高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中教學(xué)建議內(nèi)容的對比分析*

羅雁雁 黃樹清

(福建師范大學(xué)物理與能源學(xué)院 福建 福州 350108)

1 研究背景

2 新舊課標(biāo)教學(xué)建議對比分析

從整體上來看，2017版課標(biāo)用較長的篇幅給出教學(xué)建議，結(jié)構(gòu)更加清晰完整，內(nèi)容設(shè)置更具體、全面；列舉具體實(shí)施案例，對教學(xué)實(shí)施更有指導(dǎo)與操作性.將兩版課標(biāo)的教學(xué)建議內(nèi)容進(jìn)行梳理(圖1)發(fā)現(xiàn)：兩版課標(biāo)中教學(xué)建議均為4條，均比較關(guān)注“實(shí)驗(yàn)”“科學(xué)探究”“創(chuàng)設(shè)情境”“聯(lián)系社會實(shí)際”等內(nèi)容.但2017版教學(xué)建議穩(wěn)中有變，在2003版基礎(chǔ)上引入了新思想、新理念，是對2003版教學(xué)建議的進(jìn)一步整合、深化與創(chuàng)新.具體分析結(jié)果如下.

圖1 教學(xué)建議比較表

(1)凝練物理學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，關(guān)注學(xué)生發(fā)展

2017版教學(xué)建議提出“基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)確定教學(xué)的目標(biāo)和內(nèi)容”，提倡素養(yǎng)為本的物理教學(xué)，從三維目標(biāo)時代走向素養(yǎng)時代.分析發(fā)現(xiàn)，物理學(xué)科核心素養(yǎng)是三維目標(biāo)的整合與優(yōu)化，解決了三維目標(biāo)對物理學(xué)科自身特征表象力不強(qiáng)的問題，突出物理學(xué)科自身的內(nèi)涵特征，是對三維目標(biāo)的繼承、發(fā)展和超越.從三維目標(biāo)到核心素養(yǎng)，從側(cè)重教學(xué)過程中目標(biāo)是否達(dá)成向注重學(xué)生終身發(fā)展所需的必備品格與關(guān)鍵能力轉(zhuǎn)變，凸顯物理課程的育人功能.

相比于三維目標(biāo)在實(shí)際教學(xué)中未能被充分整合，即“過程與方法”未能充分落實(shí)，“情感、態(tài)度和價值觀”被形式化和虛化的現(xiàn)象，物理學(xué)科核心素養(yǎng)強(qiáng)調(diào)4大核心素養(yǎng)并不是彼此割裂的，而是彼此交織、互為補(bǔ)充的關(guān)系，其內(nèi)在聯(lián)系密切，如表1所示.

表1 物理核心素養(yǎng)之間的聯(lián)系

教學(xué)中要注重4大核心素養(yǎng)的互補(bǔ)與融合.例如，“自由落體運(yùn)動”可設(shè)計如下教學(xué)環(huán)節(jié)：一方面融入科學(xué)史，即亞里士多德與伽利略關(guān)于自由落體運(yùn)動跨時代的“辯論”，讓學(xué)生經(jīng)歷從亞里士多德“觀察加直覺”到伽利略以實(shí)驗(yàn)為武器的科學(xué)研究方法的發(fā)展過程，感悟科學(xué)家善于觀察生活現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)物理問題、勇于質(zhì)疑的科學(xué)精神；另一方面發(fā)揮科學(xué)探究在發(fā)展物理思維、建立物理概念和規(guī)律方面的作用.在牛頓管實(shí)驗(yàn)中，開展STSE教育，讓學(xué)生感受現(xiàn)代科技的力量，形成將信息技術(shù)運(yùn)用于物理學(xué)習(xí)中的觀念；同時也要讓學(xué)生經(jīng)歷伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)，領(lǐng)悟其提出問題→合理猜想→數(shù)學(xué)推理→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證→合理外推→得出結(jié)論的精密科學(xué)思維，利用斜面“沖淡”重力從而延長運(yùn)動時間、用水鐘計時的精巧實(shí)驗(yàn)方法.學(xué)生會驚嘆于即使是在科學(xué)落后的年代，科學(xué)家們驚人的物理實(shí)踐力.經(jīng)過一系列科學(xué)探究與物理模型的建構(gòu)，最終抽象出自由落體運(yùn)動的概念，使其內(nèi)化于自身知識體系中，而不僅僅停留在認(rèn)知層面.

可見，物理觀念的形成過程是學(xué)生發(fā)展科學(xué)思維和科學(xué)探究能力的過程，同時伴隨著對科學(xué)本質(zhì)和STSE的認(rèn)識不斷深化以及對科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感的認(rèn)識不斷加深[3].在教學(xué)中要使4大核心素養(yǎng)相互融合，相互助益，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展.

(2)重視科學(xué)能力的培養(yǎng)，深化信息技術(shù)運(yùn)用

2003版教學(xué)建議把第2條“提高科學(xué)探究的質(zhì)量，關(guān)注科學(xué)探究學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成”、第4條“突出物理學(xué)科特點(diǎn)，發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的作用”單獨(dú)作為兩部分，而2017版教學(xué)建議將這兩條進(jìn)行提煉、整合和深化，提出第3條“重視科學(xué)探究能力的培養(yǎng)和信息技術(shù)的應(yīng)用”.

響應(yīng)面法優(yōu)化山藥飲片多糖的提取條件……………………………………………………… 李 靜，操慶國，韓艷麗，凡軍民（118）

通過分析發(fā)現(xiàn)，2003版?zhèn)戎貜慕虒W(xué)實(shí)施維度進(jìn)行闡述，強(qiáng)調(diào)教師要根據(jù)科學(xué)探究的流程進(jìn)行教學(xué)活動，側(cè)重科學(xué)探究目標(biāo)的達(dá)成.因此，在實(shí)施過程中部分教師過于強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究的形式和結(jié)果導(dǎo)致對科學(xué)能力的培養(yǎng)停留在表層，并沒有真實(shí)促進(jìn)學(xué)生內(nèi)在品質(zhì)和能力的發(fā)展.2017版教學(xué)建議將“科學(xué)探究”的角色由“途徑”進(jìn)階為“能力”，指出完整的科學(xué)探究流程并不是學(xué)生學(xué)習(xí)的目標(biāo)，探究精神和科學(xué)能力培養(yǎng)才是最終目的；注重學(xué)生的需求和物理學(xué)教育功能相結(jié)合，重在知識的內(nèi)化、科學(xué)探究的方法和物理思維的培養(yǎng)，將科學(xué)探究過程推向了科學(xué)素養(yǎng)時代.

實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)科學(xué)探究能力的重要途徑.除了課堂的演示實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)，教師也可以作業(yè)為出發(fā)點(diǎn)，布置學(xué)生設(shè)計簡單的實(shí)驗(yàn).例如，在“重力與重心”一課中，學(xué)生設(shè)計出穩(wěn)度演示器，如圖2所示.在板上有3個用同樣質(zhì)地的紙板做成的均勻紙盒.當(dāng)3個紙盒豎立時支持面相同，重心高度不同，慢慢傾斜紙盒觀察到重心高的C紙盒最先倒下，A紙盒最后倒下，如圖2(a)所示；當(dāng)3個紙盒倒下后，3個紙盒重心高度相同而支持面不同，慢慢傾斜紙盒觀察到支持面最小的A紙盒先立起，C紙盒最后立起，如圖2(b)所示.從而得出結(jié)論：當(dāng)支持面相同時，重心越低穩(wěn)度越好；當(dāng)重心高度相同時，支持面越大穩(wěn)度越好.在此教具設(shè)計過程中，學(xué)生需熟練運(yùn)用控制變量法，掌握其思想本質(zhì)；需合理選取實(shí)驗(yàn)材料等.這不僅培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計能力和實(shí)踐動手能力，還可以提升學(xué)生科學(xué)探究的質(zhì)量和科學(xué)思維品質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識.

圖2 穩(wěn)度演示器

2017版教學(xué)建議中特別提出重視信息技術(shù)的應(yīng)用、信息技術(shù)與物理學(xué)習(xí)的融合.一方面，教師要擅于開發(fā)和應(yīng)用以信息技術(shù)為基礎(chǔ)的教學(xué)手段.例如，利用DIS系統(tǒng)探究牛頓第二定律、驗(yàn)證機(jī)械能守恒；利用幾何畫板探究合力與分力的關(guān)系；利用Flash動畫演示伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)等.另一方面，學(xué)生要形成利用信息技術(shù)解決物理學(xué)習(xí)問題的必備能力.學(xué)?？砷_發(fā)相應(yīng)的校本課程，如基于Ardunio單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究，學(xué)生可在此基礎(chǔ)上進(jìn)行編程設(shè)計實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、設(shè)計創(chuàng)意作品等；或開設(shè)文獻(xiàn)檢索課程，普及查閱相關(guān)國內(nèi)外文獻(xiàn)的方法，提高學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源的能力.

信息素養(yǎng)的提升是科學(xué)探究能力培養(yǎng)的重要內(nèi)容.教學(xué)中要將信息技術(shù)與課堂教學(xué)有效整合，使信息技術(shù)更好地服務(wù)教學(xué)，從而促進(jìn)物理教學(xué)開放程度，豐富現(xiàn)有教學(xué)形式，改變學(xué)生學(xué)習(xí)方式，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力和實(shí)踐能力.

(3)重視情境的創(chuàng)設(shè)，使學(xué)科生活化

兩版教學(xué)建議中皆在科學(xué)探究部分提到通過創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生提煉科學(xué)問題.但在2017版教學(xué)建議中將情境創(chuàng)設(shè)單獨(dú)剝離出來成為獨(dú)立主題，突出情境創(chuàng)設(shè)在物理概念的建立、物理規(guī)律的探究、應(yīng)用物理知識解決具體問題模塊中的重要作用.通過分析發(fā)現(xiàn)，2003版中第3條“使物理貼近學(xué)生生活、聯(lián)系社會實(shí)際 ”中指出通過家庭、學(xué)校、社會等學(xué)生感興趣的物理問題進(jìn)行教學(xué)，其本質(zhì)也是創(chuàng)設(shè)情境進(jìn)行物理教學(xué)，加強(qiáng)物理與生活的聯(lián)系.可見，2017版教學(xué)建議將2003版中的第3條進(jìn)行整合，強(qiáng)調(diào)通過創(chuàng)設(shè)問題情境，將物理與生活聯(lián)系起來.

現(xiàn)象是物理學(xué)根源，來源于生活現(xiàn)象中真實(shí)而具體的情境是學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展的重要資源平臺.應(yīng)該讓學(xué)生認(rèn)識到物理并不是一個冷冰冰的學(xué)科，不只有計算、推理、習(xí)題等，它更像是記錄生活變化的百寶書，推動科技發(fā)展的馬達(dá)，探索神秘宇宙的鑰匙，認(rèn)識世界的敲門磚.物理生長于生活的方方面面，要從生活現(xiàn)象中積累創(chuàng)設(shè)情境的素材，讓物理在教學(xué)匯中煥發(fā)生命活力，增強(qiáng)物理學(xué)習(xí)的生活性、立體感.

實(shí)際的STSE問題和物理科學(xué)史實(shí)等都能提供有真實(shí)有價值的情境素材，為學(xué)生物理素養(yǎng)的發(fā)展提供真實(shí)的表現(xiàn)機(jī)會.例如，在“向心力與向心加速度”教學(xué)中，通過生活現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)一系列情境，如表2所示，抽象出物體做圓周運(yùn)動的模型，運(yùn)用物理知識與科學(xué)思維方法分析、概括出共同點(diǎn)，從而抽象出向心力的概念.

表2 “向心力與向心加速度”情境創(chuàng)設(shè)實(shí)例

同時，情境創(chuàng)設(shè)的素材選取也需斟酌，既要貼近生活，也要有利于實(shí)際教學(xué)，而不是為了實(shí)現(xiàn)生活化教學(xué)而造成素材的堆砌，或者出現(xiàn)無效素材.在本例中素材的選取是經(jīng)過精挑細(xì)選的，在課堂引入部分設(shè)置高腳杯搬運(yùn)乒乓球小游戲，引發(fā)學(xué)生思考“為什么高速運(yùn)轉(zhuǎn)的乒乓球才不會掉下”，激發(fā)學(xué)生繼續(xù)探究的欲望.同時此例是重力和彈力的合力提供向心力，另兩例中向心力的來源則分別是彈力和靜摩擦力.通過對3種向心力不同來源的例子“同中求異”“異中求同”，找出共同點(diǎn)，從本質(zhì)上理解向心力是按效果來命名的一種等效力.這樣的情境創(chuàng)設(shè)讓學(xué)生自然體驗(yàn)到“物理即生活、生活即物理”的理念，糾正學(xué)生“物理學(xué)就是一些演算”的錯誤認(rèn)識，感悟到物理是一個有生命、有活力、有“人間煙火味”的學(xué)科.

(4)凸顯問題式教學(xué)，增強(qiáng)物理實(shí)踐力

“通過問題解決促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成”是2017年版的新增內(nèi)容.可見，新課標(biāo)更加重視運(yùn)用物理知識解決問題的能力，強(qiáng)調(diào)在解決問題中進(jìn)一步提高探究能力、實(shí)踐意識、養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度，促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的形成.

問題解決是問題式教學(xué)的核心.通過分析，筆者認(rèn)為該部分內(nèi)容主要從抽象問題和原始物理問題兩部分進(jìn)行闡述.教科書、教參和各種輔導(dǎo)書中的例題、習(xí)題絕大多數(shù)屬于抽象問題[4].原始物理問題則指自然界及社會生活、生產(chǎn)中客觀存在且未被加工的物理問題[5].在物理教學(xué)中，要將原始物理問題與物理習(xí)題相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生將原始物理問題經(jīng)過一系列處理轉(zhuǎn)化為抽象問題(圖3)，繼而運(yùn)用物理知識解決問題的能力.

圖3 原始物理問題解決模式

原始物理問題的編制可從教科書的插圖獲得靈感.例如“機(jī)械功”一課中的插圖(圖4)就可設(shè)計一簡單原始物理問題：一位果農(nóng)將蘋果筐挑起來大約做了多少功？引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)原始物理問題解決模式抽象出物理模型(圖5)，繼而運(yùn)用物理知識和數(shù)學(xué)工具解決問題.顯然，問題是簡單的，所建立的物理模型也是極簡單的.但就是這樣最真實(shí)簡單的問題卻易活躍學(xué)生多方面思維.學(xué)生需對生活有一定感知能力，能估算農(nóng)夫的身高、重心上升的高度兩筐蘋果的重量等.而在日常教學(xué)中往往會發(fā)現(xiàn)學(xué)生對一個蘋果的重量、一斤有多重是沒有概念的.這樣的原始物理問題基于生活常識，需學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)從而建立精確的物理模型解決問題.在教學(xué)中有利于培養(yǎng)學(xué)生在生活中善于觀察與實(shí)踐，從而獲得對生活事物真實(shí)感受的意識.

圖4 果農(nóng)挑蘋果

圖5 果農(nóng)挑蘋果的物理模型

習(xí)題也是原始物理問題編制的有效素材，有些習(xí)題還原成原始物理問題能增強(qiáng)教學(xué)效果.例如“平拋運(yùn)動”一課中的例題：一架裝載救災(zāi)物資的飛機(jī)，在距地面500 m的高處，以80 m/s的水平速度飛行.為了使救援物資準(zhǔn)確地投中地面目標(biāo)，飛行員應(yīng)在距目標(biāo)水平距離多遠(yuǎn)的地方投出物資？可設(shè)計成如下問題：在一個被洪水圍困的孤島上，群眾正等待著救援.如果讓你駕駛飛機(jī)在水平飛行過程中投放物資，怎樣做才能將物資準(zhǔn)確投放到指定地點(diǎn)呢？并制作Flash動畫(圖6)，讓學(xué)生進(jìn)行小游戲.游戲后教師引導(dǎo)學(xué)生把飛機(jī)投放物資這一具體問題轉(zhuǎn)化為物理模型，從而引出平拋運(yùn)動概念.這樣的問題設(shè)置將原本較枯燥的習(xí)題改造成小游戲，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在解決問題中搜集資料、主動思考，達(dá)到激發(fā)學(xué)生思維的目的.

圖6 投放物資小游戲

因此，在教學(xué)中要合理編制問題，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用在物理課程中所形成的物理觀念和科學(xué)思維建立與問題相關(guān)的知識結(jié)構(gòu)，分析解決生活中問題的能力，通過一個個具體問題的解決，促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成.

3 結(jié)束語

此次教學(xué)建議的修訂，充分體現(xiàn)了從三維目標(biāo)走向核心素養(yǎng).要將培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)落實(shí)到實(shí)處，還需通過物理教學(xué)，教學(xué)工作者要把課程標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)、理念和要求，教材的教學(xué)內(nèi)容和所體現(xiàn)的教學(xué)方法轉(zhuǎn)化為符合自身特點(diǎn)的教學(xué)設(shè)計，將教學(xué)設(shè)計有效實(shí)施，從而有效地提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，落實(shí)立德樹人根本任務(wù).