關于學科核心素養的提升

頡瓊

【內容摘要】物理學是一門抽象的自然科學，核心素養的培養是高中物理教學的重要內容，是教育界討論和研究的熱點，對學生的成長起著至關重要的作用。如何在抽象的高中物理教學中培養、提升學生的物理學科核心素養，促進教育的有效進行和學生的全面發展，本文就此方面做了如下探討。

【關鍵詞】高中學生? 物理學科? 核心素養

引言

早在2017版普通高中物理課程標準中就提出了物理學科核心素養。本課程標準明確指出核心素養和物理核心素養。“核心素養”是指學生在學習和教育過程中，逐步形成的適應個人特色的終身發展和促進當今社會發展需要的基本知識、必備品格、關鍵能力和立場態度等方面的綜合表現。目前國內研究核心素養的人越來越多，主要集中在核心素養與課堂教育、核心素養與教學設計、核心素養與實驗探究等。

高中生物理學科核心素養培養和提升：

一、物理觀念外化，模型建構的培養

物理觀念是指在懂得理解物理知識的基礎上，能對生活中出現的問題進行解釋，并解決實際問題，構建有優化結構的高中物理知識系統和強化物理知識與實踐情境的關聯，是物理學視角解釋自然現象和解決實際問題的基礎。物理觀念是物理實驗和科學思維的產物，學生能否理解物理觀念是能否學好物理知識的前提，也是衡量教師教學有效性的重要標準。物理觀念有高度抽象概括而來，對學生物理學習的思維延展性和想象力要求較高，如物理學科中的圓周運動即指描述物理現象，慣性和內容即指反映物質內在屬性，電阻即指反應物質客觀性質，這三類物理概念特征具有層層遞進的關系，教師引導學生理解三種不同的物理概念能使學生物理知識學習得更加系統，幫助學生真正理解物理概念的背后實質性的東西，以及蘊含的物理知識。模型建構是在物理觀念的基礎上，知識外化拓展的主要體現，是科學研究的常用方法。高中物理課程中的理想模型有：自由落體、簡諧運動、質點、理想氣體、彈簧振子、單擺、點電荷等。還有一類模型，建立在學生對物理知識物理概念良好的掌握基礎之上，如行星模型是指衛星繞中心天體或核外電子繞原子旋轉，都屬于圓周運動，但涉及力與電的知識是高考必考內容。人造衛星的運動屬于萬有引力范疇，是宏觀現象，核外電子繞核的運動屬于電磁相互作用，屬于微觀現象，兩者都是平方反比關系，具有物理公式中相似的性質，可以用同一種模型去處理。還有等效場模型，是高中物理中的高考熱點和常見題型。物體僅在重力場中的運動是學生熟悉的最簡單的一種運動，但是物體在復合場中的運動在綜合性試題中高考中經常會遇到，而且此類題對學生來說直接處理有一定的難度，如果能將復合場問題轉化為簡潔的等效重力場問題，不僅達到知識遷移外化的作用，同時也起到柳暗花明的效果。使學生經歷從物理情景能抽象出物理概念、物理規律體會到建模的思維方式，認識物理模型在探索自然規律中的作用，并能夠對出現的較復雜的綜合性問題進行判斷和分析，揭示其背后孕育的物理實質。

二、創新思維能力的培養

創新思維是指用非常人、非主流、獨具一格的思維方法解決問題的能力。創新思維的本質在于從新的角度、新的思考方法來解決已有問題。思維的形式是多種多樣的，主要有：抽象思維、邏輯思維、形象思維、發散思維、逆向對稱思維、極限思維、聯想思維等。怎樣在這些思維的基礎上進行創新呢？這就要求教師盡量從多角度去引發啟迪學生，以靈活多樣的方式盡可能地提出開放性的話題去引導學生獨立思考，啟發發散創新思維。比如在講到重力勢能相對性的時候，老師拋出一個問題：一個小孩從20樓飄窗上跳下去，依舊安然無恙。按照正常的思維慣性一個人從20樓的飄窗跳到1樓，不可能會安然無恙的，物理情景沒有指出零勢能面。如果他從20樓的飄窗往里面跳肯定是安然無恙的，學會用發散思維去處理問題會別開生面。還有在講到電磁感應的時候，奧斯特發現電生磁，法拉第逆向對稱性的思考，磁能不能生電呢？汽車的剎車問題可以認為是一個勻減速直線運動，但是反過來可以認為是一個初速度為零的勻加速直線運動，這種逆向對稱思維處理起來會更方便。還有這樣一道題，請學生判斷對錯：一個物體受拉力作用向上運動，假設拉力做的功是10J，但物體重力勢能的增加量不是10J。學生一的答案（滿分），假設物體做勻速直線運動，忽略阻力f則物體拉力F=mg，如果拉力做的功是10J，那么重力勢能的增加量也應該是10J，答案錯誤。學生二的答案（滿分），假設物體做勻加速直線運動，忽略阻力f，則F>mg，則拉力做的功10J大于重力勢能的增加量，答案正確。學生三的答案（滿分），假設物體做勻減速直線運動，忽略空氣阻力f，Fmg+f，如果拉力做的功10J，則重力勢能的增加量小于10J，答案正確。學生六的答案（滿分），假設物體做勻減速直線運動，不能忽略空氣阻力f，F

三、加強實驗探究能力的培養

科學探究能力是學生物理學科核心素養的重要構成之一，教師在高中物理教學中加強學生實驗探究能力的培養可以創設“以學生發展為本”的課堂教育情境。偉大的科學家愛因斯坦、貝爾納曾提出“提出問題往往比解決一個問題更重要”，學生具備物理實驗探究能力可以在學習過程中更好地發現問題，提出問題，探究問題，解決問題，強化學生猜想假設、設計實驗、制定方案、獲取處理信息、驗證結論的能力，讓學生以新的角度、新的思維去看待物理學科中的問題，激發學生物理學習的無限可能性。與此同時，實驗探究過程能夠有效培養學生的合作能力，實踐能力，強化學生的科學探究精神與創新意識，真正凸顯學生作為物理知識學習的主體性地位作用。讓學生不再是“裝物理知識的容器”，將物理課堂教學由“知識本位”轉向為“學生本位”，讓學生在發現，探索，實踐，問題解決過程中掌握科學的物理學習方法，基于學生學習興趣與自我發展需求展開物理探究活動。中國華為在5G核心科技方面領跑全球受到美國的遏制打壓，美國恐慌的原因正是華為創新能力的不斷突破使其地位受到威脅，由此可見，科學探究能力在當代國際社會中的重要性，沒有探究能力下的知識將只能“紙上談兵”。因此，現階段高中物理教學的重要目標是培養學生實驗探究能力。比如在教學平均速度這一課中，為加強學生對平均速度的理解，教師可以采用個人，小組，集體等多種實驗探究方式引導學生自主構建知識，進行探究活動，讓學生在探究過程中進行思考，質疑，表述，探究，討論，探索物理規律，感受物理探究樂趣。教師給學生準備帶滑軌的斜面、小車、小球、金屬片、小木塊、刻度尺、停表等實驗器材，教師先給學生演示小車從斜面滑下的情境，讓學生思考在物理學中用什么描述物體運動的快慢？小車在斜坡上滑下是做的什么運動？如何測量運動物體在一段時間內的平均速度？教師讓學生自主閱讀“實驗：測平均速度”這一節內容，讓學生依據v=s/t的原理測量小車通過路程所用的時間。在實驗探究中，學生先用小木塊支起木板的一端，讓小車在斜面上做變速直線運動，一位學生負責記錄小車起點到終點的距離，一位學生負責記錄小車通過路程所用時間，利用v=s/t求出小車全程的平均速度v1。之后學生將金屬片移到木板的中間處，分別計算出小車上半段路程所用的平均速度v2和下半段路程所用的平均速度v3，經過對比分析，學生發現所求得的v1，v2，v3并不相等。教師給學生指出平均速度不要求指定時間或路程，離開某段路程或某段時間的平均速度是沒有意義的。在本次實驗探究中，學生對測量工具的使用方法有進一步的認識，培養學生嚴謹縝密的實驗探究思維，學生在實驗探究過程結果的交流，評估，反思中提升發現問題，解決問題的能力。

四、科學精神的培養

榜樣的力量是無窮的。在物理教學中引入物理學史，使學生理解真理發現過程的曲折性，更好地樹立人生觀、價值觀、世界觀。海王星的發現是由天王星運行軌道有偏差而發現的，若沒有嚴謹的科學態度科學精神，是不可能發現海王星的。富蘭克林冒著生命危險的雷電風箏實驗，還有日心說的建立過程，哥白尼在違反羅馬天主教《圣經》的壓力下提出日心說，布魯諾大力推行日心說，遭到了教會的打壓，為捍衛真理為科學的進步和發展獻出了寶貴的生命，最終被燒死在羅馬鮮花廣場。教師在高中物理核心素養教學中以榜樣的力量培養學生的科學精神可以讓學生更好地認識科學的本質。培養學生嚴謹的科學態度，堅定的信念感和強大的責任感，讓學生認識到科學探索的道路并不是一帆風順的。在科學實踐過程中應保持執著的探索精神、分析精神、創新精神、理性精神、求真精神等，繼承前輩科學家優秀的科研品質，不斷進行獨立的探索活動，揭示物理學科的規律與奧秘。也許過程中摻雜著失敗與痛苦，成功與喜悅，但探索科學，尋求真理的腳步應永不停息。

五、開展合作教學，提升高中生探究能力

實踐探索是分析物理現象和規律的重要方式，只有在實踐中，我們才能找到解決問題的辦法。因此，高中物理教師應自覺地培養高中生的探究能力，促進高中生全面發展，但是，由于高中生的興趣和個人能力的差異，他們在學習期間有許多不同的想法。因此，教師應有效利用高中生的個體差異，積極鼓勵他們通過合作學習模式進行合作與互助，這將有助于增強學生的情感，促進他們產生一些新的想法，從而對物理知識有深刻的理解。

結束語

綜上所述，通過模型建構的培養、創新思維能力的培養、科學探究能力的培養、科學精神的培養，將核心素養教育引入到物理課堂，是育人價值在物理課堂教學中的具體體現，是提升學生全面發展的體現。

【參考文獻】

[1] 付豪. 高中生物理學科核心素養培養策略及應用研究[D]. 西華師范大學.

[2] 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.

[3] 羅大龍. 高中生物理素養培養策略研究[J]. 物理教學探討，2019.

（作者單位：甘肅省天水市第一中學）