高中物理學科核心素養培養策略探析

楊曉輝　董鴻飛　李曉偉　尹輯文　于毅夫　郭天煒

摘 要：在全球化和信息化社會的大背景下，學科核心素養教育是迎接新時代挑戰、培養創新型人才的必由之路。物理學科核心素養反映了物理學科教育的真正含義。本文在闡述物理學科核心素養的時代背景和意義的基礎上，對高中物理學科核心素養的內涵進行解析，針對當前高中物理學科核心素養的發展現狀，提出高中物理學科核心素養培養策略。

關鍵詞：高中物理;核心素養;學科;策略

中圖分類號：G420? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2022）04-0052-03

隨著人類社會步入知識經濟時代，國際競爭越來越激烈，綜合國力的競爭已經從過去表面的生產力水平競爭，轉化為深層次的以人才發展為中心的競爭。教育部〔2014〕4號印發《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》中指出：“教育部將組織研究提出各學段學生發展核心素養體系，明確學生應具備的適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力”。文件提出教育教學的育人目標是發展學生的核心素養，要在各學科各學段的教育教學過程中貫徹落實核心素養的培養[1]。

1 學科核心素養及其內涵

素養是指一個人的修養，核心素養是能夠適應終身發展和社會發展所必備的品格和關鍵能力。核心素養的定義和研究始于國外。核心素養是國家人才培養總體目標的具體化，是高中課程體系和教學目標的具體依據。學科核心素養是學科育人價值的集中體現。核心素養的框架體系是一個整體，各體系之間有一定的關聯;物理學科核心素養是學生在學習和掌握物理原理、知識的過程中，逐步形成的適應終身發展和社會發展所必備的品格和關鍵能力[2]。中華人民共和國教育部出版發行了《普通高中物理課程標準》（2017年版），明確提出物理學科核心素養的四個基本要素，分別是“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”。這既是學生通過中學物理課程的學習所要達到的目標，也是對高中物理教學提出的具體要求。

2 學科核心素養培養的現實意義

2.1 重視學科核心素養教育是迎接新時代挑戰、培養創新型人才的必由之路

21世紀國際社會步入了全球化、信息化的知識經濟時代，在新的時代背景下把學生培養成什么樣的人，已成為各國研究的重點問題，各國際組織、國家與地區紛紛啟動了核心素養的研究。由此可見，21世紀核心素養已在全球得到廣泛重視，目前世界各國發展的共同主題就是以經濟發展為核心，提升公民的素養。核心素養的產生和發展是經濟社會發展和世界大趨勢的必然結果。

2016年發布的《中國學生發展核心素養》，把中國學生發展核心素養分為文化基礎、自主發展、社會參與3個方面、18個基本要點。核心是培養“全面發展的人”。事實上，關于學生核心素養的發展是一個復雜的過程，需要多個層面的教育系統的參與和落實才能完成。中國學生發展核心素養之間相互聯系和相互促進，學科核心素養進一步提出“立德樹人”的根本任務，可以說是素質教育的深化與社會主義核心價值觀的具體化;發展學生的核心素養是世界教育發展的必然趨勢，也是我國教育發展的必然途徑。

2.2 學科核心素養框架體系的制定，為當前教育教學的改革指明了方向

2016年教育部出臺了“21世紀學生發展核心素養”的框架體系，為我國的教育教學的改革提出了新目標和新的挑戰。在學校教育中，育人導向更加注重學生核心素養的培養;課堂教學中更加關注綜合化，以學生為主體的教育理念的貫徹和落實;實踐活動更加關注學生的學習體驗、創新意識的培養;學校課程設置更加貼近學生的生活和實際，為學生的終身發展奠定基礎，提升學生的學科核心素養。

2.3 學科核心素養的研究代表國家教育發展的新動向，承擔著各學科發展的任務和方向

學科核心素養傳承了傳統的三維目標，廣大教師必須轉變教學觀念，以更加開放、民主、和諧、高效的課堂，使學科核心素養真正落地內化為學生自覺地學習行為。事實上，學科核心素養是國家層面的教育目的、各級各類學校層面的培養目標、具體某一門課程的教學目標的關鍵環節，是教育目標的具體體現形式。當今我們所提倡的“學科核心素養”與素質教育的內涵和培養目標是一脈相承的，都是以學生的全面發展為核心。而新課程的改革也需要更具有引導性和時代性的標準來衡量，使新課程的改革真正實現從知識走向素養，從理論走向實踐。此外，核心素養是教育改革的助推器，教育方針和教育政策相對來說較宏觀。核心素養需要進一步系統化和具體化，需要落實到具體的教育教學課堂中，學科核心素養的要求應該與經濟社會的發展相一致、相適應，學科核心素養的基本要求和基本要點要貫穿于實際的教育教學課堂中，只有學生的基本核心素養獲得相應發展，才有助于學生核心素養的培養。

3 高中物理學科核心素養的發展現狀

3.1 運用物理知識解決實際問題的意識淡薄

在學校教學中，物理知識基本都是抽象的、高度概括的。不利于學生對物理知識的掌握和理解，學生主要依靠簡單的死記硬背，并沒有真正徹底地理解和消化物理知識的真正含義，從而就不能將所學的理論知識與實際的現實問題相聯系，不利于解決現實生活中的具體問題。在物理觀念的應用方面，不少學生在學習的過程中與生活脫離，物理知識的應用意識很淡薄。因此，培養學生物理學科核心素養應該端正學生學習物理的態度，注重對物理知識的深度理解和認識，提升學生對物理知識和原理的概括能力，對物理知識的認識和理解足夠深刻，才能和實際的現實生活相聯系。加強物理知識學習的同時與實際生活經歷的鏈接，多角度全方位地有意識訓練學生運用所學的理論知識和現實生活具體問題的聯系，通過各種形式的訓練，增強運用物理知識解決實際問題的意識，從而達到一種常態化。

3.2 學生基于探究目標的科學探究能力較薄弱

科學探究是人們在研究各類科學時所采取的方法，科學探究教學是學生核心素養的重要途徑，教師應理順科學探究的各學科內在聯系，理解科學探究能力的終點目標，做好科學探究能力的頂層設計和規劃。學生對實驗目的、實驗原理的認識存在不全面的現象，在科學探究方面缺乏多角度、全方位的呈現。教師在設計多種實驗原理的方案的時候，要結合實際生活經歷和認知水平，善于激發學生探索科學世界的好奇心，勇于探索的科學研究精神，逐步打開學生的科學認知維度，由單一的認知維度轉變為發散的認知維度。在實驗過程中，采用多種實驗方案，探討多種實驗原理和分析過程，改變學生科學探究能力的薄弱之處。學生在做實驗前，教師應創設真實的問題情境，激發學生對物理科學探究的欲望。在物理學中，推理能力是物理規律的掌握和運用的必備條件，任何科學正確的結論必須經過正確的推理過程。可現實是，應試教育現象比較明顯，家長和學校比較注重學生的學習成績，有部分學校的實驗設備和實驗儀器不夠完備，在實驗過程中缺乏對學生的實驗探究能力的挖掘和考究，從而造成學生科學探究意識薄弱，對核心素養的關注力度并不高。

3.3 科學思維能力欠缺和創新不足

思維是探索與發現事物的內部本質聯系和規律性，是認識過程的高級階段。科學思維是構建科學知識體系為目標的認知性思維，它的成果以科學規律、科學理論等方式呈現。關于此，愛因斯坦曾指出：“全部科學只不過是日常思維的精致化。”在解決具體而實際的物理問題過程中，部分學生不注重分析物理過程，缺少對物理本質過程的分析和思考，解決復雜問題的抽象思維較為薄弱。學生獲取物理知識的方式比較單一，大部分學生不會主動獲取相關物理知識，關注度不是特別高。在科學思維和創新方面，部分學生的質疑思維意識不強烈，科學思維能力存在一些欠缺，解決物理的實際問題具有盲目性。在具體的物理學史上，原生態的經典案例和事例是高中物理教學的寶貴的教育素材，為培養學生相關的學科核心素養提供豐富的教學資源和問題情境，需要大家深入地挖掘并充分地利用。物理學科核心素養培養體現在每一堂具體物理課堂上，在物理知識的學習過程中，訓練學生分析問題的能力，進而讓學生逐步養成一種科學嚴謹的思維能力和科學認真的研究態度，使學生能夠解決實際生活中的具體問題，訓練學生善于發現問題的能力。

4 高中物理學科核心素養的培養策略

依據高中物理課程標準的要求，結合具體的教學實際情況，現提出以下幾點高中物理學科素養的培養策略。

4.1 基于物理核心素養的要求確定教學目標和教學內容

教學目標是教學的依據，是教學的核心和靈魂。因為教學目標決定教學內容安排和教學方法的選擇運用[3]。總之，教學活動要始終圍繞實現教學目標而進行。基于物理核心素養的要求制定教學目標和教學內容，不僅使教師專注于學生獲得知識，而且通過物理課程學習加強學生的物理核心素養的養成。只有把學生物理學科核心素養落實到具體的每一門物理課程實施中，才有利于增強和提升學生的物理核心素養的培養。只有把物理核心素養的四個基本要素落實到每一堂課上，才有助于物理學科素養的生成和培養。由于物理學科核心素養的形成關鍵取決于具體的一堂物理課，而教學內容的確定和安排又由教學目標決定，因此物理學科核心素養的核心和關鍵是基于物理核心素養的要求確定教學目標和教學內容。

4.2 創設真實物理情境，提升學生物理學科素養

創設真實的物理情境進行教學，可以激發學生的好奇心和求知欲，對培養學生的物理核心素養具有十分重要的作用。物理情境具有的多樣性、復雜性等特點，在物理教學課堂中，物理概念和物理規律的獲得和物理概念的建立，都需要創設相應的教學情境，教師應該引導學生從真實的教學情境發現實際存在的問題，并做出猜想和假設，學生進行制定計劃、設計實驗、驗證計劃，從而獲得相關真實可靠的實驗數據，進而分析相關的數據得出相應的結論，學生根據實驗結論進行實驗數據交流、各實驗小組之間分享實驗過程[4]。

例如，在自由落體運動的教學中，伽利略在研究自由落體運動時采用的是實驗和邏輯推理相結合的方法，學生通常認為重物降落比輕物下落的速度快，基于學生的這種認識，教師可以利用生活中實際實驗和理想化的實驗結合在一起，創設相應真實的情境。引導和幫助學生分析影響物體下落速度的相關因素，加深和體會伽利略研究落體運動的科學思維方式。在物理教學中，通過創設真實情境，讓學生的生活經驗與科學事實相聯系，運用概括和抽象的思維過程，建立學生的知識結構，發展科學思維能力。

4.3 發掘實驗的潛在價值，提高學生學科核心素養制定計劃的能力

在物理課上，大多數的物理概念提出，需要實驗的演示或解釋。教師在教學中非常注重實驗環節。在教學過程中，學生是主體，教師是主導。物理實驗在培養學生物理學科核心素養方面起著非常重要而又特殊的作用。在實驗教學過程中，學生不僅獲得相應的物理知識，還發展學生的合作能力和交流能力。此外，在實驗教學過程中，訓練了學生嚴謹的科學態度和不斷探索的科學精神。例如，物理實驗大致經歷以下幾個步驟：提出問題→制定計劃，設計實驗→進行實驗，收集證據→分析數據，得出結論→評估→交流與合作。

在實驗課堂上，理論知識和實踐教學同步進行，讓學生頭腦結合，發散思維，全面理解和掌握所學的物理知識。在分組實驗過程中，教師可以創設相應的實驗任務，提升學生制定計劃的能力，訓練學生解決實際問題的能力，掌握相應的物理規律，發展學生學科核心素養的綜合能力。通過科學實驗讓學生在完成任務過程中運用科學思維，自己提煉應該探究和研究的科學問題，培養學生學科核心素養的思維能力。

4.4 通過問題解決的方式，實現物理核心素養的達成

問題解決是運用已有的相關知識、概念，通過一系列的思維過程達到目標的手段過程，通過問題解決，學生可以運用自身的物理知識和科學思維等用于分析和解決問題，進一步養成科學態度、增強實踐意識、提高探究能力，在解決問題過程中進一步促進學生物理學科素養的養成和形成。事實上，問題解決的過程也是培養和塑造學生物理核心素養的有效途徑之一。舉例來說，學生在對共點力平衡的規律進行研究時，可以通過生活中的實例加深理解和認識，學生看到某位工人站在斜靠在墻上的梯子登高時，梯子向遠離墻的方向滑去，發生意外事故。針對此事件，讓學生觀察和探討共點力平衡的規律，得出了人在梯子上的位置越高梯子下端越容易打滑的結論，解釋了所觀察和看到的生活現象，進而得出一個有價值的結論，就是梯子安全傾角的大小和動摩擦因數的定量關系。在解決這個現實問題過程中，學生發展了科學思維，增強了實踐意識，構建了問題研究的物理模型，形成相應的結論。

總而言之，各國家和各組織對核心素養的研究已經成為全球化社會發展共同的特點，是教育變革和發展的國際趨勢。核心素養的落實需要各級各類教育工作者的參與，它是教育改革的助推器。

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參考文獻：

〔1〕張晉.基于課堂觀察的高中物理學科核心素養表現水平評價研究[D].河南大學，2020.

〔2〕朱龍祥.物理教學思維方式[M].北京：首都師范大學出版社，2000.

〔3〕許春宇.高中生物理學科核心素養培養策略及實施[D].牡丹江師范學院，2018.

〔4〕魏國榮，盧琳.對高職物理教學中融入物理學科素養的思考[J].職業教育研究，2019，38（06）：32-33.

收稿日期：2022-01-11