核心素養背景下中學物理前沿知識教學的挑戰與對策

張語婷 李貴安

摘? 要 創新教育依托于創新型課堂，創新型課堂呼喚創新型教師。在新一輪基礎教育課程改革背景下，中學物理前沿知識的教學面臨重重困難。由于教師在教學過程中受到多方限制和挑戰，使學生對中學物理前沿知識的渴求未能得到應有響應。分析教師在物理前沿知識教學中的困境及原因，提出解決相關問題的建議與對策。

關鍵詞 中學物理;前沿知識;創新課堂;物理核心素養;物理教材;翻轉課堂

中圖分類號：G633.7? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）10-0095-03

Abstract Innovation education relies on innovative classrooms， whichcall for innovative teachers. Under the new round of basic education curriculum reform， the teaching of frontier knowledge of physics in middle schools is facing many difficulties. Because teachers are res-tricted and challenged by many parties in the teaching process， stu-dents thirst for the frontier knowledge of middle school physics has not received the response they deserved. This paper analyzes the pre-dicaments and reasons of teachers in the teaching of advanced phy-sics knowledge， and puts forward suggestions and countermeasures to solve related problems.

Key words physics in middle schools; frontier knowledge; innova-tive classrooms; physics core literacy; physics textbook; flipped classroom

1 研究的背景

2019年，教育部發布《關于深化義務教育教學改革 全面提高義務教育質量的意見》（以下簡稱《意見》），倡導探索基于學科的課程綜合化教學，加強學科間以及學科與技術、生活的聯系。《意見》和新課標都提到學生學習的內容應當與生活、科技相結合。而針對義務教育，早在2011年發布的《義務教育物理課程標準》中就提到，應注重物理學科與學生生活、當代社會和科技變化的關聯。

《普通高中物理課程標準（2017年版）》（以下稱新課標）要求在培養學生物理核心素養時，既滿足高校對人才選拔和未來培養的基本素質要求，又有利于引導中學教學加強對物理基本理論的教育教學，充分反映馬克思主義中國化最新成果以及經濟社會發展、科技進步新成就。

從全球來看，當前新一輪科技革命和產業革命正在孕育興起，重大科技創新正在引領社會生產新變革[1]。如2019年，我國嫦娥四號首次登陸月背，時速達到600公里的超導磁懸浮樣車下線，捷龍一號首飛成功，平潭海峽公鐵兩用大橋貫通，等等，都離不開創新型人才及其堅實的物理知識基礎。歸根結底，都要求基礎科學及其教育的良好發展。

我國對于教師如何將物理前沿科技知識融入初中課堂的相關研究還未成熟。本文調查了師生對物理前沿知識學習的情況，并據此為教師提供優化中學物理課堂前沿知識教學的建議與對策，以期幫助學生建立更為合理、健全的思維體系。

2 中學物理前沿知識及學習要求

物理前沿知識的重要地位? 今日之新成果，或許到明日就會成為舊技術[2]。自18世紀60年代在英國發起第一次工業革命以來，世界已走過200多年，而誕生于21世紀的第四次工業革命，將物理、生物和數字技術相融合，以改變世界。

物理學是自然科學最堅實的基礎之一。近十年間，諾貝爾物理學獎的獲獎項目包括光學領域的光學通信、激光技術，材料領域的半導體、石墨烯材料，宇宙學領域的宇宙膨脹、引力波，以及量子、原子分子物理領域的發現，等等。這些發現、發明不局限于物理學領域本身，還能和其他學科如生物、通信、材料等領域有所交叉、滲透。由于物理前沿知識具有復雜性和時代性，因此，國內外均對包括物理在內的前沿知識學習提出要求。

美國對中小學科學前沿知識學習的要求? 2011年，美國《K-12科學教育框架》（以下簡稱《框架》）[3]頒布，物理學科的學習主要發生以下幾個方面的變化。

1）注重物理基礎知識的學習以及跨學科知識的學習。隨著科技發展，學生的知識體系應當在橫向和縱向均有發展，物理學知識體系中的基礎內容增加，出現許多跨學科的新領域。

2）對學生具體思維能力有更細致的要求?！犊蚣堋诽岢鼍唧w的物理學科的學習、思維、實踐能力，學生物理學科學習的針對性增強。

3）將認識技術和科學的影響歸納到物理學科核心知識學習范圍中。物理學科的學習不再局限于基礎知識，還需要和當代發展相結合。

我國在物理前沿知識學習方面的要求? 在我國，物理教材在物理學習過程中扮演著重要角色，新修訂的物理教材中包含大量物理前沿知識。以人教版初中物理教材為例，其中的物理前沿知識可分為七類，具體如表1所示。雖然所占篇幅不多，但物理前沿知識在中考中的考查逐漸增多。

近年來，隨著我國基礎教育改革的深入，不同省市中考方案各不相同。以北京為例，2015年起，為全面評價學生物理核心素養，北京物理中考新題型大量引入前沿物理知識，如探海神器“蛟龍”號、福建橋梁狀元洛陽橋、郭守敬望遠鏡等。

雖然如今的中學物理教材與測試包含很多與生活、社會、科技相關聯的物理前沿知識，但是學生的學習效果并不顯著[4]。

3 中學物理前沿知識教學現狀與挑戰

中學物理前沿知識教學現狀? 為了解學生對中學物理前沿知識的學習情況與教師的教學情況，筆者針對北京某普通中學初二學生及任課教師進行問卷調查。結果顯示，學生雖有學習物理前沿知識的興趣和需求，但教學仍然未能填充自己在前沿知識上的漏洞。學生了解物理前沿知識的方式主要通過物理課本和互聯網，學校的物理課堂未能實現學生的期望與需求。教師同樣認為，自己掌握物理前沿知識對教學有幫助，但觀念也未能及時轉變。一般情況下，前沿知識涉及面廣、靈活性大，市面上缺少定時整理前沿知識的權威刊物，所以教授物理前沿知識的方式主要還是傳統課堂。

中學物理前沿知識教學的挑戰? 調查發現，學生不能高效學習物理前沿知識，使教師面臨新的挑戰。

1）學生厭煩學習物理前沿知識。傳統的授課方式令學生對有難度的物理前沿知識望而卻步，久而久之，導致學生距離前沿科技越來越遠。

2）教師畏懼教授物理前沿知識。由于物理前沿知識的特殊性，教師也會擔心在課堂上教授物理前沿知識出錯而失去自身的權威性。教師的觀念還沒有完全從升學率轉移到核心素養的培養上，并且面對不斷更新、有難度的前沿知識教學有些捉襟見肘。

3）教師和學生的減負工作任重而道遠。教師煩瑣的工作和學生大量的習題，令雙方都不能將目光集中在前沿知識的教與學上。況且中學物理教學內容多，課時量少，要在短時間內完成大量的學習任務，使得物理前沿知識的學習不得不讓步。

4）學生學習物理前沿知識的方式過于單調。現代科技手段沒有被充分地利用到教學中，校園、家中、社會都能為物理前沿知識的教學提供資源，但是未能被合理地利用。學生學習物理前沿知識的方式和途徑基本只有課堂教學、課本及電視、網絡等，降低了學生對物理前沿知識的直觀感受。

4 中學物理前沿知識教學的建議與對策

我國中學物理課程改革自2001年進入新紀元，經過十余年的不斷探索和優化，課程改革取得明顯成果[5]。當前，在核心素養背景下，物理前沿知識的迅速更新對創新教育提出新要求，實施創新教育需要創新型教師，培養創新型教師依靠創新物理課堂。針對前沿知識的特點，結合上述師生教學實際情況，本研究為教師的創新課堂提出如下建議與策略。

課堂教學回歸學生本位? 傳統的課堂教學模式以教師講述、學生聆聽為主。由于物理前沿知識一般都有難度，因而傳統上的填鴨式教學不能讓學生主動、高效地接受前沿知識，而翻轉課堂能夠吸引學生回到課堂。教師通過課前導學案，引導學生對當代前沿物理知識或科學技術有一定了解并產生興趣，尋找知識盲點，隨后帶著問題進入課堂;課中讓學生更直觀地理解教師意圖，結合課前預習進行答疑，組織學生組內、組間討論，理解本節課內容;課后及時鞏固、拓展，教師提供資料，讓學生根據自身情況了解物理前沿知識的應用，做到因材施教。

科學合理減負? 教師和學生在教學和學習上都有不同的壓力和負擔，但是近年來為教師和學生減負的呼聲越來越高。2019年，教育部部長陳寶生帶頭的“中小學教師減負工作”開展調研，各省相應開展學生減負工作。

對于教師，許多繁雜工作如大量填寫表格的工作既耗費時間，又缺少實際意義，應當采用更加智能化的方法。解放教師，讓教師將時間真正地用在教案的開發和更新上，制定相應的規章制度進行減負。

對于學生，學校和教師需要將目光從偏、難、繁、怪的題目上移開，著眼于核心的知識要點、思維邏輯、前沿應用，不重復進行簡單的、機械的刷題。對于前沿知識的學習，學生可以在教師的組織下進行小組合作，定期將整理的前沿知識在組內、組間分享，提高學習效率。

提高教師知識儲備? 前沿知識時代性強、變化性大，不同于結構、系統較為固定的基礎知識。物理課本中前沿知識分布比較零散，更新周期長，對新技術、新發現的補充滯后。這就要求教師具有一定的整合能力和對前沿知識的靈敏嗅覺，不斷了解物理前沿發展動態。此外，以賽促教也能夠促進教師職業技能的發展[6]。

社會資源的充分利用? 學習不僅發生在校園內[6]，教師可以組織學生在校外環境如科技館等陳列物理前沿技術的場館，引導學生對所學的物理基礎知識進行更加廣泛、深入的理解，鍛煉思維邏輯能力，對校內的教學進行補充。若條件允許，學?？梢越M織相關從業者在校內舉辦物理前沿講座等活動。

5 結語

國家的發展需要前沿科技的支撐，前沿科技發展最終歸結于教育創新的程度，教育創新要依靠課堂創新，創新型課堂呼喚創新型教師。在培養學生物理學科素養的大環境下，如何加強學生對物理前沿知識的掌握？教師面臨教學機遇與挑戰。本研究對教師開展物理前沿知識教學給出一些建議，以期幫助教師積極創新課堂，從而提高物理前沿知識教學質量，落實學生物理核心素養培養。

參考文獻

[1]中共中央國務院印發《中國教育現代化2035》[J].人民教育，2019（5）：7-10.

[2]張震，譚蔚.把科技前沿知識融入教育教學[J].中小學校長，2017（9）：26-28.

[3]崔鴻.初中科學教材難度國際比較研究[D].武漢：華中師范大學，2013.

[4]陳靜.北京中考物理“科普閱讀題”的命題與備考研究[J].湖南中學物理，2016，31（10）：42-44.

[5]朱璐.新課標下高中物理課程有關物理前沿教育問題的研究[D].武漢：華中師范大學，2007.

[6]李貴安，王力，劉洋.陜西師范大學課堂改革創新的理論與實踐[J].當代教師教育，2018，11（2）：76-80.