優(yōu)化物理教學設(shè)計培養(yǎng)學科核心素養(yǎng)

周玉鋒

[摘要]物理學科核心素養(yǎng)，其實就是學生遺忘了物理本位知識后所剩下的潛在素養(yǎng)。在物理學科核心素養(yǎng)的四個要素中，物理觀念代表知識的內(nèi)化，是其他核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)，科學思維和科學探究是學生的關(guān)鍵能力，科學態(tài)度與責任是每個人必備的品格。我們不僅要理解物理學科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，更要在教學實踐中優(yōu)化物理教學設(shè)計，讓學生在感知生活、學習物理知識的過程中，時時刻刻浸潤在物理核心素養(yǎng)的培育之中，時刻都在開發(fā)著自己的創(chuàng)造潛能，這是使學生養(yǎng)成終身受益的行為習慣以及培養(yǎng)解決真實問題能力的有效方法。文章結(jié)合教學實踐從構(gòu)建核心概念、內(nèi)化物理實驗、善用物理學史、走進生活物理四方面探討了物理教學的優(yōu)化設(shè)計，從而有效培養(yǎng)和提升學生的物理學科核心素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]核心素養(yǎng)；教學設(shè)計；創(chuàng)造潛能；內(nèi)化思想

[中圖分類號]G633.7[文獻標識碼]A[文章編號]16746058（2018）05004102

從新課程的培養(yǎng)目標看，物理學科核心素養(yǎng)包括四個層面，分別是：認識世界的物理學核心概念，研究問題的科學思想與方法，對待問題的科學態(tài)度與精神，以及解決實際問題的意識與能力。在核心素養(yǎng)視角下，要求物理教師把課堂教學的重點放在促進學生終身發(fā)展的行為習慣以及解決真實問題的關(guān)鍵能力的養(yǎng)成上，并在教學過程中不斷為學生創(chuàng)造發(fā)現(xiàn)新問題、分析問題、簡化問題、最后解決問題的機會。因此，在物理教學中，如何貫徹落實好核心素養(yǎng)的教學理念與方針，已然成為一線教師關(guān)注的主題。教師要在教學實踐中優(yōu)化物理教學設(shè)計，培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)。

一、構(gòu)建核心概念，優(yōu)化課堂教學

物理核心概念指的是位于物理學科中心，擁有課堂之外的恒久價值以及遷移類推價值的關(guān)鍵性概念、原理或方法。教育所能給予人們的無非是當一切學過的東西都忘記了之后還剩下的東西，指的便是核心概念。以物理核心概念引導(dǎo)課堂教學，便能引導(dǎo)學生從更高的角度看待物理學科本身，理解可遷移的核心概念，為將來研究和解決更為復(fù)雜的現(xiàn)實問題做好準備。

以人教版必修1第一章《運動快慢的描述——速度》為例，速度的概念是物理學科的核心概念，貫穿在物理學科的多個方面。在教師與同學的幫助下，使學生在個人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上建構(gòu)“速度”這一概念的教學設(shè)計如下。

教師活動：指導(dǎo)學生認真閱讀“速度”部分，提出以下問題：

1.有哪些方法可以比較運動的快慢？結(jié)合生活中的實際例子加以說明。

2.速度的概念是什么？為什么用速度就能描述物體運動的快慢？

3.速度的單位都有哪些？

4.速度是標量，還是矢量？

學生活動：學生帶著問題閱讀教材，尋找答案。前后四人分組交流討論，初步建構(gòu)起速度的概念。

教師提問：一般情況下，物體在某一時間間隔內(nèi)，運動的快慢不一定每時每刻都一樣，我們用v=ΔxΔt計算得出的速度，能否精確描述這一物體在任一時刻運動的快慢？

學生活動：仔細思考問題后得出結(jié)論，v=ΔxΔt只能反映一段時間內(nèi)的大致快慢程度。

教師活動：指導(dǎo)學生閱讀“平均速度和瞬時速度”部分。同時提問：我們生活中說的“速度”是指什么？請舉例說明。

學生活動：帶著新問題閱讀課本相關(guān)內(nèi)容，前后四人交流討論，小組長綜合意見后發(fā)表見解。

教師活動：聆聽學生意見，分別做點評。指導(dǎo)學生觀察教材第16頁的汽車速度計的表盤，并通過下方的表格了解常見物體的速度，進一步引導(dǎo)學生得出“速率”等概念。

本節(jié)課學習的速度、平均速度、瞬時速度等概念是運動學最重要、最基本的核心概念，結(jié)合生活實例進行學習，學生能夠深刻體會這些概念的含義，厘清它們的區(qū)別與聯(lián)系。在自主建構(gòu)物理學概念的過程中，提升學科思維的品質(zhì)和學科核心素養(yǎng)，進一步養(yǎng)成為終身發(fā)展服務(wù)的學習習慣和能力。

二、內(nèi)化物理實驗，掌握探究方法

新課程改革強調(diào)物理課程應(yīng)該有助于讓學生切身體驗科學探究的過程，了解科學研究的方法，同時增強學生的創(chuàng)新意識和實踐能力。這就要求物理教師改變在課堂上一味向?qū)W生灌輸事實與結(jié)論的教學模式，而是幫助學生把科學家探索自然界形成的思想方法內(nèi)化成個體的行為方式，掌握探究方法，發(fā)展關(guān)鍵能力。

近幾年由于現(xiàn)代科技的發(fā)展，物理實驗的考查方式也在不斷創(chuàng)新。其基本模式就是現(xiàn)場拍攝實驗場景，將照片呈現(xiàn)在考生面前，讓學生模擬進入實驗場景，身臨其境，最后進行實驗操作，體驗實驗情感。

以人教版必修2第七章《實驗：探究功與速度變化的關(guān)系》為例，在學生討論猜想的基礎(chǔ)上，根據(jù)需要測量的功以及速度設(shè)計出實驗方案，經(jīng)過實驗得出結(jié)論。但很多教師并沒有給學生思考這個看似簡單的探究實驗中可能出現(xiàn)的問題，如功的大小如何計算？怎樣提供可以測量且可以改變的作用力？是否需要平衡摩擦力？實驗成功的關(guān)鍵因素是什么？實驗存在哪些可能的誤差及其原因是什么？基于核心素養(yǎng)的物理教學要求發(fā)展學生的問題意識和探究能力，這就需要給予學生必要且充分的時間思考：如何更準確地測量作用力與位移這兩個做功的因素？教材第70頁提供的“由重物提供牽引力”與“由橡皮筋提供牽引力”這兩個案例各有什么優(yōu)點與缺點？能否利用實驗室現(xiàn)有的材料重新設(shè)計一種更優(yōu)的探究方案？教師只有不斷地反思、研究探究教學過程中出現(xiàn)的問題，才能真正培養(yǎng)學生的探究能力，提升學生的物理學科核心素養(yǎng)。

三、善用物理學史，體驗科學精神

高度決定視野，角度改變觀念。在實際教學過程中，由于過分追求考試成績，要花大量時間在訓練解題上，因而忽視了學生對物理學史的體驗。學生也無法領(lǐng)略和體會物理核心概念的形成過程、科學家發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的過程以及解決物理問題時遇到的一系列新問題，難以體驗研究過程中流露出來的科學態(tài)度與精神。為了讓物理學體現(xiàn)出基礎(chǔ)自然科學的特質(zhì)，筆者認為可以深入挖掘教材中的科學史素材，通過有效提問，使學生把握好物理學科方法的來龍去脈以及物理思維方法的特色和傾向，體驗物理學探究過程中的科學態(tài)度與精神，有效提升學生的核心素養(yǎng)。

例如，在教學《伽利略對自由落體運動的研究》這節(jié)課時，教師可以按照伽利略反駁亞里士多德的觀點精心設(shè)計題目。一方面讓學生可以從多個不同的視角、不同的側(cè)面描述看待科學史情節(jié)；另一方面也可讓學生親身體驗科學探究的歷程，體會蘊含其中的科學思想方法和精神。科學史家吳國盛認為，科學史有助于理科教學，能增加自然科學教學的趣味性，誘發(fā)兒童對神奇的科學世界的向往。而在《行星的運動》一課中，教師深入了解其發(fā)展史之后，通過一系列有效引導(dǎo)，使學生體驗到了從地心說到日心說，從開普勒三大定律到萬有引力定律的曲折發(fā)現(xiàn)過程，進而能正確認識追求真理的本質(zhì)，深刻體驗了嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。物理學發(fā)展的歷史，其實就是物理學基本觀念演變的歷史。另外，在《磁現(xiàn)象和磁場》一節(jié)中，教材介紹了奧斯特早先受康德提出的批判哲學的影響，萌生了自然界中各種運動形式之間存在著互相聯(lián)系并相互轉(zhuǎn)化的思想，但是他的實驗研究并非一帆風順。以上這些內(nèi)容經(jīng)過教師的改編，均可以作為倡導(dǎo)學生主動參與，培養(yǎng)學生搜集、鑒別、篩選、處理信息能力的資源。切實改變以往單純教教材內(nèi)容的機械、沉悶的狀況，真正做到用教材教，還原真實的物理研究歷史，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和責任意識，逐步提升科學素養(yǎng)。

四、走進生活物理，解決現(xiàn)實問題

從物理走向生活，從生活走進物理。心理學家奧蘇貝爾（Ausubel）曾提出“認知結(jié)構(gòu)遷移理論”，該理論認為，一切有意義的學習都是在原有認知結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，先前學習所獲得的新經(jīng)驗，通過影響原有認知結(jié)構(gòu)的有關(guān)特征影響新學習。而在以往的教學活動中，教師往往忽略了將物理知識和學生的生活實際相聯(lián)系，只是把物理知識簡單地復(fù)制給了學生，導(dǎo)致學生對學習物理索然無趣，學習方法也就剩下記記背背，物理學的知識與技能也無法有效遷移到實際生活生產(chǎn)中，更無法體驗探究的樂趣和科學精神。

物理課程標準在其基本理念中指出，高中物理課程應(yīng)該加強與學生生活、現(xiàn)代社會及科技發(fā)展的聯(lián)系。理論知識應(yīng)當聯(lián)系實際，并在生活中加以應(yīng)用，實際生活也需要聯(lián)系物理知識加以驗證。聯(lián)系生活，從生活中找到學習的樂趣，讓學生真正成為自主學習的參與者，用學過的物理知識主動解釋和思考現(xiàn)實生活中存在的物理問題和情景，建構(gòu)新知識新經(jīng)驗，提升科學素養(yǎng)。物理知識本身就來源于生活情景和實踐活動，教師在核心素養(yǎng)視角下的物理課堂教學中，就應(yīng)該考慮將教學目標與學生的實際生活環(huán)境相結(jié)合，實現(xiàn)課內(nèi)知識與生活經(jīng)驗的統(tǒng)一，從而使自身認知結(jié)構(gòu)得到發(fā)展，遷移能力得到提升，最終幫助學生實現(xiàn)意義建構(gòu)的目標，養(yǎng)成終身發(fā)展的學習習慣，提升處理現(xiàn)實問題的意識和能力。

沒有物理素養(yǎng)的民族是愚昧的民族，讓學生走進生活物理，解決現(xiàn)實問題。核心素養(yǎng)視角下的物理教學是體現(xiàn)物理學課程價值的正途，這就要求廣大教師以提升學生核心素養(yǎng)為教學目標，依據(jù)新課改精神完善教學方式與方法，以核心概念引導(dǎo)課堂教學，關(guān)注物理思想的內(nèi)化過程，用好教材，讓學生體驗科學態(tài)度與精神，創(chuàng)設(shè)有利于遷移能力培養(yǎng)與發(fā)展的現(xiàn)實情境問題，多方面、多維度培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)。

（責任編輯易志毅）