培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的常見問題與培養(yǎng)策略

■天津市第四十五中學(xué) 魏 山

一、核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是一個(gè)長(zhǎng)期的過程

中學(xué)生的核心素養(yǎng)是在日常教育教學(xué)中逐步培養(yǎng)起來的。培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)是落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的重要舉措。然而，核心素養(yǎng)的內(nèi)容非常廣泛。就物理核心素養(yǎng)而言，包含“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面，而每個(gè)方面又包含多項(xiàng)內(nèi)容。因此，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，絕非一朝一夕之功。

二、核心素養(yǎng)培養(yǎng)過程中遇到的常見問題

在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)過程中，常常會(huì)遇到一些問題，筆者針對(duì)這些常見問題及其產(chǎn)生原因作了簡(jiǎn)要分析。

（一）科學(xué)思維能力培養(yǎng)不足

在“雙減”背景加上選課走班后，物理課時(shí)減少。為了完成教學(xué)進(jìn)度，課堂上，往往是教師講得多，師生互動(dòng)少，常常出現(xiàn)“滿堂灌”的現(xiàn)象。因此，學(xué)生缺乏獨(dú)立思考的空間，課堂上經(jīng)常處于被動(dòng)接受知識(shí)的狀態(tài)，極大地制約了學(xué)生對(duì)科學(xué)的質(zhì)疑和創(chuàng)新思維的發(fā)展。

例如：在《實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律》一節(jié)的課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，雖然學(xué)生們都在坐標(biāo)系中描點(diǎn)作了v-t圖像，但是大概80%的學(xué)生作圖時(shí)描的點(diǎn)都非?！皹?biāo)準(zhǔn)”地排布在一條直線上。事實(shí)上，實(shí)驗(yàn)時(shí)總會(huì)存在誤差，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)描出的點(diǎn)不可能恰好都在一條直線上，只是它們的分布趨勢(shì)是在一條直線上。其實(shí)，學(xué)生作圖時(shí)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這個(gè)事實(shí)，但是由于前面學(xué)習(xí)v-t 圖像時(shí)已經(jīng)有了“加速度恒定時(shí)，v-t圖像是一條直線”的結(jié)論，所以當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論不完全一致時(shí)，他們不敢提出質(zhì)疑，而選擇不尊重事實(shí)、自行“篡改”結(jié)果的做法。這個(gè)問題的出現(xiàn)，重點(diǎn)不在學(xué)生不會(huì)擬合圖像上，而在于因?yàn)榻處煕]有給予學(xué)生提出質(zhì)疑的機(jī)會(huì)，導(dǎo)致學(xué)生缺乏反思和質(zhì)疑的能力。

（二）科學(xué)探究能力欠缺

學(xué)生科學(xué)探究能力的欠缺，主要表現(xiàn)為實(shí)驗(yàn)過程中與同學(xué)的交流能力、與實(shí)驗(yàn)合作能力的欠缺。

例如：《實(shí)驗(yàn)：探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律》一課實(shí)驗(yàn)過程中，很多實(shí)驗(yàn)小組缺乏合作交流，以致出現(xiàn)下面的現(xiàn)象：一名學(xué)生不僅要同時(shí)拉兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，而且還要記錄力的大小和方向，根本沒有其他同學(xué)幫忙。更有甚者，同一組出現(xiàn)兩份實(shí)驗(yàn)報(bào)告差別過大的現(xiàn)象（一份實(shí)際與理論偏差很小，一份偏差很大）。雖然實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生一直在忙于操作，但是常常到了下課時(shí)間也無法完成實(shí)驗(yàn)。究其原因，是學(xué)生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)的次數(shù)不足，學(xué)生交流與合作的機(jī)會(huì)不多，阻礙了他們科學(xué)探究能力的發(fā)展。

（三）科學(xué)態(tài)度與責(zé)任缺失

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的缺失，主要表現(xiàn)為：學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)不夠深入，對(duì)待科學(xué)的態(tài)度不太端正，以及對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)承擔(dān)的對(duì)社會(huì)環(huán)境的責(zé)任認(rèn)識(shí)不足。

1.科學(xué)本質(zhì)方面。

學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)、歷史、價(jià)值等方面缺乏最基本的認(rèn)識(shí)，尤其在學(xué)科歷史、價(jià)值方面存在認(rèn)識(shí)缺失。例如：學(xué)到《牛頓第一定律》一節(jié)時(shí)，有的學(xué)生不理解為什么伽利略那么偉大，認(rèn)為他只是做了個(gè)簡(jiǎn)單的斜面實(shí)驗(yàn)而已；還有的學(xué)生會(huì)覺得伽利略和亞里士多德的關(guān)系一定很僵。這些問題的出現(xiàn)，說明教師沒有引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，致使學(xué)生沒有認(rèn)識(shí)到伽利略開創(chuàng)了理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的科學(xué)探究方法，對(duì)后世科學(xué)探究具有深遠(yuǎn)的影響；致使學(xué)生并不知道亞里士多德和伽利略屬于兩個(gè)不同時(shí)代的人，中間隔了近2000 年，這便屬于對(duì)學(xué)科歷史沒有最基本的認(rèn)識(shí)。

2.科學(xué)態(tài)度方面。

科學(xué)態(tài)度包括對(duì)科學(xué)的好奇心、實(shí)事求是、追求創(chuàng)新、合作分享。實(shí)事求是、追求創(chuàng)新、合作分享的科學(xué)態(tài)度的缺失前文已有敘述，下面主要闡述好奇心的缺失。例如：學(xué)生對(duì)物理知識(shí)本身的好奇心在減少，他們提問頻率很高的問題是：“這個(gè)內(nèi)容考試是否會(huì)考？”如果得到的答案是否定的，學(xué)生就不再繼續(xù)提問。這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，是教師為了節(jié)省時(shí)間，往往只講考試?？純?nèi)容。甚至有的教師在高一就會(huì)告訴學(xué)生哪些知識(shí)是高考重點(diǎn)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)物理失去了好奇心，從此只對(duì)考試分?jǐn)?shù)感興趣。在后面的學(xué)習(xí)中，他們就體會(huì)不到學(xué)習(xí)物理的樂趣，不會(huì)主動(dòng)思考，更不用說創(chuàng)新了。

3.社會(huì)責(zé)任方面。

社會(huì)責(zé)任的缺失，體現(xiàn)在“科學(xué)倫理”和STSE（科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境的英文縮寫）教育兩方面。例如：學(xué)到核裂變時(shí)，有學(xué)生提出：日本總和我國(guó)作對(duì)，我們?yōu)楹尾荒芟癞?dāng)年美國(guó)一樣用原子彈？這便是科學(xué)倫理缺失的一種表現(xiàn)。愛因斯坦曾經(jīng)針對(duì)二戰(zhàn)時(shí)期美國(guó)對(duì)日本投下原子彈事件說，參加過研究原子彈的物理學(xué)家，都會(huì)被責(zé)任感所困擾，正確運(yùn)用科學(xué)成果是全人類的責(zé)任。學(xué)到《萬有引力定律》一節(jié)時(shí)，有的學(xué)生認(rèn)為，我國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展，需要耗費(fèi)大量的人力物力，似乎沒有必要。這就說明教師在教學(xué)中忽視了STSE方面的教育，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)科學(xué)與社會(huì)、科學(xué)與民族、科學(xué)與國(guó)家和世界的關(guān)系缺乏基本認(rèn)識(shí)。

三、解決核心素養(yǎng)培養(yǎng)問題的策略

針對(duì)上述核心素養(yǎng)培養(yǎng)過程中出現(xiàn)的問題，筆者提出如下對(duì)策。

（一）“追根溯源”育思維

針對(duì)科學(xué)思維能力不足問題，教師要在教學(xué)中注重知識(shí)的生成過程，注重知識(shí)的“來源”，多讓學(xué)生參與物理定理、定律的推導(dǎo)過程，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理能力的效果。例如：在講授《機(jī)械能守恒定律》一節(jié)時(shí)，我先運(yùn)用單擺實(shí)驗(yàn)，根據(jù)動(dòng)能定理和重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系，推導(dǎo)出“只有在重力做功的情況下物體的機(jī)械能守恒”的結(jié)論，再運(yùn)用彈簧振子實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自行運(yùn)用動(dòng)能定理和彈簧彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系，推導(dǎo)出“只有在彈力做功的情況下物體的機(jī)械能守恒”的結(jié)論，最后再結(jié)合兩個(gè)結(jié)論得到機(jī)械能守恒定律。學(xué)生參與知識(shí)的生成過程，就會(huì)知道知識(shí)的“來源”，對(duì)知識(shí)的理解更加深入，進(jìn)而提高科學(xué)推理能力。同時(shí)，教師可以在課堂上采用互動(dòng)的方式，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維。比如：我常常在習(xí)題課上，讓學(xué)生講述解題方法和解題思路，以及采用該解題方法、定律或公式的原因。這種“追根溯源”的教學(xué)方式，有助于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理能力，促使學(xué)生形成凡事多問“為什么”的習(xí)慣，也于無形中培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維。

（二）“多做實(shí)驗(yàn)”促探究

物理課時(shí)減少，教師忙于完成教學(xué)進(jìn)度，導(dǎo)致學(xué)生探究能力缺失的根本原因，是欠缺實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)。針對(duì)這一問題，教師在教學(xué)時(shí)，要盡可能采用“多做實(shí)驗(yàn)”的方法來彌補(bǔ)。一方面，教師要盡可能補(bǔ)齊線上教學(xué)沒做的必做實(shí)驗(yàn)。比如：我會(huì)利用課后服務(wù)時(shí)間來完成，如果時(shí)間不夠，則先做演示實(shí)驗(yàn)，等高三復(fù)習(xí)時(shí)再補(bǔ)齊。另一方面，教師要在新課教學(xué)中多做實(shí)驗(yàn)，如演示實(shí)驗(yàn)或課后小實(shí)驗(yàn)，增加與學(xué)生間的互動(dòng)，促其產(chǎn)生合作意識(shí)。

（三）“見縫插針”強(qiáng)態(tài)度

針對(duì)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任缺失這一問題，我們可以“見縫插針”，利用好課程中的一些可以融入科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)契機(jī)，強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。例如：在《牛頓第一定律》一節(jié)教學(xué)中，我讓學(xué)生提前查找這段科學(xué)故事，利用“課前引入”這一環(huán)節(jié)，讓學(xué)生講述故事，提高學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。講到動(dòng)量定理時(shí)，我會(huì)用實(shí)驗(yàn)引入：將一個(gè)充氣緩沖袋（快遞常用）放入盒子，將盒子放在視頻畫面下方（學(xué)生看不到），然后給學(xué)生出示一枚生雞蛋，接下來不小心（假裝）將雞蛋從手中滑落（這時(shí)，學(xué)生以為雞蛋一定會(huì)摔破），最后展示盒子，將雞蛋從盒子中緩緩拿出。這樣的實(shí)驗(yàn)，能夠引發(fā)學(xué)生的思考，激發(fā)學(xué)生的求知欲，并在學(xué)完后產(chǎn)生獲得知識(shí)的滿足感。《牛頓第二定律》一節(jié)，我通過我國(guó)航天員在天宮一號(hào)的太空授課引入質(zhì)量的測(cè)量（人教版必修一第98頁），然后在課末讓學(xué)生解釋原理。這樣做，能夠讓學(xué)生了解到空間站內(nèi)可以進(jìn)行一些物理實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)價(jià)值的思考。學(xué)習(xí)核能相關(guān)知識(shí)，我會(huì)給學(xué)生播放“戰(zhàn)爭(zhēng)給無辜人民帶來災(zāi)難”的視頻，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到正確運(yùn)用科學(xué)成果是全人類的責(zé)任，進(jìn)而達(dá)到增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和責(zé)任的目的。這種“見縫插針”的方式，不會(huì)占用額外時(shí)間，不影響授課進(jìn)度，還能有效彌補(bǔ)學(xué)生在科學(xué)態(tài)度與責(zé)任方面培養(yǎng)的缺失。

總之，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)不是一朝一夕的事情，需要教師善于觀察、勤于思考、精于探索，去發(fā)現(xiàn)問題、分析原因，然后再及時(shí)應(yīng)對(duì)，將核心素養(yǎng)的培養(yǎng)任務(wù)落到實(shí)處。