基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的學科教室建設及應用的實踐與研究

劉 欽

(桐鄉(xiāng)市高級中學 浙江 嘉興 314500)

1 基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的學科教室建設背景

(1)時代的發(fā)展呼吁核心素養(yǎng)

在全球化和信息化的背景下，以往傳統(tǒng)意義上的只為學習知識和技能的教育已不符合時代的要求.在新的歷史條件下，為了學生自身的發(fā)展，并能更好地適應社會發(fā)展的要求，各國紛紛提出核心素養(yǎng)概念.在此背景下，我國也提出了核心素養(yǎng)體系.2015年10月教育部下發(fā)了《普通高中物理課程標準修訂稿》提出物理核心素養(yǎng).指出：物理核心素養(yǎng)是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關鍵能力，是學生通過物理學習內化的帶有物理學科特性的品質，是學生科學素養(yǎng)的關鍵成分，主要由“物理觀念”“科學思維”“實驗探究”“科學態(tài)度與責任”等4個方面的要素構成.

(2)傳統(tǒng)教室在培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)方面存在缺陷和不足

物理核心素養(yǎng)的本質要實現(xiàn)物理學科的教育功能，現(xiàn)在物理課堂更多地側重教學功能，不利于物理學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng).現(xiàn)有傳統(tǒng)教室結構簡單，功能單一.傳統(tǒng)教室不具有學科特色，學生在教室感受不到物理學習的氛圍和環(huán)境，缺乏對物理學科的了解和學習興趣.實驗是科學探究、科學思維和科學態(tài)度與責任獲得的重要途徑和手段.目前教學中普遍存在實驗開設不足的現(xiàn)象.學生獲取物理知識途徑單一，主要靠教師講授，缺失其他重要的學習途徑，不利于批判性思維的發(fā)展.

(3)學科教室有利于核心素養(yǎng)的培養(yǎng)

核心素養(yǎng)培養(yǎng)的主要場所在課堂，建立物理學科教室，就是基于核心素養(yǎng)，以理性思維和實踐創(chuàng)新為主線，審視物理學科價值，創(chuàng)建一個集上課、實驗、閱讀、展示和評價為一體的立體物理課堂.它集物理學科知識、物理學科資源、開放的實驗平臺及以小組為單位的課堂教學為一體，將知識、技能、方法和科學態(tài)度、科學精神進行有機結合.它為學生創(chuàng)設了物理特質的學習環(huán)境，提供了全面的教學資源和靈活的學習方式，學科教室更能發(fā)揮學科的教育功能，從而有利于核心素養(yǎng)的培養(yǎng).

(4)學科教室是新課改的必然要求

隨著學科核心素養(yǎng)及新課程標準的推出，我省率先進行普通高中課改，核心理念是給學生更多的選擇權.走班教學是實現(xiàn)學科課程選擇性的途徑之一.在此背景下，教室的結構和功能也應該與選擇性相匹配，學習環(huán)境的價值和功能日益顯得重要，如何滿足學生個性發(fā)展的需求，如何改變目前較為單一的學習方式.所以，建立學科教室順理成章.

2 基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的學科教室創(chuàng)建

建立物理學科教室，就是以核心素養(yǎng)培養(yǎng)為目的，將物理教學的資源有機整合成適合物理學習的環(huán)境.既要創(chuàng)造物理學習的環(huán)境和氛圍，也要具備開展各種物理教學模式的軟硬件條件.根據(jù)我校已有的條件，同時參考其他學校物理學科教室的布置，筆者對已有的數(shù)字化實驗室進行改造，創(chuàng)建了具有我校特色的學科教室.如圖1所示，把學科教室設置了以下區(qū)塊：核心學習區(qū)、實驗器材準備區(qū)、學科書架、亮點展示區(qū)，多功能辦公區(qū)、背景墻.背景墻的部分圖片如圖2所示.

圖1 黑板和電子白板

(a)

(b)

(c)

學科教室的建設要以學生為中心開展，以學生的學習活動而設定.核心學習區(qū)是上課時學生主要的學習場地，由兩排長桌子構成.桌上放置教學電腦，具備信息化、數(shù)字化的教學條件；同時也是實驗臺，方便學生隨時開展實驗.核心學習區(qū)采用小組學習模式，4人一組.這就克服了原有教室座位放置的不便，有利于學生交流、小組討論的開展，有助于合作意識的培養(yǎng).亮點展示區(qū)可以實現(xiàn)學生個性化布置，展示區(qū)的內容依據(jù)實際情形由學生不定期更換.在學科書架區(qū)擺放物理學科相關書籍，與圖書館聯(lián)系后，將圖書館部分物理類書籍搬到教室，從而方便學生借閱,學科書架的部分圖書的圖片如圖3所示.實驗器材準備區(qū)用來存放實驗器材，方便學生及時拿取實驗器材，開展實驗.同時教室的四面墻壁可作為學科背景墻，由教師或學生布置學科學習的內容或海報，形成學科背景墻.

(a)

(b)

(c)

3 基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的學科教室應用與實踐

(1)通過學科教室創(chuàng)建的物理學習情景，培養(yǎng)學科學習興趣，有利于學生物理觀念的建立.

布置物理學習環(huán)境.在背景墻上張貼物理名人如牛頓、愛因斯坦等的照片，展示物理精彩的畫面如燦爛的星空和奇妙的量子世界等；展示科技新聞、科普文章、最新科技前沿等.在亮點展示區(qū)陳列飛機、電動機模型等具有物理特色的實物；還可以展示學生的優(yōu)秀作業(yè)和實驗數(shù)據(jù)；通過背景墻和展示區(qū)給學生創(chuàng)造了物理學習的氛圍，讓學生感受學科的特點和魅力，增強了學生學習物理的興趣.同時，這些展示的內容依據(jù)學習內容不定期更換.如在學習運動學時，在教室墻壁張貼飛機音爆的照片，讓學生直觀感覺快慢；相互作用單元展示運動員舉重，體現(xiàn)強大力量；機械能單元展示天體大沖撞釋放的巨大能量等.根據(jù)每個學習單元，創(chuàng)造性布置本單元學習環(huán)境，有利于對學生進行運動觀、力學觀、能量觀的物理觀念熏陶.

學科書架區(qū)擺放有物理學常見書籍，比如《物理學史》《漫畫相對論》《新量子世界》等科普類書籍，內容生動有趣；也有專業(yè)的如《電磁學》《力學》等，也有競賽類和習題講解類書籍，可以滿足不同學生學習的需求.書架還放有學科相關雜志，比如《科學世界》《中學物理》《物理教師》等，方便學生查閱，既拓展了學生的知識面，也讓學生了解了學科發(fā)展的方向，學生認識、學科觀念有一定的提高.學科教室有很多實驗儀器，學生可以開展多種實驗，實現(xiàn)物理概念和規(guī)律建構過程，便于學生形成物理觀念.

(2)基于學科教室具有的豐富實驗資源和多類型的實驗活動，有利于培養(yǎng)學生思維能力和開展科學探究.

學科教室除了結構有別于傳統(tǒng)教室，更在于它提供了物理教學的實驗條件.在實驗區(qū)提供大量的實驗儀器，為課堂教學中開展實驗帶來便利.

1)如基于新課教學開展演示實驗.學科教室的演示實驗不僅僅局限于教師講臺演示，更多的是學生自己演示，通過學生親身體會加深對知識、概念的理解.如“力的分解”中引入一指斷鋼絲實驗，讓每組學生自己完成實驗并體會分力與合力的關系；再如“靜電現(xiàn)象”一節(jié)中學生分組開展尖端放電實驗，從而加深避雷針原理的理解等.此類實驗會激發(fā)學生的思考，增強學生的探究欲望.

2)基于規(guī)律發(fā)現(xiàn)開展探究性實驗.物理規(guī)律通過實驗才能更好地讓學生接受和理解，如“牛頓第三定律”，讓每組學生利用彈簧測力計研究相互間作用力的特點，從而得到規(guī)律；比如“探究求合力的方法”通過實驗探究從而發(fā)現(xiàn)矢量合成的法則.此類實驗提高了學生建模和推理的能力.

3)基于結論開發(fā)驗證性實驗.物理習題中一些常見類型和結論較為抽象，改造為實驗或形象展示更能讓學生掌握，比如“連接體”問題中的相互作用力大小可用彈簧的形變量展示，學生的理解會到位；電容器電荷量不變，兩板間的電場強度不變的結論采用實驗更能讓學生體會，此類實驗有助于學生對習題結果的掌握，對結論起到了很好的論證作用.

4)基于部分傳統(tǒng)實驗的缺陷開展數(shù)字化實驗.數(shù)字化實驗不僅是實驗，更是一種認知工具，直接影響學生對物理學習的效果.我校物理學科教室在核心區(qū)安裝DIS系統(tǒng)，對比傳統(tǒng)實驗室，數(shù)字化探究實驗室在幾個方面都擁有巨大的優(yōu)勢:輕松解決許多傳統(tǒng)實驗室無法解決的涉及到連續(xù)快速變化的量的各種實驗，精確度遠遠高于傳統(tǒng)實驗儀器，比如研究勻變速直線運動，傳感器直接畫出了速度-時間圖像，運動特點直接呈現(xiàn)；電容器的充放電現(xiàn)象，傳統(tǒng)實驗無法展示，通過數(shù)字化實驗可以很直觀地發(fā)現(xiàn)規(guī)律.數(shù)字化實驗增強了規(guī)律的可視性，引起了學生對物理規(guī)律的思考，由于靈敏度高，經(jīng)常會出現(xiàn)的一些“怪異”現(xiàn)象，也促進了學生質疑和批判性思維能力的提高.

通過開展以上一系列實驗活動，既讓學生參與了實驗，提高了學生實驗操作能力，同時實驗又會使學生提高研究意識，發(fā)現(xiàn)問題，積極開展探索；通過實驗做出的結果與理論的差別，也激發(fā)了學生思考的積極性；學生通過推理、論證最后得到了結論，思維能力得到提高.由于學科教室開展實驗的便利性，實驗作為培養(yǎng)核心素養(yǎng)的重要途徑更好地體現(xiàn)出來.學生經(jīng)歷模型建構、科學推理、科學論證、質疑創(chuàng)新等活動，有效地培養(yǎng)了學生批判性思維和探究能力、推理能力等.

(3)基于學科教室具有的學科場景、學習過程和途徑，有利于培養(yǎng)學生建立正確的科學態(tài)度與責任.

通過學科教室特有的學習環(huán)境，獨特的小組合作學習模式，更加注重個性化體驗，學生的科學態(tài)度與責任有了提升.學科教室創(chuàng)造了物理學習環(huán)境，教室功能塊實現(xiàn)了學生個性化需求，增強了學生對物理學習的興趣；學科教室座位的安排促進了學生開展合作學習；學科教室方便的實驗資源，使學生通過親身體驗感受學科魅力，從而激發(fā)了學生研究物理的好奇心與求知欲.實驗體現(xiàn)科學本質、實驗結果的客觀性培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度；同時學科教室讓學生具有了更多獲取知識的途徑.學科教室具備信息化條件，可以開展數(shù)字化網(wǎng)絡教學.通過互聯(lián)網(wǎng)資源，實現(xiàn)物理知識更廣泛、更全面的學習，網(wǎng)絡上多元化的知識來源有助于學生科學思維的發(fā)展，培養(yǎng)科學態(tài)度和科學精神等.

學科教室不僅提供了物理學習的環(huán)境，更便于開展靈活多樣的教學方式，有利于學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，從而實現(xiàn)從物理教學到物理教育的目的.