提升中學(xué)物理教師學(xué)科核心素養(yǎng)的幾點建議

摘要：文章認(rèn)為，提升中學(xué)物理教師的物理學(xué)科核心素養(yǎng)是必要的和迫切的，為達(dá)到此目標(biāo)，教師應(yīng)做到以下四點：鞏固并拓展自身的物理知識體系;提升自身的應(yīng)用數(shù)學(xué)和計算機(jī)知識的能力水平;提升教師自身的科學(xué)實驗素養(yǎng);提升教師自身的分析和解決物理問題的能力.針對這幾點，筆者結(jié)合個人的經(jīng)歷，在文中也談了一點自己的體會.

關(guān)鍵詞：物理教師;自身;核心素養(yǎng);實驗;物理問題

文章編號：1008-4134（2019）20-0062中圖分類號：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

作者簡介：唐星（1979-），男，浙江紹興人，本科，中學(xué)一級教師，研究方向：初中物理教學(xué).

隨著高中新課標(biāo)的發(fā)布，物理學(xué)科核心素養(yǎng)概念進(jìn)入了物理教師們的視界.物理學(xué)科核心素養(yǎng)包括以下四個方面：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[1].這四個方面是相互聯(lián)系，共同發(fā)展的.

中學(xué)物理教師主要通過精心設(shè)計課堂，運用演示、實驗、提問和練習(xí)等多種方式提升中學(xué)生的觀察、思辨和邏輯推理等各項能力，逐步培養(yǎng)和提升中學(xué)生的物理核心素養(yǎng).目前，已經(jīng)有大量的文章對這方面進(jìn)行了深入、細(xì)致的研究，提出了很多合理化的建議和舉措，有力地推動了中學(xué)物理教育事業(yè)的發(fā)展.但是，筆者認(rèn)為，肩負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)重任的教師，如何提升自身的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，是值得研究的問題.

1提升教師物理核心素養(yǎng)的必要性和迫切性

1.1對于教師個體的必要性

近二十年來，隨著國家對中學(xué)物理教育改革的深入，中學(xué)物理教材也在不斷地朝著培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的方向調(diào)整，對中學(xué)物理教師的學(xué)科核心素養(yǎng)要求也相應(yīng)地水漲船高.當(dāng)代的中學(xué)物理教育不可能再像以往那樣，僅憑借著教師的半分記憶和半分經(jīng)驗就能輕松應(yīng)付.中學(xué)物理教師自身若沒有堅實的物理核心素養(yǎng)，既無法培養(yǎng)學(xué)生，也無法應(yīng)對不斷升級的教學(xué)要求.在可見的未來的中學(xué)物理教育中，持續(xù)的變革一定會將固步自封、不思進(jìn)取的物理教師邊緣化，甚至淘汰.因此，中學(xué)物理教師提升自身的學(xué)科核心素養(yǎng)是必須的.

1.2社會需求的迫切性

科技的飛速發(fā)展已導(dǎo)致新時代多媒體對社會人的多元導(dǎo)向，從傳統(tǒng)媒體到新媒體，從視頻到文章、微博、微信公眾號和自媒體等都對個體產(chǎn)生了廣泛而深遠(yuǎn)的影響.在這個信息爆炸的時代，沒有人在所有方面無所不知，人人都有知識的盲區(qū)，因此人人也都有上當(dāng)受騙的可能.我們常用“腦殘粉”“智商稅”等詞匯來形容那些被表面華美粉飾其低劣本質(zhì)所欺騙的人和事.只有具備獨立意識的且富有邏輯和科學(xué)思辨能力的人才能夠洞察各種謊言，最大限度地避免被欺騙，最大限度地避免個人和社會利益的損失，同時自覺自愿地和各種謠言、各種封建迷信活動作斗爭等等.這也正是社會對傳播辯證唯物主義世界觀和方法論的主力軍——中學(xué)物理教師自身應(yīng)具備堅實的科學(xué)核心素養(yǎng)的迫切要求！

2對提升教師物理核心素養(yǎng)的幾點建議

筆者建議，對應(yīng)于物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)中的物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任這四個方面，教師應(yīng)做到如下四點：一是鞏固并拓展自身的物理知識體系;二是提升自身的應(yīng)用數(shù)學(xué)和計算機(jī)知識的能力水平;三是提升自身的科學(xué)實驗素養(yǎng);四是提升自身的分析和解決物理問題的能力.

2.1鞏固并拓展自身的物理知識體系

物理知識是物理核心素養(yǎng)的根基，缺乏基本的物理知識，則物理核心素養(yǎng)無從談起，越有扎實的物理知識則越可能塑造出較高的核心素養(yǎng).中學(xué)物理教師應(yīng)該適當(dāng)?shù)刂刈x大學(xué)物理教材，在自身原有知識體系的基礎(chǔ)上盡可能地拓展自己的物理知識領(lǐng)域，深化和完善自身的知識結(jié)構(gòu)，提升自己分析和解決問題的能力.

當(dāng)中學(xué)物理教師遇到“懸而未決”的物理問題時，筆者認(rèn)為首先應(yīng)“選讀”大學(xué)物理教材.所謂“選讀”即教師“有選擇地學(xué)習(xí)和閱讀”大學(xué)教材中與此物理問題有關(guān)的章節(jié).很多問題，以中學(xué)生的認(rèn)知水平，中學(xué)教材中只能一筆帶過或者根本不予討論，但在大學(xué)物理教材中卻有詳細(xì)的解答.

筆者對此深有體會.比如初中物理中關(guān)于水中魚的虛像的具體位置，其實不少同行都不太清楚.筆者通過“知網(wǎng)”查找資料時發(fā)現(xiàn)至今已有不少教師研究過這一問題，但得到的結(jié)論大多不夠明朗，未能準(zhǔn)確地指出虛像所在的位置.后來筆者翻閱了姚啟鈞的《光學(xué)教程》[2]中第三章“光在平面界面上的反射和折射光學(xué)纖維”部分，沒想到有了意外的發(fā)現(xiàn)！原來，這一長期困擾初中物理教師的問題在該教材中早已有解答.教材中既有詳盡的推導(dǎo)步驟，又有虛像點橫、縱坐標(biāo)的表達(dá)式.若利用Excel工具計算出坐標(biāo)的數(shù)值并作圖，不同視角下虛像點的具體位置即刻呈現(xiàn).

因此，中學(xué)教師應(yīng)主動復(fù)習(xí)大學(xué)教材，查找所遇到的物理問題在大學(xué)教材中是否已經(jīng)被解決，又是否可以在已有知識的基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的探究.這種“選讀”大學(xué)物理教材的方法能高效地拓展自身目前的知識體系，提升自身的物理學(xué)科核心素養(yǎng).

2.2提升自身的應(yīng)用數(shù)學(xué)和計算機(jī)知識的能力水平

前段時間，筆者所在的一個QQ群里有教師提問：用一個動滑輪勻速提升同一重物（不計繩重和摩擦），若拉力方向是斜向上的，則拉力大小相比于豎直方向時會變大，此時動滑輪的機(jī)械效率如何變化？問題提出后，引發(fā)眾人長時間的爭論，意見始終未能統(tǒng)一.直到有一位水平頗見功底的高中教師貼出他的數(shù)學(xué)論證過程和機(jī)械效率不變的結(jié)果后，群內(nèi)才再無異議.

筆者不禁想起一句在物理教師群體中相當(dāng)“經(jīng)典”的段子：高中物理教師常對學(xué)生說：“你們初中老師根本不懂物理”，到了大學(xué)物理教師口中則改成“你們高中老師不懂物理”.這句看似夸張的話，描述的卻是事實：高中教師對物理的理解強(qiáng)于初中教師，而大學(xué)教師又遠(yuǎn)強(qiáng)于中學(xué)教師.導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因，很大程度在于各級物理教師在數(shù)學(xué)能力上的巨大差異.中學(xué)教師定量計算物理問題時所運用的數(shù)學(xué)工具僅局限于少量的初等數(shù)學(xué)，極少用到高等數(shù)學(xué)知識.這種數(shù)學(xué)知識與能力上的欠缺也時常導(dǎo)致中學(xué)教師只能定性地討論某些物理問題.若教師無法對某一物理問題進(jìn)行定量的分析，那么他對該問題的認(rèn)知一定是不全面和不徹底的，甚至可能是錯誤的.

另外，隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機(jī)強(qiáng)大的計算能力在大量物理問題的分析和求解中，可以給研究者（包括中學(xué)物理教師）以很大的助力.許多物理問題在目前人力的范圍內(nèi)根本沒有解析解，或者其級數(shù)解非常冗長而復(fù)雜，但借助于計算機(jī)，人們卻可輕松地求解和表達(dá)，得到精確的結(jié)果和明確的圖像.計算機(jī)強(qiáng)大的運算和作圖能力既能極大地提高研究者分析和解決問題的能力，也能極大地降低研究者和讀者理解抽象問題的難度.

這里仍以本人所做水中魚的虛像位置研究為例[3]，通過查閱前人所寫大部分文獻(xiàn)可知：像在魚的右上方（人眼在魚右側(cè)觀察），且隨著視角（即折射角）的變大，像向上同時向右移動.顯然，多數(shù)人對于水中魚的虛像位置的認(rèn)識仍處于定性的階段.

于是筆者想到先利用三角函數(shù)求出水下某物點的像點的位置表達(dá)式，然后借助于Excel軟件強(qiáng)大的計算功能計算出不同視角下像點的精確坐標(biāo)，最終作出像點隨視角的變化軌跡圖.至此，水中魚的虛像位置問題得以解決，大家的認(rèn)識也得到了澄清.由此可見，只有當(dāng)教師能從定量上解決問題時，教師自己才算是真正地“懂”了這個問題.

物理教師應(yīng)用數(shù)學(xué)知識和計算機(jī)技術(shù)的能力很大程度地決定了他分析和解決物理問題的能力，同時也決定了他自身的這部分學(xué)科核心素養(yǎng).

2.3提升教師自身的科學(xué)實驗素養(yǎng)

物理是一門實驗科學(xué)，實驗是物理之本，所有的猜想和理論終須通過實驗來證實或證偽.

在物理探究的過程中，科研工作者通常需要不斷調(diào)節(jié)、改善實驗器材，反復(fù)不斷地觀察實驗現(xiàn)象，不厭其煩地進(jìn)行多組可重復(fù)的數(shù)據(jù)測量.這種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、一絲不茍的科學(xué)態(tài)度也正是在這一次次反復(fù)實驗中得以形成的.因此，作為傳播和培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、實事求是的科學(xué)態(tài)度的物理教師本人，首先要端正自己對待物理實驗的態(tài)度，加強(qiáng)自己的實驗操作能力，提高在實驗中的觀察能力、分析能力和解決問題的能力，在實驗操作和探索中切實提升自己的實驗素養(yǎng).

2.3.1教師需能夠熟練地操作教材中的絕大部分演示實驗

只有親自操作實驗，教師本人才能發(fā)現(xiàn)實驗中需要注意的若干問題，才能更有把握地完成實驗，才能更深刻地理解實驗的教學(xué)目的.

筆者曾在新授課中演示“體驗大氣壓強(qiáng)的存在”實驗（蘇科版八年級下冊“活動10.6”）.這是個操作難度不大的演示實驗，但要想成功地演示該實驗，又需要注意以下幾點：

（1）易拉罐中的少量水應(yīng)加熱到沸騰，直到灌口冒出大量的白霧.這說明水蒸氣已基本將罐內(nèi)的空氣排出;

（2）在繼續(xù)加熱的情況下，在拉環(huán)口放置一枚1元硬幣，再在其上蓋上有粘性的面團(tuán)（橡皮泥會在高溫下熔化，不建議使用）.硬幣支撐著面團(tuán)不掉入罐中，有粘性的面團(tuán)可以將拉環(huán)口完全密封;

（3）然后撤去酒精燈，易拉罐于原處靜置，等待實驗現(xiàn)象的發(fā)生.（不建議初次實驗將易拉罐投入水中，這會對學(xué)生理解實驗現(xiàn)象造成干擾.）

課前，筆者在辦公室數(shù)次操作均能成功，并且動作熟練快捷，自認(rèn)為對實驗中的相關(guān)細(xì)節(jié)已經(jīng)足夠熟悉，自信演示該實驗應(yīng)該十拿九穩(wěn).果然，第一節(jié)課上成功地演示了兩次.緊接著的第二節(jié)課，筆者依然按慣例操作.第一次實驗失敗;立即進(jìn)行第二次實驗，又失敗;筆者調(diào)整心態(tài)，讓自己冷靜下來再做實驗，但第三次仍然失敗了！課后筆者思索再三，尋找失敗原因，終于發(fā)現(xiàn)面團(tuán)在第二節(jié)課已經(jīng)變干，使得密封效果不佳，從而導(dǎo)致實驗失敗.這次實驗失敗的經(jīng)歷給筆者留下了深刻的印象，此后準(zhǔn)備演示實驗時筆者都會更加謹(jǐn)慎細(xì)致.

教師必須意識到，在每一個物理實驗中都有大量的細(xì)節(jié)需要我們注意，這些細(xì)節(jié)中，有的對實驗現(xiàn)象有著重要的影響;有的對實驗成敗有著決定作用;有的甚至關(guān)系到人身安全！

教師在動手操作物理實驗的過程中還能獲得大量的個人體驗，真切地體會到物理定律的正確性、嚴(yán)謹(jǐn)性和適用條件，能親身感受到誤差產(chǎn)生的原因等.這些都在潛移默化中培養(yǎng)了教師本人的實驗科學(xué)素養(yǎng).不能在物理實驗上認(rèn)真鉆研，很難說具備堅實的學(xué)科核心素養(yǎng).

筆者曾經(jīng)為了觀察驗證裸眼在水下看水上物體的視覺效果[4]，端著高倍放大鏡躺在水中泡了一個多小時，切身感受到實驗的艱辛和科學(xué)發(fā)現(xiàn)的偉大.

2.3.2教師應(yīng)主動地對教材上的演示實驗進(jìn)行改進(jìn)

眾所周知，教材的編寫是一項極其耗費時間和精力的工作，編者們有大量的細(xì)節(jié)問題需要考慮和仔細(xì)研究.然而百密一疏，教材的編寫過程難免出現(xiàn)疏漏，總會有部分問題考慮得不夠完善，在物理演示實驗方面也是如此.這時教師可以主動地發(fā)揮個人才智去改進(jìn)教材中的已有實驗，在不影響實驗教學(xué)目標(biāo)的情況下，降低實驗操作的難度，凸顯實驗現(xiàn)象，減小實驗誤差等.這需要教師全方位地調(diào)動自身的物理知識、創(chuàng)造力和動手能力，同時為提升自己的綜合能力和學(xué)科核心素養(yǎng)提供一個鍛煉機(jī)會.其實知網(wǎng)上闡述改進(jìn)演示實驗的文章已有很多，查閱這些文獻(xiàn)可以為教師提供一些靈感.筆者在此不再贅述.

筆者有一孔之見，目前以多媒體技術(shù)為載體的多種教學(xué)手段已在課堂教學(xué)中大量使用，如PPT、Flash動畫、微課等，它們確實能顯著地提高教學(xué)效率，但是教學(xué)質(zhì)量呢？一個不爭的事實是，不少教師幾乎完全用圖片、動畫或演示視頻等方式代替實物實驗來進(jìn)行教學(xué).平心而論，以實驗對教師和學(xué)生物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)的重要性而言，這種快節(jié)奏的平面影視化的實驗教學(xué)方式就像看一場并不精彩的電影，浮于淺表，甚至過目即忘.這不僅嚴(yán)重削弱了物理學(xué)科的實驗特質(zhì)，更與物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)方針背道而馳.筆者不否定多媒體教學(xué)的“高效”，但考慮到教學(xué)質(zhì)量時，教師還是應(yīng)酌情、審慎地使用這些平面媒體，力爭做到揚其長而避其短！

2.4提升教師自身的分析和解決物理問題的能力

物理教師常常認(rèn)為分析和解決物理問題的能力就是解題（包括答疑）能力，而提升解題能力的方法就是大量做題.這種觀念是狹隘的.誠然解題能力是物理教師不可或缺的重要能力之一，但是教師也必須清醒地認(rèn)識到，與試題所關(guān)聯(lián)的所有物理知識總是局限于教材或考綱的范圍內(nèi)，盡管大量解題確實能提升教師的知識應(yīng)用能力，但由于所應(yīng)用的知識有限，所研究的對象范圍有限，解題對于提升教師的分析和解決實際問題的能力方面作用也有限.單純的解題練習(xí)并不能有效地拓展教師自身的知識體系，教師對于物理問題的理解仍處于較低層次.

教師必須意識到分析和解決物理問題的能力是項綜合能力，它與教師的物理核心素養(yǎng)密切相關(guān).那么，究竟該如何提高這項綜合能力呢？筆者認(rèn)為，主動研究、積極撰寫學(xué)術(shù)論文是提升教師自身的分析和解決物理問題能力的最有效途徑.

物理教師可能在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)新的方法、新的設(shè)想和新的見解，但更多的時候是發(fā)現(xiàn)新的問題.此時教師既不能止步于這些零散的心得，也不能無視出現(xiàn)的問題繞道而行，而是應(yīng)該努力更進(jìn)一步——或?qū)⑦@零散的心得系統(tǒng)化，寫成文章;或主動地向別人請教，查閱資料，在分析與思考后努力解決問題，并將研究的思路述諸筆端，記下自己心路的歷程.

文章寫好后，向正規(guī)期刊投稿是個不錯的選擇.一方面，可以讓更多的專家對本文審稿，看看自己的見解是否正確，是否仍有不足;另一方面，若能有幸發(fā)表，能為祖國的教育事業(yè)貢獻(xiàn)出自己的一丁點小小的能量，也是一件頗令人自豪的事情.

教師可以先通過知網(wǎng)進(jìn)行檢索，查詢自己的“新知”是否已被其他作者撰文發(fā)表.若“新知”已成“舊聞”（被發(fā)表），這種情況其實較為常見，那么也不必過于懊惱，而是應(yīng)該借此機(jī)會研習(xí)前人的成果.若“新知”還未被“搶注”，那么接下來便可以進(jìn)入正式論文的撰寫階段.首先，通常僅僅一個“想法”的內(nèi)容略顯單薄，很難寫成一篇數(shù)千字的文章.這就促使教師繼續(xù)思考，是否可以再增加幾個相關(guān)的“想法”，使諸“想法”系統(tǒng)化，或者將這個“想法”應(yīng)用于更廣闊的范圍.其次，文章的寫作過程中可能需要用到新的數(shù)學(xué)手段、新的計算軟件來算出具體的數(shù)據(jù)并繪制圖像，或需要制作新的實驗器材、設(shè)計新的實驗方案等等.再次，論文的寫作既需要論證嚴(yán)密、邏輯清晰，又需要用詞準(zhǔn)確、行文簡潔.由此可見，論文的撰寫過程不僅可以拓展教師的知識結(jié)構(gòu)，提升教師應(yīng)用數(shù)學(xué)和計算機(jī)知識的水平，還可以提升教師的科學(xué)實驗素養(yǎng)，鍛煉教師的邏輯思維能力，從而全面地提升教師的分析和解決物理問題的能力.

筆者在撰寫文獻(xiàn)[3]時曾通過閱讀文獻(xiàn)，了解到關(guān)于水中魚的虛像位置的已有研究狀況;此后為了推導(dǎo)出像點的表達(dá)式，本人復(fù)習(xí)了相關(guān)的三角函數(shù)知識;同時，為了計算像點的坐標(biāo)及繪制圖像，本人又學(xué)習(xí)了Excel軟件和幾何畫板的相應(yīng)功能.這些經(jīng)歷讓筆者深刻地體會到，撰寫物理學(xué)術(shù)論文的確能有效地提高教師的分析和解決物理問題能力.當(dāng)教師的論文寫作成為一種習(xí)慣時，其自身的物理核心素養(yǎng)勢必會得到顯著的提升.

筆者曾通過知網(wǎng)檢索到江蘇及南京數(shù)所典型高中的所有教師在正規(guī)期刊上發(fā)表論文的累計數(shù)量（截至2019年2月），見表1，并附上2018年南京幾所高中的中考錄取分?jǐn)?shù)線.

以上數(shù)據(jù)僅供參考，每個人可能都會有自己的看法，見仁見智.筆者則認(rèn)為，名校之所以為“名”校，不僅在于其優(yōu)秀的生源基礎(chǔ)，還在于其教師不可低估的主導(dǎo)作用.常言說得好：教師成就學(xué)生，學(xué)生成就教師.

3結(jié)束語

教書育人，素質(zhì)為本.中學(xué)物理教學(xué)的重點目標(biāo)之一就在于培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)核心素養(yǎng).然學(xué)高方可為師，身體力行，方可作范.筆者在自己多年的教學(xué)經(jīng)歷中，深切地感受到教師自身良好的學(xué)科素養(yǎng)對于培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的重要性.提升教師自身的學(xué)科核心素養(yǎng)不僅是對教師本人的要求，更是學(xué)生、學(xué)校和社會對教師的殷切訴求.物理教師只有不斷地鞏固并拓展自身的知識體系，才能擁有豐富的物理觀念和物理思維;只有積極地開展實驗教學(xué)和實驗探究，主動地對日常教學(xué)、生活過程中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行思考和分析，并利用所需的數(shù)學(xué)和計算機(jī)工具進(jìn)行撰文研究，才能培養(yǎng)自身的科學(xué)探究精神，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度，增強(qiáng)教師職業(yè)的使命感與責(zé)任感，進(jìn)而全面提升自身的學(xué)科核心素養(yǎng).

需要警惕的是，教學(xué)本是以教授知識為主，以教學(xué)方法為輔.我們在重視教學(xué)經(jīng)驗積累的同時，不能忽視知識這個根本.在不斷地完善教學(xué)方法的同時，教師本人的知識體系也需要不斷地完善、更新乃至創(chuàng)新.若過多地追求教學(xué)方法的創(chuàng)新而忽視教師本人知識體系的鞏固、完善和更新，這是舍本逐末的做法，這對全面提升廣大師生的學(xué)科核心素養(yǎng)無疑是有害的.

筆者才疏學(xué)淺，上文所提建議和意見是基于本人粗淺的教學(xué)經(jīng)驗和有限的論文寫作經(jīng)歷的幾點個人感悟，屬片面之言.筆者逞筆撰寫此文的目的旨在與同行們探討，為提升廣大師生的物理核心素養(yǎng)這個大家共同的目標(biāo)獻(xiàn)計獻(xiàn)策，盡一份自己的微薄之力.

參考文獻(xiàn)：

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[3]唐星，邵云.利用Excel工具求水中魚的虛像的準(zhǔn)確位置[J].物理教師，2018，39（5）：73-74.

[4]唐星，邵云.岸上物體經(jīng)水面折射成像的位置分析[J].物理教師，2019，40（3）：68-71.

（收稿日期：2019-06-16）