關(guān)注物理核心素養(yǎng)　優(yōu)化物理教學(xué)設(shè)計

馮開平

【摘要】物理核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育的過程中逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的關(guān)鍵能力和必備品格，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，是學(xué)生遺忘了物理本位知識后所剩下的潛在素養(yǎng)。如何通過具體的物理學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，是廣大初中物理教學(xué)正在研究、探索的課題。

【關(guān)鍵詞】物理核心素養(yǎng);物理教學(xué)設(shè)計;課堂效率

2014年，教育部印發(fā)的《關(guān)于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務(wù)的意見》中明確提出：“教育部將組織研究提出各學(xué)段學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系，明確學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。”[1]從此，“核心素養(yǎng)”成為國內(nèi)教育界熱議的話題，成為深化基礎(chǔ)教育課程改革和素質(zhì)教育目標(biāo)的關(guān)鍵要素。本文將結(jié)合具體課堂實例，探索初中物理課堂教學(xué)的優(yōu)化設(shè)計，探索培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的具體策略。

一、物理學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵

我國著名的物理教學(xué)專家、北京師范大學(xué)教授郭玉英從物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)研究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四方面來界定物理核心素養(yǎng)，這四個方面也稱為物理學(xué)科核心素養(yǎng)的四要素。其中，物理觀念是指關(guān)于物質(zhì)、運動相互作用、能量等的基本認(rèn)識;科學(xué)思維強調(diào)認(rèn)識方式，即從物理學(xué)的角度看透事物的本質(zhì)屬性，通俗地說就是用物理的眼光看事物;科學(xué)探究就是始于2001年的課程改革給物理教學(xué)帶來的最大變化的教學(xué)方式（教學(xué)內(nèi)容），科學(xué)探究中的提出問題、形成猜想與假設(shè)、設(shè)計實驗并制定方案、獲取并處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論、對探究過程與結(jié)果進(jìn)行交流評估與反思等，形成了構(gòu)建物理概念與規(guī)律的異于傳統(tǒng)教學(xué)的模式;科學(xué)態(tài)度與責(zé)任強調(diào)學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中對科學(xué)與技術(shù)要有一種正確的態(tài)度以及責(zé)任感。物理學(xué)科核心素養(yǎng)具體內(nèi)涵可以用下圖表示（圖1）。

也就是說，從物理學(xué)科的培養(yǎng)目標(biāo)來看，物理學(xué)科的核心素養(yǎng)包括四個方面：第一，認(rèn)識世界的物理學(xué)核心概念;第二，研究物理學(xué)問題的科學(xué)思想和方法;第三，對待物理學(xué)問題的科學(xué)態(tài)度和精神;第四，解決實際物理問題的意識和能力。

二、基于物理核心素養(yǎng)下的物理教學(xué)設(shè)計

物理核心素養(yǎng)有物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)研究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個要素，這四個要素普遍存在于物理教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中。因此，教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時，要明確方向和意識，開展培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計。

1.構(gòu)建物理核心概念，優(yōu)化課堂教學(xué)

物理核心概念就是位于物理學(xué)科中心，擁有課堂之外的恒久價值以及遷移類推價值的關(guān)鍵性原理、概念和方法。利用物理核心概念引導(dǎo)課堂教學(xué)，讓學(xué)生從更高的角度看待物理學(xué)科，更深層次地理解物理核心概念，從而為學(xué)生研究、解決現(xiàn)實物理問題打下基礎(chǔ)。

“機械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化”是九年級物理課程的重點內(nèi)容，它是讓學(xué)生認(rèn)識做功是改變物體內(nèi)能的一種方式，觀察和分析內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的過程，了解四沖程汽油機的基本結(jié)構(gòu)和工作的原理。教師在教學(xué)過程中，要抓住“內(nèi)能”這一核心概念，優(yōu)化課堂教學(xué)設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行物理學(xué)習(xí)?！皟?nèi)能”概念是一個抽象的物理概念，一切物體無論溫度高低，都具有內(nèi)能。改變物體內(nèi)能有兩種方式：一是熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能;二是做功可以改變物體的內(nèi)能。教師要引導(dǎo)學(xué)生觀察生活中的具體事物，讓學(xué)生可以將抽象的“內(nèi)能”理解為具體形象的對象，并了解物體之間內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方法。比如，冰塊雖然溫度低，但是也具有內(nèi)能，人用手握住冰塊時，手與冰塊之間的熱傳遞改變了它的內(nèi)能。又如，在寒冷的冬天，人們常常搓手取暖，這是因為摩擦力做功使物體內(nèi)能發(fā)生變化。

通過生活實例，優(yōu)化物理課堂教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念和科學(xué)觀念，構(gòu)建學(xué)生的物理核心概念。

2.內(nèi)化物理實驗，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思想和探究能力

新課程標(biāo)準(zhǔn)強調(diào)物理課程應(yīng)該有助于學(xué)生切身體驗科學(xué)探究的過程，了解科學(xué)研究的方法，同時提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力。正如美籍匈牙利數(shù)學(xué)家波亞利所說的：“學(xué)習(xí)任何知識的最佳途徑是由學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)的，因為這種發(fā)現(xiàn)理解最深，也最容易掌握其中的規(guī)律、性質(zhì)和聯(lián)系?！盵2]因此，教師要改變“滿堂灌”的教學(xué)模式，讓學(xué)生通過物理實驗操作，把科學(xué)家探索自然形成的思想方法內(nèi)化，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思想、探究能力和物理素心素養(yǎng)的目的。

例如，在教學(xué)“內(nèi)能”一課時，教師可以讓學(xué)生自己動手進(jìn)行實驗，感受物體內(nèi)能的變化。

學(xué)生通過親自動手實驗，就會在實驗1中感受到當(dāng)活塞迅速下壓時，空氣被壓縮時內(nèi)能增大;通過實驗2，學(xué)生就會明白當(dāng)空氣推動塞子，瓶塞跳出來時，內(nèi)能減少。因此，教師要善于利用物理實驗，讓學(xué)生不斷地反思，不斷地探究物理實驗過程出現(xiàn)的問題。只有這樣，才能培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和探究能力，從而達(dá)到提升學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的目的。

3.善于運用物理學(xué)史，讓學(xué)生體驗科學(xué)精神

物理學(xué)發(fā)展的歷史，就是物理學(xué)基本觀念演變的歷史。因此，教師要善于運用物理學(xué)發(fā)展史，讓學(xué)生理解和領(lǐng)悟物理基本觀念和思維方法，培養(yǎng)學(xué)生的實驗探究能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任，從而提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

例如，在教學(xué)“內(nèi)能的利用”時，教師可以給學(xué)生介紹蒸汽機的發(fā)明、運用和改進(jìn)歷史，讓學(xué)生從不同的角度、不同側(cè)面了解它的發(fā)明、發(fā)展歷程，以及這些物理學(xué)史中蘊含的科學(xué)思維方法和精神（圖4）。

科學(xué)史家吳國盛教授認(rèn)為：“科學(xué)史有助于理科教學(xué)，能增加自然科學(xué)教學(xué)的趣味性，誘發(fā)兒童對神奇科學(xué)世界的向往?！苯處熢谑谡n過程中，要善于運用物理學(xué)發(fā)展歷史，讓學(xué)生體會到科學(xué)家們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，理解其中的科學(xué)思維方法，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任感，提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

三、走進(jìn)生活，發(fā)現(xiàn)生活中的物理知識，解決現(xiàn)實問題

物理學(xué)是人類長期以來對生活中物理現(xiàn)象和物理問題的觀察和總結(jié)，它來源于生活，也要運用于生活，為人類解決現(xiàn)實問題。因此，物理學(xué)科的教師要將物理知識和學(xué)生的生活實際聯(lián)系起來，讓學(xué)生把物理學(xué)的知識與技能有效地遷移到實際的生活中，從而實現(xiàn)物理學(xué)的現(xiàn)實價值。

例如，汽車是人類現(xiàn)實生活中不可缺少的交通工具，它的動力機械就是內(nèi)燃機，而內(nèi)燃機的工作原理就是“機械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化”。因此，教師在教學(xué)“機械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化”一課時，可以重點介紹貼近生活的汽油機和柴油機兩大類內(nèi)燃機，讓學(xué)生了解它們的工作原理，幫助學(xué)生解決現(xiàn)實生活中的問題（圖5）。

物理課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出，物理課程應(yīng)該加強與學(xué)生生活、現(xiàn)代社會及科技發(fā)展的聯(lián)系。美國認(rèn)知教育心理學(xué)家奧蘇貝爾也曾提出“認(rèn)知結(jié)構(gòu)遷移理論”，他認(rèn)為：“一切有意義的學(xué)習(xí)都是在原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，先前學(xué)習(xí)所獲得的新經(jīng)驗，通過影響原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的有關(guān)特征影響新學(xué)習(xí)。”因此，初中物理教師要緊密聯(lián)系生活實際，從學(xué)生的生活出發(fā)對所學(xué)的物理知識進(jìn)行驗證，讓學(xué)生在生活體驗中建構(gòu)物理新知識、新經(jīng)驗，從而提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)生解決現(xiàn)實問題的能力和意識。

物理是初中生必修的重要課程之一，物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是物理學(xué)科教學(xué)的重要內(nèi)容。教師要在深入理解物理學(xué)科核心素養(yǎng)內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，從物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等四個方面出發(fā)，不斷優(yōu)化教學(xué)設(shè)計，多方面、多維度培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，從而達(dá)到提高學(xué)生綜合素質(zhì)的目的。

【參考文獻(xiàn)】

中華人民共和國教育部.關(guān)于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務(wù)的意見[Z].2014-04-08.

（美）G·波亞利.怎樣解題——數(shù)學(xué)思維的新方法[M].上海：上?？萍冀逃霭嫔纾?011.