培養物理學科核心素養的常見問題與培養策略

■天津市第四十五中學 魏 山

一、核心素養的培養是一個長期的過程

中學生的核心素養是在日常教育教學中逐步培養起來的。培養學生核心素養是落實立德樹人根本任務的重要舉措。然而，核心素養的內容非常廣泛。就物理核心素養而言，包含“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面，而每個方面又包含多項內容。因此，核心素養的培養是一個長期的過程，絕非一朝一夕之功。

二、核心素養培養過程中遇到的常見問題

在培養學生核心素養過程中，常常會遇到一些問題，筆者針對這些常見問題及其產生原因作了簡要分析。

（一）科學思維能力培養不足

在“雙減”背景加上選課走班后，物理課時減少。為了完成教學進度，課堂上，往往是教師講得多，師生互動少，常常出現“滿堂灌”的現象。因此，學生缺乏獨立思考的空間，課堂上經常處于被動接受知識的狀態，極大地制約了學生對科學的質疑和創新思維的發展。

例如：在《實驗：探究小車速度隨時間變化的規律》一節的課后實驗報告中，雖然學生們都在坐標系中描點作了v-t圖像，但是大概80%的學生作圖時描的點都非常“標準”地排布在一條直線上。事實上，實驗時總會存在誤差，根據記錄的數據描出的點不可能恰好都在一條直線上，只是它們的分布趨勢是在一條直線上。其實，學生作圖時已經發現了這個事實，但是由于前面學習v-t 圖像時已經有了“加速度恒定時，v-t圖像是一條直線”的結論，所以當實驗結果與結論不完全一致時，他們不敢提出質疑，而選擇不尊重事實、自行“篡改”結果的做法。這個問題的出現，重點不在學生不會擬合圖像上，而在于因為教師沒有給予學生提出質疑的機會，導致學生缺乏反思和質疑的能力。

（二）科學探究能力欠缺

學生科學探究能力的欠缺，主要表現為實驗過程中與同學的交流能力、與實驗合作能力的欠缺。

例如：《實驗：探究兩個互成角度的力的合成規律》一課實驗過程中，很多實驗小組缺乏合作交流，以致出現下面的現象：一名學生不僅要同時拉兩個彈簧測力計，而且還要記錄力的大小和方向，根本沒有其他同學幫忙。更有甚者，同一組出現兩份實驗報告差別過大的現象（一份實際與理論偏差很小，一份偏差很大）。雖然實驗過程中學生一直在忙于操作，但是常常到了下課時間也無法完成實驗。究其原因，是學生進實驗室做實驗的次數不足，學生交流與合作的機會不多，阻礙了他們科學探究能力的發展。

（三）科學態度與責任缺失

科學態度與責任的缺失，主要表現為：學生對科學本質的認識不夠深入，對待科學的態度不太端正，以及對科學學習承擔的對社會環境的責任認識不足。

1.科學本質方面。

學生對科學知識、歷史、價值等方面缺乏最基本的認識，尤其在學科歷史、價值方面存在認識缺失。例如：學到《牛頓第一定律》一節時，有的學生不理解為什么伽利略那么偉大，認為他只是做了個簡單的斜面實驗而已；還有的學生會覺得伽利略和亞里士多德的關系一定很僵。這些問題的出現，說明教師沒有引導學生學習相關內容，致使學生沒有認識到伽利略開創了理論和實驗相結合的科學探究方法，對后世科學探究具有深遠的影響；致使學生并不知道亞里士多德和伽利略屬于兩個不同時代的人，中間隔了近2000 年，這便屬于對學科歷史沒有最基本的認識。

2.科學態度方面。

科學態度包括對科學的好奇心、實事求是、追求創新、合作分享。實事求是、追求創新、合作分享的科學態度的缺失前文已有敘述，下面主要闡述好奇心的缺失。例如：學生對物理知識本身的好奇心在減少，他們提問頻率很高的問題是：“這個內容考試是否會考？”如果得到的答案是否定的，學生就不再繼續提問。這種現象產生的原因，是教師為了節省時間，往往只講考試常考內容。甚至有的教師在高一就會告訴學生哪些知識是高考重點，導致學生對物理失去了好奇心，從此只對考試分數感興趣。在后面的學習中，他們就體會不到學習物理的樂趣，不會主動思考，更不用說創新了。

3.社會責任方面。

社會責任的缺失，體現在“科學倫理”和STSE（科學、技術、社會、環境的英文縮寫）教育兩方面。例如：學到核裂變時，有學生提出：日本總和我國作對，我們為何不能像當年美國一樣用原子彈？這便是科學倫理缺失的一種表現。愛因斯坦曾經針對二戰時期美國對日本投下原子彈事件說，參加過研究原子彈的物理學家，都會被責任感所困擾，正確運用科學成果是全人類的責任。學到《萬有引力定律》一節時，有的學生認為，我國航天事業的發展，需要耗費大量的人力物力，似乎沒有必要。這就說明教師在教學中忽視了STSE方面的教育，導致學生對科學與社會、科學與民族、科學與國家和世界的關系缺乏基本認識。

三、解決核心素養培養問題的策略

針對上述核心素養培養過程中出現的問題，筆者提出如下對策。

（一）“追根溯源”育思維

針對科學思維能力不足問題，教師要在教學中注重知識的生成過程，注重知識的“來源”，多讓學生參與物理定理、定律的推導過程，以達到培養學生科學推理能力的效果。例如：在講授《機械能守恒定律》一節時，我先運用單擺實驗，根據動能定理和重力做功與重力勢能變化的關系，推導出“只有在重力做功的情況下物體的機械能守恒”的結論，再運用彈簧振子實驗，讓學生自行運用動能定理和彈簧彈力做功與彈性勢能變化的關系，推導出“只有在彈力做功的情況下物體的機械能守恒”的結論，最后再結合兩個結論得到機械能守恒定律。學生參與知識的生成過程，就會知道知識的“來源”，對知識的理解更加深入，進而提高科學推理能力。同時，教師可以在課堂上采用互動的方式，培養學生科學思維。比如：我常常在習題課上，讓學生講述解題方法和解題思路，以及采用該解題方法、定律或公式的原因。這種“追根溯源”的教學方式，有助于培養學生科學推理能力，促使學生形成凡事多問“為什么”的習慣，也于無形中培養了學生的創新思維。

（二）“多做實驗”促探究

物理課時減少，教師忙于完成教學進度，導致學生探究能力缺失的根本原因，是欠缺實驗室現場教學。針對這一問題，教師在教學時，要盡可能采用“多做實驗”的方法來彌補。一方面，教師要盡可能補齊線上教學沒做的必做實驗。比如：我會利用課后服務時間來完成，如果時間不夠，則先做演示實驗，等高三復習時再補齊。另一方面，教師要在新課教學中多做實驗，如演示實驗或課后小實驗，增加與學生間的互動，促其產生合作意識。

（三）“見縫插針”強態度

針對學生科學態度與責任缺失這一問題，我們可以“見縫插針”，利用好課程中的一些可以融入科學態度與責任的培養契機，強化學生的科學態度與責任。例如：在《牛頓第一定律》一節教學中，我讓學生提前查找這段科學故事，利用“課前引入”這一環節，讓學生講述故事，提高學生對科學本質的認識。講到動量定理時，我會用實驗引入：將一個充氣緩沖袋（快遞常用）放入盒子，將盒子放在視頻畫面下方（學生看不到），然后給學生出示一枚生雞蛋，接下來不小心（假裝）將雞蛋從手中滑落（這時，學生以為雞蛋一定會摔破），最后展示盒子，將雞蛋從盒子中緩緩拿出。這樣的實驗，能夠引發學生的思考，激發學生的求知欲，并在學完后產生獲得知識的滿足感。《牛頓第二定律》一節，我通過我國航天員在天宮一號的太空授課引入質量的測量（人教版必修一第98頁），然后在課末讓學生解釋原理。這樣做，能夠讓學生了解到空間站內可以進行一些物理實驗，進而激發學生對科學價值的思考。學習核能相關知識，我會給學生播放“戰爭給無辜人民帶來災難”的視頻，讓學生認識到正確運用科學成果是全人類的責任，進而達到增強學生科學態度和責任的目的。這種“見縫插針”的方式，不會占用額外時間，不影響授課進度，還能有效彌補學生在科學態度與責任方面培養的缺失。

總之，核心素養的培養不是一朝一夕的事情，需要教師善于觀察、勤于思考、精于探索，去發現問題、分析原因，然后再及時應對，將核心素養的培養任務落到實處。