學生物理核心素養的提高方法

【摘要】新修訂的《義務教育物理課程標準（2022年版）》要求中學物理教學必須以核心素養為綱，強化物理課程育人導向。文章通過推進實驗探究和跨學科實踐創新育人方式，把以“知識為本”的教學轉變為以“核心素養為本”的教學，幫助學生將所學知識遷移建構成自己的能力，培養學生的創新能力與解決實際問題的能力，讓學生成為一個全面發展的人才。

【關鍵詞】物理教學；核心素養；教學觀念；實踐探究；跨學科實踐

【中圖分類號】G633.7【文獻標志碼】A【文章編號】1004—0463（2023）01—0046—04

新修訂的《義務教育物理課程標準（2022年版）》指出物理學科要“注重落實物理課程的育人價值，培養學生適應個人終身發展和社會發展需要的正確價值觀、必備品格和關鍵能力”。物理學科核心素養是學生通過物理課程學習內化的帶有物理學科特性的品質，是物理學科育人價值的集中體現，是學生科學素養的重要構成，主要包含物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任四個方面[1]。

但受應試教育的影響，在當下的中學教育教學中仍存在一些極端的育人方式，學校盡可能地壓縮非必要的實踐活動，最大限度地延長學生的學習時間，教師則通過海量練習、頻繁考試來強化學生的基礎知識。這些做法對提升學生的應試能力也許是有效的，但是否有利于學生的身心健康和全面發展是值得我們深思的。當前，促進學生核心素養發展已成為中小學教育改革的重要突破口，這就要求中學物理教學必須以核心素養為綱，強化物理課程育人導向，發揮實驗教學育人功能，通過推進實驗探究和跨學科實踐創新育人方式，把以“知識為本”的教學轉變為以“核心素養為本”的教學，幫助學生將所學知識建構成自己的能力，培養學生的創新能力與解決實際問題的能力，讓學生成為一個全面發展的人才。

一、轉變教師教學觀念，推進物理教學改革

物理教師要用核心素養來引領、指導教學，要準確理解“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”等四個基本要素內涵，從根本上改變課程觀、學生觀、教學觀，重新審視自己的課堂價值觀，反思課堂教學中普遍存在的重知識傳授輕知識探究、重學習結果輕學習過程等問題，積極開展課堂教學改革，提高物理課堂的育人價值。

教師要深刻理解《義務教育物理課程標準（2022年版）》內涵，積極踐行核心素養教學要求，既要落實好課標知識點的要求，又要注重培養學生的核心素養，力爭做到在教學過程中堅持以傳授科學知識、培養實驗技能、形成物理觀念為基礎，以培育科學態度、情感與價值觀為主導，以發展學生科學思維、培養科學探究和創新精神為重點，以了解科學、技術與社會的關系為背景，滲透科技意識，促進學生對科學、技術、社會、環境關系的理解，增強學生的社會責任感。這也要求物理教師必須做到與時俱進，不斷學習新的教學理念和物理學知識，從新知識中獲得更廣闊的教學視野，從新知識中獲得更多的啟發，給物理課程改革帶來創新，給自己的課堂教學注入新的活力。

二、重視實驗探究，培養學生的關鍵能力和必備品格

物理學習的方法和科學思維的培養是物理核心素養的主要要素，支配著物理知識的獲取和應用，能促進物理知識體系的建構與智力的同步發展，是學生離開學校后學習與工作最有力的工具。然而，這僅靠課堂上知識的講授和習題的演練是很難完成的，學校必須為學生提供更為廣闊的學習探究、實踐創新的平臺，讓學生在實驗探究和跨學科實踐中去融合。

物理學是在觀察與實驗研究的基礎上，研究物質世界最基本的結構、最普遍的相互作用、最一般的運動規律及所使用的實驗手段和思維方法的自然科學，體現了科學探究的本質特征。新課標將“科學探究”上升為核心素養的一個方面，直接歸入課程目標，新增“實驗探究”和“跨學科實踐”兩個主題，凸顯了物理學科教學的特點。其中，“實驗探究”主題明確學生必做測量類實驗9個、探究類實驗12個，并通過“學業要求”和“教學提示”，對物理課程提出“新教學”要求[2]，由“教”轉向“學”。由原來教師的“教”為主，轉變為今后學生的“學”為主，教師的“講授”必須讓位于學生的“探究”，變單一的“教學”為全面的“育人”。

1.重視測量類實驗教學，培養學生的動手操作能力。學校要認真貫徹落實物理課程標準，重視物理實驗教學和實踐活動，物理教師要按照教學計劃中的課時安排，定時足額地組織學生到實驗室開展實驗教學，教師的演示實驗要突出操作規范，強調注意事項；學生的分組實驗要人人參與、個個動手，確保每個學生都能熟練操作，完成實驗任務。

物理教師要通過9個測量類實驗教學，讓學生掌握各種常用測量工具、儀表的使用方法和操作技能。如，會用托盤天平測量物體的質量，會用天平、量筒等測量固體和液體的密度；會用秒表和刻度尺測量物體運動的速度；會用電流表測電流，會用電壓表測電壓，會用電流表、電壓表和滑動變阻器等測量電阻等。物理教師要通過這些測量類實驗教學，幫助學生理解實驗原理，掌握實驗方法，指導學生觀察、分析實驗現象，記錄、處理實驗數據，教育學生遵守實驗室守則，養成良好的實驗習慣，培養學生嚴謹認真、實事求是的科學態度。

2.加強科學探究類實驗教學，培養學生的實驗探究和實踐創新能力。新課標將12個探究類學生實驗作為落實“科學探究”素養目標對應的載體，要求學生必須會做。教師要加強對探究類實驗教學的研究，提前做好實驗教學設計，準備好實驗器材和場地等，規劃好教學時間。要注重學生探究活動的安排，盡可能地創設學生親身體驗、主動參與、師生互動的情境，引導學生去發現問題、提出問題，啟發學生作出猜想與假設，培養學生的創新精神和實踐能力。

例如，教學“探究導體在磁場中運動時產生感應電流的條件”時，教師啟發學生大膽猜想：感應電流的產生與哪些因素有關？與磁場強弱、磁場方向、電路是否閉合、導體在磁場中運動的快慢和方向、閉合電路在磁場中的面積大小等有關。在驗證猜想的過程中，指導學生針對問題設計實驗，畫出電路圖，選擇實驗器材，組裝設備，連接器材。實驗時，要明確分工，讓每個同學都能帶著任務，分工合作，有序探究實驗；評估時，學生真實地反饋實驗現象與猜想或定律的差距，小組討論，認真思考提出修正或改進實驗方案。整個學習過程，要充分調動學生思維的活躍性，體現“以學生發展為本”的思想。這種探究類實驗教學關注的不僅僅是實驗的結果，更重要的是關注學生主動探索問題的過程。教學過程要注重學生獨立思考能力的培養，著眼于創造性思維的培養，充分發揮學生學習的主動性。這種教學方式不僅使學生能真正理解和掌握知識、技能，還能引發他們思考，促使他們思維開放，自主學習，培養探究能力和創新、合作意識，為他們的終身學習和發展奠定基礎。

3.注重物理方法、數理思維和科學推理的訓練，強化學生的關鍵能力和必備品格。在進行測量類實驗教學時，要讓學生懂得使用多次測量求平均值的方法來減小誤差；在探究類實驗教學中，要讓學生掌握控制變量法，通過保持幾個量不變，而只改變某一個量來進行研究，從而將受多因素影響的復雜問題轉化成單一因素來研究。

如，探究滑動摩擦力大小與哪些因素有關？探究液體壓強與哪些因素有關？探究浮力大小與哪些因素有關？探究電流與電壓、電阻的關系？此外，常用的物理方法還有：轉換法、等效替代法、科學推理法、理想模型法和類比法等。在教學中要有意識地訓練這些方法，特別是要重視對學生進行抽象、概括和科學推理能力的培養。又如，在教學“牛頓第一定律”時，讓學生體驗感知伽利略的“理想斜面實驗”，由物體在越光滑的平面上運動的距離越遠的事實推理出，運動物體在絕對光滑的平面上將會永遠做勻速直線運動的結論。讓科學推理架起事實與猜想之間的橋梁，給學生的科學思維插上智慧的翅膀。

另外，在物理教學中，還要注重數學工具的運用，數學是學習物理的基礎，數學知識可以對物理概念及規律進行定量描述，是建立物理概念的有效工具。教師要引導學生用數學的方式來描述物理量，學會用數學語言揭示物理的本質特征，幫助學生構建概念與規律的數學模型，培養學生的數理思維能力。

如，在學習“速度”的相關內容時，如何描述一個物體運動的快慢，到底是用“通過相同的距離，比較所用時間的多少？”還是用“在相同的時間內，比較通過距離的長短？”通過實例計算分析得知，前一種方法描述比值大的反而表示物體運動得慢，不符合我們的常規認知邏輯，所以物理學上引入“速度”這個概念，即用“運動物體在單位時間內通過的路程”來描述運動物體的快慢。接著引導學生思考，怎樣運用數學語言表達運動物體的這種特征？讓學生自己思考總結，經過討論分析建立v=s/t的數學模型。同樣的，在“密度”“壓強”“功”等概念的教學中也都能引導學生用數學語言來表達，通過學生自身的思考感悟，數理思想就能逐步得以形成和發展。

三、重視跨學科實踐，培養學生創新能力和解決問題的能力

在以核心素養為導向的新課程改革中，要求學校教育要突出實踐育人價值，強調綜合性，突出實踐性，將“學習”與“發展”的視點從“垂直維度”轉向“水平維度”。學校教育不再是單純的知識傳遞、個人的知識“存儲”，更多的則是借助“有效思維、有效行動、有效建構、有效達成”的跨越學科邊界的課程與教學的設計與實施[3]，來培養促進學生創新能力和解決問題能力的提高。

《義務教育物理課程標準（2022年版）》課程內容框架中，最大的變化是新增了“跨學科實踐”主題，對學生學業的要求是能用物理及其他學科知識解釋健康、安全等日常問題，探索一些簡單的工程、技術問題，分析與能源、環境有關的熱點問題，初步具有運用跨學科知識解決簡單問題的能力。這就要求學校必須研究與“跨學科實踐”主題相匹配的“怎么學”的方式問題，倡導物理教師要有意識地把新課教學與跨學科實踐融合在一起，通過以主題、項目或活動組織課程內容，以“任務導向”引導學生融合各學科知識開展跨學科綜合實踐活動，并推動教學內容與學習方式的轉變。

如，在進行“能源與可持續發展”的教學時，可結合本地實際情況，組織學生到水電站、熱電站、核電站，光伏、風力發電基地和新能源研發企業開展項目學習。教師根據課程目標，讓學生自主選擇感興趣的活動主題，調查了解國家對水能、風能、光能等清潔能源的開發和利用情況，對新能源在開發和利用中取得的成果，為應對氣候變化，實現“碳達峰”“碳中和”中長期目標，我們應該為執行國家制定的保障措施作出哪些努力？指導學生設計項目實施方案，組織學生在真實的問題情境下積極參與、合作探究。實施過程中，教師要根據項目的進展靈活地調整計劃，將新生成的內容與之前預設的內容進行整合、取舍。引導學生運用不同學科的知識論證、解決現實問題，從而邊應用邊學習，實現跨學科實踐。最后，要求小組成員共同合作完成項目研究報告，并用多元的方式匯報展示項目成果[4]。在進行“家庭電路”學習時，可組織學生開展家庭、校園安全隱患排查整改活動。組織學生排查家庭、校園中存在的安全隱患有哪些，針對不同的隱患問題提出不同的解決方案，并在教師和專業人員的指導下整改、排除隱患。另外，也可組織學生開展一些科技創新活動。如，在學習“物體的浮與沉”后，可組織學生設計制作能演示“潛水艇”工作原理的模型；在學習“電流的磁場”知識后，可安排學生自己動手用漆包線繞制電磁鐵，引導學生分組設計并制作能演示“磁懸浮”原理的實驗裝置，同時集中進行展示、講解、交流和評價。

總之，要全面深化新課程改革，在物理教學中有效落實核心素養，就必須轉變教師的教學觀念，樹立“以學生發展為中心”的教學理念，積極推進物理課堂教學改革，變單一的“教學”為全面的“育人”；必須倡導推廣多樣化的教學方式，強調綜合性、突出實踐性，通過推進物理實驗探究和跨學科實踐來創新育人方式，讓學生在“做中學”“創中學”，在實驗中驗證，在探究中創新，這樣才能將物理學科核心素養落實到日常教學中，潛移默化地將書本知識轉化為學生解決問題的技能。

參考文獻

[1]教育部.義務教育物理課程標準（2022年版）[M].北京：北京師范大學出版社，2022：04-05.

[2]湯清修.把握物理課程改革新方向——解讀《義務教育物理課程標準（2022年版）》的主要變化[J].全球教育展望，2022（06）：75-84.

[3]鐘啟泉.基于“跨學科素養”的教學設計——以STEAM與“綜合學習”為例[J].全球教育展望，2022（01）：03-22.

[4]郭洪瑞，張紫紅，崔允漷.試論核心素養導向的綜合學習[J].全球教育展望，2022（05）：36-48.

編輯：張昀