周玉鋒
[摘要]物理學(xué)科核心素養(yǎng),其實就是學(xué)生遺忘了物理本位知識后所剩下的潛在素養(yǎng)。在物理學(xué)科核心素養(yǎng)的四個要素中,物理觀念代表知識的內(nèi)化,是其他核心素養(yǎng)的基礎(chǔ),科學(xué)思維和科學(xué)探究是學(xué)生的關(guān)鍵能力,科學(xué)態(tài)度與責任是每個人必備的品格。我們不僅要理解物理學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵,更要在教學(xué)實踐中優(yōu)化物理教學(xué)設(shè)計,讓學(xué)生在感知生活、學(xué)習物理知識的過程中,時時刻刻浸潤在物理核心素養(yǎng)的培育之中,時刻都在開發(fā)著自己的創(chuàng)造潛能,這是使學(xué)生養(yǎng)成終身受益的行為習慣以及培養(yǎng)解決真實問題能力的有效方法。文章結(jié)合教學(xué)實踐從構(gòu)建核心概念、內(nèi)化物理實驗、善用物理學(xué)史、走進生活物理四方面探討了物理教學(xué)的優(yōu)化設(shè)計,從而有效培養(yǎng)和提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。
[關(guān)鍵詞]核心素養(yǎng);教學(xué)設(shè)計;創(chuàng)造潛能;內(nèi)化思想
[中圖分類號]G633.7[文獻標識碼]A[文章編號]16746058(2018)05004102
從新課程的培養(yǎng)目標看,物理學(xué)科核心素養(yǎng)包括四個層面,分別是:認識世界的物理學(xué)核心概念,研究問題的科學(xué)思想與方法,對待問題的科學(xué)態(tài)度與精神,以及解決實際問題的意識與能力。在核心素養(yǎng)視角下,要求物理教師把課堂教學(xué)的重點放在促進學(xué)生終身發(fā)展的行為習慣以及解決真實問題的關(guān)鍵能力的養(yǎng)成上,并在教學(xué)過程中不斷為學(xué)生創(chuàng)造發(fā)現(xiàn)新問題、分析問題、簡化問題、最后解決問題的機會。因此,在物理教學(xué)中,如何貫徹落實好核心素養(yǎng)的教學(xué)理念與方針,已然成為一線教師關(guān)注的主題。教師要在教學(xué)實踐中優(yōu)化物理教學(xué)設(shè)計,培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。
一、構(gòu)建核心概念,優(yōu)化課堂教學(xué)
物理核心概念指的是位于物理學(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)鍵性概念、原理或方法。教育所能給予人們的無非是當一切學(xué)過的東西都忘記了之后還剩下的東西,指的便是核心概念。以物理核心概念引導(dǎo)課堂教學(xué),便能引導(dǎo)學(xué)生從更高的角度看待物理學(xué)科本身,理解可遷移的核心概念,為將來研究和解決更為復(fù)雜的現(xiàn)實問題做好準備。
以人教版必修1第一章《運動快慢的描述——速度》為例,速度的概念是物理學(xué)科的核心概念,貫穿在物理學(xué)科的多個方面。在教師與同學(xué)的幫助下,使學(xué)生在個人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上建構(gòu)“速度”這一概念的教學(xué)設(shè)計如下。
教師活動:指導(dǎo)學(xué)生認真閱讀“速度”部分,提出以下問題:
1.有哪些方法可以比較運動的快慢?結(jié)合生活中的實際例子加以說明。
2.速度的概念是什么?為什么用速度就能描述物體運動的快慢?
3.速度的單位都有哪些?
4.速度是標量,還是矢量?
學(xué)生活動:學(xué)生帶著問題閱讀教材,尋找答案。前后四人分組交流討論,初步建構(gòu)起速度的概念。
教師提問:一般情況下,物體在某一時間間隔內(nèi),運動的快慢不一定每時每刻都一樣,我們用v=ΔxΔt計算得出的速度,能否精確描述這一物體在任一時刻運動的快慢?
學(xué)生活動:仔細思考問題后得出結(jié)論,v=ΔxΔt只能反映一段時間內(nèi)的大致快慢程度。
教師活動:指導(dǎo)學(xué)生閱讀“平均速度和瞬時速度”部分。同時提問:我們生活中說的“速度”是指什么?請舉例說明。
學(xué)生活動:帶著新問題閱讀課本相關(guān)內(nèi)容,前后四人交流討論,小組長綜合意見后發(fā)表見解。
教師活動:聆聽學(xué)生意見,分別做點評。指導(dǎo)學(xué)生觀察教材第16頁的汽車速度計的表盤,并通過下方的表格了解常見物體的速度,進一步引導(dǎo)學(xué)生得出“速率”等概念。
本節(jié)課學(xué)習的速度、平均速度、瞬時速度等概念是運動學(xué)最重要、最基本的核心概念,結(jié)合生活實例進行學(xué)習,學(xué)生能夠深刻體會這些概念的含義,厘清它們的區(qū)別與聯(lián)系。在自主建構(gòu)物理學(xué)概念的過程中,提升學(xué)科思維的品質(zhì)和學(xué)科核心素養(yǎng),進一步養(yǎng)成為終身發(fā)展服務(wù)的學(xué)習習慣和能力。
二、內(nèi)化物理實驗,掌握探究方法
新課程改革強調(diào)物理課程應(yīng)該有助于讓學(xué)生切身體驗科學(xué)探究的過程,了解科學(xué)研究的方法,同時增強學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力。這就要求物理教師改變在課堂上一味向?qū)W生灌輸事實與結(jié)論的教學(xué)模式,而是幫助學(xué)生把科學(xué)家探索自然界形成的思想方法內(nèi)化成個體的行為方式,掌握探究方法,發(fā)展關(guān)鍵能力。
近幾年由于現(xiàn)代科技的發(fā)展,物理實驗的考查方式也在不斷創(chuàng)新。其基本模式就是現(xiàn)場拍攝實驗場景,將照片呈現(xiàn)在考生面前,讓學(xué)生模擬進入實驗場景,身臨其境,最后進行實驗操作,體驗實驗情感。
以人教版必修2第七章《實驗:探究功與速度變化的關(guān)系》為例,在學(xué)生討論猜想的基礎(chǔ)上,根據(jù)需要測量的功以及速度設(shè)計出實驗方案,經(jīng)過實驗得出結(jié)論。但很多教師并沒有給學(xué)生思考這個看似簡單的探究實驗中可能出現(xiàn)的問題,如功的大小如何計算?怎樣提供可以測量且可以改變的作用力?是否需要平衡摩擦力?實驗成功的關(guān)鍵因素是什么?實驗存在哪些可能的誤差及其原因是什么?基于核心素養(yǎng)的物理教學(xué)要求發(fā)展學(xué)生的問題意識和探究能力,這就需要給予學(xué)生必要且充分的時間思考:如何更準確地測量作用力與位移這兩個做功的因素?教材第70頁提供的“由重物提供牽引力”與“由橡皮筋提供牽引力”這兩個案例各有什么優(yōu)點與缺點?能否利用實驗室現(xiàn)有的材料重新設(shè)計一種更優(yōu)的探究方案?教師只有不斷地反思、研究探究教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題,才能真正培養(yǎng)學(xué)生的探究能力,提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。
三、善用物理學(xué)史,體驗科學(xué)精神
高度決定視野,角度改變觀念。在實際教學(xué)過程中,由于過分追求考試成績,要花大量時間在訓(xùn)練解題上,因而忽視了學(xué)生對物理學(xué)史的體驗。學(xué)生也無法領(lǐng)略和體會物理核心概念的形成過程、科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的過程以及解決物理問題時遇到的一系列新問題,難以體驗研究過程中流露出來的科學(xué)態(tài)度與精神。為了讓物理學(xué)體現(xiàn)出基礎(chǔ)自然科學(xué)的特質(zhì),筆者認為可以深入挖掘教材中的科學(xué)史素材,通過有效提問,使學(xué)生把握好物理學(xué)科方法的來龍去脈以及物理思維方法的特色和傾向,體驗物理學(xué)探究過程中的科學(xué)態(tài)度與精神,有效提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。
例如,在教學(xué)《伽利略對自由落體運動的研究》這節(jié)課時,教師可以按照伽利略反駁亞里士多德的觀點精心設(shè)計題目。一方面讓學(xué)生可以從多個不同的視角、不同的側(cè)面描述看待科學(xué)史情節(jié);另一方面也可讓學(xué)生親身體驗科學(xué)探究的歷程,體會蘊含其中的科學(xué)思想方法和精神??茖W(xué)史家吳國盛認為,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)兒童對神奇的科學(xué)世界的向往。而在《行星的運動》一課中,教師深入了解其發(fā)展史之后,通過一系列有效引導(dǎo),使學(xué)生體驗到了從地心說到日心說,從開普勒三大定律到萬有引力定律的曲折發(fā)現(xiàn)過程,進而能正確認識追求真理的本質(zhì),深刻體驗了嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度。物理學(xué)發(fā)展的歷史,其實就是物理學(xué)基本觀念演變的歷史。另外,在《磁現(xiàn)象和磁場》一節(jié)中,教材介紹了奧斯特早先受康德提出的批判哲學(xué)的影響,萌生了自然界中各種運動形式之間存在著互相聯(lián)系并相互轉(zhuǎn)化的思想,但是他的實驗研究并非一帆風順。以上這些內(nèi)容經(jīng)過教師的改編,均可以作為倡導(dǎo)學(xué)生主動參與,培養(yǎng)學(xué)生搜集、鑒別、篩選、處理信息能力的資源。切實改變以往單純教教材內(nèi)容的機械、沉悶的狀況,真正做到用教材教,還原真實的物理研究歷史,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責任意識,逐步提升科學(xué)素養(yǎng)。
四、走進生活物理,解決現(xiàn)實問題
從物理走向生活,從生活走進物理。心理學(xué)家奧蘇貝爾(Ausubel)曾提出“認知結(jié)構(gòu)遷移理論”,該理論認為,一切有意義的學(xué)習都是在原有認知結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的,先前學(xué)習所獲得的新經(jīng)驗,通過影響原有認知結(jié)構(gòu)的有關(guān)特征影響新學(xué)習。而在以往的教學(xué)活動中,教師往往忽略了將物理知識和學(xué)生的生活實際相聯(lián)系,只是把物理知識簡單地復(fù)制給了學(xué)生,導(dǎo)致學(xué)生對學(xué)習物理索然無趣,學(xué)習方法也就剩下記記背背,物理學(xué)的知識與技能也無法有效遷移到實際生活生產(chǎn)中,更無法體驗探究的樂趣和科學(xué)精神。
物理課程標準在其基本理念中指出,高中物理課程應(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。理論知識應(yīng)當聯(lián)系實際,并在生活中加以應(yīng)用,實際生活也需要聯(lián)系物理知識加以驗證。聯(lián)系生活,從生活中找到學(xué)習的樂趣,讓學(xué)生真正成為自主學(xué)習的參與者,用學(xué)過的物理知識主動解釋和思考現(xiàn)實生活中存在的物理問題和情景,建構(gòu)新知識新經(jīng)驗,提升科學(xué)素養(yǎng)。物理知識本身就來源于生活情景和實踐活動,教師在核心素養(yǎng)視角下的物理課堂教學(xué)中,就應(yīng)該考慮將教學(xué)目標與學(xué)生的實際生活環(huán)境相結(jié)合,實現(xiàn)課內(nèi)知識與生活經(jīng)驗的統(tǒng)一,從而使自身認知結(jié)構(gòu)得到發(fā)展,遷移能力得到提升,最終幫助學(xué)生實現(xiàn)意義建構(gòu)的目標,養(yǎng)成終身發(fā)展的學(xué)習習慣,提升處理現(xiàn)實問題的意識和能力。
沒有物理素養(yǎng)的民族是愚昧的民族,讓學(xué)生走進生活物理,解決現(xiàn)實問題。核心素養(yǎng)視角下的物理教學(xué)是體現(xiàn)物理學(xué)課程價值的正途,這就要求廣大教師以提升學(xué)生核心素養(yǎng)為教學(xué)目標,依據(jù)新課改精神完善教學(xué)方式與方法,以核心概念引導(dǎo)課堂教學(xué),關(guān)注物理思想的內(nèi)化過程,用好教材,讓學(xué)生體驗科學(xué)態(tài)度與精神,創(chuàng)設(shè)有利于遷移能力培養(yǎng)與發(fā)展的現(xiàn)實情境問題,多方面、多維度培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。
(責任編輯易志毅)