）

收稿日期：2020-04-15

作者簡(jiǎn)介：方曉平（1983-），女，中學(xué)一級(jí)教師，主要從事高中物理教學(xué)工作，曾獲桐鄉(xiāng)市物理骨干教師榮譽(yù)稱號(hào)。