探索培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的途徑

周為煌

【摘要】核心素養(yǎng)教育是新課標(biāo)背景下高中物理課堂的重點(diǎn)教育任務(wù).在高中階段培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)，能達(dá)到為學(xué)生塑造正確發(fā)展觀與理性精神的教育目的.本文以提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)為目標(biāo)，以物理課堂為教學(xué)的主陣地，結(jié)合魯科版高中物理教學(xué)案例，簡要分析在高中物理課堂教學(xué)中落實(shí)核心素養(yǎng)教育的意義、原則和有效策略，旨在優(yōu)化高中物理課程建設(shè)，提升整體課程品質(zhì).

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng);高中物理;課堂教學(xué)

物理核心素養(yǎng)教育是學(xué)生在物理學(xué)科學(xué)習(xí)探索過程中逐步萌生科學(xué)發(fā)展觀念，塑造物理學(xué)科品格與能力的重要過程.培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)是新課標(biāo)背景下師生的全新芻探方向與學(xué)習(xí)訴求.學(xué)生學(xué)科能力的發(fā)展取決于其物理核心素養(yǎng)教育的程度.因此，教師在物理課堂上需將培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)作為教學(xué)的首要目標(biāo)，精準(zhǔn)定位每課教學(xué)中核心素養(yǎng)的教育要素，啟迪學(xué)生素養(yǎng)思考，助力學(xué)生全面發(fā)展.

1?培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的積極意義

1.1?樹立科學(xué)發(fā)展觀念

在高中階段培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)，有助于學(xué)生樹立科學(xué)的發(fā)展觀念，促使學(xué)生以科學(xué)的眼光看待問題.核心素養(yǎng)中的物理觀念是解釋生活物理現(xiàn)象規(guī)律的客觀概念.科學(xué)探究、科學(xué)思維等能力培養(yǎng)則以學(xué)生科學(xué)觀念的建立為前提.落實(shí)核心素養(yǎng)教育，能有效帶動(dòng)學(xué)生認(rèn)真思考，促使學(xué)生自覺形成科學(xué)發(fā)展觀，正確看待生活中的科學(xué)現(xiàn)象，借助物理科學(xué)造福生活.

1.2?培養(yǎng)學(xué)生理性精神

培養(yǎng)高中生物理核心素養(yǎng)能促進(jìn)學(xué)生理性精神的塑造.理性精神是驅(qū)使學(xué)生在價(jià)值選擇和問題面前立足實(shí)際、集體利益展開考量，減輕個(gè)人偏見或情緒對行為的影響.物理科學(xué)屬于客觀存在的自然規(guī)律，其知識求索的本質(zhì)在于客觀論證.學(xué)生能在科學(xué)探究、科學(xué)思考、學(xué)習(xí)物理觀念的過程中逐漸形成理性的精神品格，對事物的發(fā)展保留客觀的判斷.

1.3?助力學(xué)生全面發(fā)展

學(xué)科核心素養(yǎng)是中學(xué)生六大核心素養(yǎng)的細(xì)化分支，是獨(dú)具學(xué)科特色的，學(xué)生成長與發(fā)展必備的能力品質(zhì).物理核心素養(yǎng)是學(xué)生全面發(fā)展的重要構(gòu)成部分.因此，落實(shí)物理核心素養(yǎng)教育能為學(xué)生全面發(fā)展提供先決性條件，能為學(xué)生長遠(yuǎn)發(fā)展提供不竭動(dòng)力.

2?課堂上培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的基本原則

2.1?可視化原則

物理核心素養(yǎng)教育需遵循可視化原則.可視化主要體現(xiàn)在抽象物理觀念的可視化、實(shí)驗(yàn)探究步驟的可視化、實(shí)際問題解決思路的可視化等.物理自然規(guī)律具有一定抽象性，而科學(xué)探究步驟具有一定流變性.將觀念規(guī)律、探究步驟可視化，能有效減輕學(xué)生理解負(fù)擔(dān)，增強(qiáng)學(xué)生理解能力，幫助整合學(xué)生的探究思路，便于學(xué)生生成學(xué)科知識體系，促進(jìn)核心素養(yǎng)內(nèi)化.因此，可視化原則能使核心素養(yǎng)教育產(chǎn)生事半功倍的效果，是核心素養(yǎng)教育中不可或缺的教學(xué)原則.

2.2?主體性原則

主體性原則要求學(xué)生在核心素養(yǎng)教育中占據(jù)課堂的主體地位.學(xué)生是受教育主體，學(xué)生的課堂參與、配合程度將對核心素養(yǎng)教學(xué)效率產(chǎn)生直觀影響.調(diào)動(dòng)學(xué)生主觀能動(dòng)性，使學(xué)生在課堂上擁有更多主動(dòng)學(xué)習(xí)、主動(dòng)探究的機(jī)會(huì).如此，能有效鍛煉學(xué)生物理能力品質(zhì)，助力學(xué)生積極學(xué)習(xí)情感的萌生，促使學(xué)生素養(yǎng)教育得以深度落實(shí).為達(dá)此目的，教師在實(shí)際教學(xué)過程中遵循主體性原則，強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)主體意識，以主體性原則為首要教學(xué)設(shè)計(jì)原則[1].

3?高中物理課堂培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的策略

物理學(xué)科核心素養(yǎng)涵蓋物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任共四個(gè)教學(xué)方向.四個(gè)教學(xué)項(xiàng)目既相對獨(dú)立，又和諧統(tǒng)一.教師在實(shí)際教學(xué)中可以結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容分層探究四維課堂素養(yǎng)的教育策略，構(gòu)成完整的課時(shí)核心素養(yǎng)教育目標(biāo)整體.

3.1?活用信息技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生物理觀念

物理觀念可以解釋為：人立足物理學(xué)科角度，對物質(zhì)運(yùn)動(dòng)、作用、能量轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的科學(xué)認(rèn)知.換言之，物理觀念由物理知識概念和自然科學(xué)規(guī)律構(gòu)成，是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的基礎(chǔ)性常識.掌握正確物理觀念的學(xué)生能在科學(xué)探究、學(xué)習(xí)過程中生成正確的預(yù)測、計(jì)算或判斷.物理觀念素養(yǎng)具備一定抽象性特征，為使學(xué)生突破理解困難，教師可以選擇信息助學(xué)工具融入課堂，以圖文并茂的方式生成物理模型或思維導(dǎo)圖，借此幫助學(xué)生建立形象思維，深度理解物理概念或科學(xué)規(guī)律.教師可以選擇微課程視頻，借助視頻動(dòng)態(tài)展現(xiàn)物理物質(zhì)之間的動(dòng)態(tài)變化，幫助學(xué)生理解過程性內(nèi)容；教師可以借助電子化思維導(dǎo)圖、圖文教學(xué)材料輔助教學(xué)，以平面、點(diǎn)、線、位置等方式表達(dá)物理觀念要素的內(nèi)在聯(lián)系，借此幫助學(xué)生理解概念性內(nèi)容.如此，學(xué)生能輕松解讀物理觀念，樹立科學(xué)認(rèn)知，切實(shí)落實(shí)核心素養(yǎng)教育，為其他素養(yǎng)教學(xué)打下堅(jiān)實(shí)的認(rèn)知基礎(chǔ)[2].

例如?在魯科版高中物理必修一“位移變化規(guī)律”教學(xué)活動(dòng)中，本課涉及物理觀念為“勻變速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間關(guān)系s=12v0+vtt”，旨在通過前期實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的變化對比幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中各個(gè)變量之間的變化規(guī)律，促使學(xué)生理解本課知識概念，為后續(xù)教學(xué)打好認(rèn)知基礎(chǔ).教材內(nèi)容在解釋位移變化時(shí)采用位移數(shù)字生成的條形統(tǒng)計(jì)圖和折線統(tǒng)計(jì)圖來展示物質(zhì)位移的變化規(guī)律，供學(xué)生參考、理解.教師可以借助信息技術(shù)展現(xiàn)同一物體勻變速直線運(yùn)動(dòng)的變化過程.教師因此找到“打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與小車實(shí)驗(yàn)”微課程視頻，視頻中以慢動(dòng)作播放的形式向?qū)W生清晰展現(xiàn)小車勻變速的運(yùn)動(dòng)過程，學(xué)生能借助動(dòng)態(tài)物體運(yùn)動(dòng)中生成的數(shù)據(jù)輕松轉(zhuǎn)化為教材中較為抽象的統(tǒng)計(jì)圖變量，進(jìn)而提升學(xué)生讀圖識圖、抽象理解能力.借助信息輔學(xué)工具，學(xué)生能輕松理解本課物理知識，落實(shí)核心素養(yǎng)教育.

3.2?優(yōu)化課堂任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維

科學(xué)思維是一個(gè)抽象概念，是人在科學(xué)探究過程中累積有益經(jīng)驗(yàn)，最終形成的抽象性、客觀性思維，是基于科學(xué)事實(shí)和客觀證據(jù)對事物發(fā)展形成的觀點(diǎn)或結(jié)論.科學(xué)思維在物理學(xué)科中又可以分化為模型思維、推理思維、論證思維、質(zhì)疑思維等.在高中物理課堂，教師可以巧設(shè)課堂任務(wù)，助力學(xué)生多元思維得以充分鍛煉.教師可以設(shè)計(jì)模型、設(shè)計(jì)任務(wù)，請學(xué)生將腦海中建立的科學(xué)模型以繪圖的形式簡單表達(dá)出來，并相互對比講解，比較差異并達(dá)成共識，提升學(xué)生對物理思維的整合能力；教師可以為學(xué)生設(shè)計(jì)推理類問題，請學(xué)生大膽猜測實(shí)驗(yàn)結(jié)果、鼓勵(lì)相互質(zhì)疑、實(shí)驗(yàn)探究，生成實(shí)驗(yàn)結(jié)論并以實(shí)際結(jié)果進(jìn)行對比，驗(yàn)證個(gè)人觀點(diǎn).如此，能落實(shí)科學(xué)思考素養(yǎng)教育，使學(xué)生多維科學(xué)思維得以充分培養(yǎng)[3].

例如?以魯科版高中物理必修二“科學(xué)驗(yàn)證：機(jī)械能守恒定律”一課教學(xué)為例，本課教學(xué)重點(diǎn)在于：讓學(xué)生借助實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，接受“機(jī)械能守恒”這一客觀事實(shí).教師為鍛煉學(xué)生科學(xué)思維，可以在課前階段為學(xué)生布置課堂任務(wù)如下：

（1）假設(shè)一個(gè)物體落地后回彈，這一過程中機(jī)械能會(huì)轉(zhuǎn)化為哪些能量？嘗試通過繪圖的方式解讀.

（2）以小組為單位展開實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，實(shí)驗(yàn)前討論：預(yù)測實(shí)驗(yàn)會(huì)出現(xiàn)哪些結(jié)果？預(yù)測的依據(jù)是什么？

（3）分別記錄預(yù)測觀點(diǎn)，展開科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果并進(jìn)行對比分析.借助前后對比分析實(shí)驗(yàn)誤差的因素、觀點(diǎn)的正誤，最終達(dá)成小組共識.

上述教學(xué)問題分別對應(yīng)學(xué)生模型思維、推理思維、論證思維與質(zhì)疑思維品質(zhì)的培養(yǎng).在課堂任務(wù)的輔助作用下，學(xué)生能輕松落實(shí)科學(xué)思考素養(yǎng)嗎，助力科學(xué)思維發(fā)展.

3.3?布置實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，培養(yǎng)科學(xué)探究能力

科學(xué)探究能力可視為學(xué)生在物理學(xué)科學(xué)習(xí)過程中獨(dú)立解決學(xué)科疑問的一系列過程，包括提出問題、做出假設(shè)、尋找論據(jù)、實(shí)驗(yàn)操作、匯總思路、解決問題、協(xié)同學(xué)習(xí)等.科學(xué)探究具有簡化、有效的流程與步驟，能直擊問題的本質(zhì)，幫助學(xué)生快速打開學(xué)習(xí)思路，解決實(shí)際問題.科學(xué)實(shí)驗(yàn)是高中物理課堂教學(xué)中科學(xué)探究能力培養(yǎng)的主陣地.教師可以借助教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)探究課程培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力，促使學(xué)生掌握完備的科學(xué)探究思路，能獨(dú)立設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究步驟.教師可以將學(xué)生分為若干學(xué)習(xí)小組，請學(xué)生以組為單位展開探究流程設(shè)計(jì)，以集思廣益的方式完善小組科學(xué)探究思路，逐步形成固化探究模式；教師可以為學(xué)生小組設(shè)計(jì)探究任務(wù)，請學(xué)生自主分工，合作完成實(shí)驗(yàn)步驟，記錄并匯總實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論.如此，能縮減學(xué)生實(shí)驗(yàn)所用時(shí)長，減少實(shí)驗(yàn)疏漏，提升課堂探究的有效性.實(shí)驗(yàn)活動(dòng)能為學(xué)生提供豐富的科學(xué)探究契機(jī)，助力學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)得以進(jìn)一步發(fā)展[4].

例如?在魯科版高中物理必修三“科學(xué)探究：電容器”教學(xué)活動(dòng)中，本課教學(xué)重點(diǎn)在于回顧歷史著名的費(fèi)城實(shí)驗(yàn)“萊頓瓶”結(jié)構(gòu)，分析生活中常見電容器的充電、放電原理.教師可以將學(xué)生分成若干學(xué)習(xí)小組，請學(xué)生小組借助電容器、直流電源、電壓表、單刀雙擲開關(guān)等實(shí)驗(yàn)工具展開電容器充電、放電實(shí)驗(yàn)，借此探究電容器充電、放電規(guī)律.學(xué)習(xí)小組可以借鑒教材中的實(shí)驗(yàn)流程，自主進(jìn)行小組分工、實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)、器材整理、結(jié)果預(yù)測、實(shí)驗(yàn)探究、匯總數(shù)據(jù)、分析成果等過程，親歷實(shí)驗(yàn)探究的完整步驟.完整的實(shí)驗(yàn)操作能予以學(xué)生科學(xué)探究方面的啟示.學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)中相互補(bǔ)充，交流經(jīng)驗(yàn)，能進(jìn)一步開發(fā)學(xué)生科學(xué)探究能力，提升核心素養(yǎng).

3.4?拓展物理文化，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度

科學(xué)的態(tài)度與責(zé)任是學(xué)科教育對于學(xué)生情感層面的要求.該核心素養(yǎng)要求學(xué)生能在了解知識內(nèi)容的基礎(chǔ)上形成理性求真、嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度，促使學(xué)生能正確看待客觀規(guī)律，遵守科學(xué)道德規(guī)范，產(chǎn)生學(xué)習(xí)物理、造福世界的責(zé)任意識.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是學(xué)生學(xué)科精神品質(zhì)的構(gòu)成部分，教師可以借助物理學(xué)文化及其發(fā)展史增強(qiáng)課堂的情緒感召力，促使學(xué)生解讀物理發(fā)展史，認(rèn)識到物理發(fā)展對于人類社會(huì)發(fā)展的重要推動(dòng)作用，進(jìn)而對物理學(xué)科學(xué)習(xí)產(chǎn)生使命感與責(zé)任感，能尊重物理科學(xué)成果，嚴(yán)守科學(xué)道德底線，形成求真、持恒的科學(xué)態(tài)度[5].

例如?以魯科版高中物理選擇性必修一“彈性碰撞與非彈性碰撞”一課教學(xué)為例，本課教學(xué)內(nèi)容旨在探究彈性碰撞與非彈性碰撞產(chǎn)生的能量變化特點(diǎn)（如：彈性碰撞公式為v1′=m1－m2v1m1+m2，v2′=2m1v1m1+m2）.為調(diào)動(dòng)學(xué)生課堂探究興趣，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，教師為學(xué)生細(xì)化講解教材中出現(xiàn)的“牛頓搖籃”的原理及其創(chuàng)造背景.學(xué)生經(jīng)教師科普后得知：牛頓搖籃始創(chuàng)于1960年，其創(chuàng)作者伊丹·馬略特的初衷為清晰展現(xiàn)彈性碰撞的桌面演示道具.教師從牛頓搖籃的名稱出發(fā)，細(xì)數(shù)牛頓為物理科學(xué)領(lǐng)域做出的貢獻(xiàn).學(xué)生從中獲得學(xué)習(xí)認(rèn)同感，能以先進(jìn)科學(xué)家的探索精神為榜樣，在學(xué)習(xí)中保持積極的質(zhì)疑、求索態(tài)度，將學(xué)好物理與推進(jìn)社會(huì)發(fā)展聯(lián)系起來.拓展物理文化能有效增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)情感態(tài)度，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng).

4?結(jié)語

綜上所述，高中物理課堂蘊(yùn)含著豐富的核心素養(yǎng)教育契機(jī).教師可以結(jié)合課堂內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)分層提煉有益信息，實(shí)施教學(xué)計(jì)劃，逐步落實(shí)四維核心素養(yǎng)教學(xué)目標(biāo).通過信息技術(shù)、課堂任務(wù)、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)、物理文化的微調(diào)尋找核心素養(yǎng)教育的切入點(diǎn)，使學(xué)生核心素養(yǎng)與知識目標(biāo)得以同步落實(shí)，切實(shí)推進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展.

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