關注物理核心素養　優化物理教學設計

馮開平

【摘要】物理核心素養是學生在接受物理教育的過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的關鍵能力和必備品格，是學生通過物理學習內化的帶有物理學科特性的品質，是學生遺忘了物理本位知識后所剩下的潛在素養。如何通過具體的物理學習培養學生的物理核心素養，是廣大初中物理教學正在研究、探索的課題。

【關鍵詞】物理核心素養;物理教學設計;課堂效率

2014年，教育部印發的《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》中明確提出：“教育部將組織研究提出各學段學生發展核心素養體系，明確學生應具備的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。”[1]從此，“核心素養”成為國內教育界熱議的話題，成為深化基礎教育課程改革和素質教育目標的關鍵要素。本文將結合具體課堂實例，探索初中物理課堂教學的優化設計，探索培養學生物理核心素養的具體策略。

一、物理學科核心素養的內涵

我國著名的物理教學專家、北京師范大學教授郭玉英從物理觀念、科學思維、科學研究和科學態度與責任四方面來界定物理核心素養，這四個方面也稱為物理學科核心素養的四要素。其中，物理觀念是指關于物質、運動相互作用、能量等的基本認識;科學思維強調認識方式，即從物理學的角度看透事物的本質屬性，通俗地說就是用物理的眼光看事物;科學探究就是始于2001年的課程改革給物理教學帶來的最大變化的教學方式（教學內容），科學探究中的提出問題、形成猜想與假設、設計實驗并制定方案、獲取并處理信息、基于證據得出結論、對探究過程與結果進行交流評估與反思等，形成了構建物理概念與規律的異于傳統教學的模式;科學態度與責任強調學生在物理學習中對科學與技術要有一種正確的態度以及責任感。物理學科核心素養具體內涵可以用下圖表示（圖1）。

也就是說，從物理學科的培養目標來看，物理學科的核心素養包括四個方面：第一，認識世界的物理學核心概念;第二，研究物理學問題的科學思想和方法;第三，對待物理學問題的科學態度和精神;第四，解決實際物理問題的意識和能力。

二、基于物理核心素養下的物理教學設計

物理核心素養有物理觀念、科學思維、科學研究和科學態度與責任四個要素，這四個要素普遍存在于物理教學內容當中。因此，教師在進行教學設計時，要明確方向和意識，開展培養學生物理核心素養的教學設計。

1.構建物理核心概念，優化課堂教學

物理核心概念就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鍵性原理、概念和方法。利用物理核心概念引導課堂教學，讓學生從更高的角度看待物理學科，更深層次地理解物理核心概念，從而為學生研究、解決現實物理問題打下基礎。

“機械能與內能的相互轉化”是九年級物理課程的重點內容，它是讓學生認識做功是改變物體內能的一種方式，觀察和分析內能轉化為機械能的過程，了解四沖程汽油機的基本結構和工作的原理。教師在教學過程中，要抓住“內能”這一核心概念，優化課堂教學設計，引導學生進行物理學習?！皟饶堋备拍钍且粋€抽象的物理概念，一切物體無論溫度高低，都具有內能。改變物體內能有兩種方式：一是熱傳遞可以改變物體的內能;二是做功可以改變物體的內能。教師要引導學生觀察生活中的具體事物，讓學生可以將抽象的“內能”理解為具體形象的對象，并了解物體之間內能轉化的方法。比如，冰塊雖然溫度低，但是也具有內能，人用手握住冰塊時，手與冰塊之間的熱傳遞改變了它的內能。又如，在寒冷的冬天，人們常常搓手取暖，這是因為摩擦力做功使物體內能發生變化。

通過生活實例，優化物理課堂教學，培養學生的物理觀念和科學觀念，構建學生的物理核心概念。

2.內化物理實驗，培養學生的科學思想和探究能力

新課程標準強調物理課程應該有助于學生切身體驗科學探究的過程，了解科學研究的方法，同時提高學生的創新能力和實踐能力。正如美籍匈牙利數學家波亞利所說的：“學習任何知識的最佳途徑是由學生自己去發現的，因為這種發現理解最深，也最容易掌握其中的規律、性質和聯系。”[2]因此，教師要改變“滿堂灌”的教學模式，讓學生通過物理實驗操作，把科學家探索自然形成的思想方法內化，從而達到培養學生的科學思想、探究能力和物理素心素養的目的。

例如，在教學“內能”一課時，教師可以讓學生自己動手進行實驗，感受物體內能的變化。

學生通過親自動手實驗，就會在實驗1中感受到當活塞迅速下壓時，空氣被壓縮時內能增大;通過實驗2，學生就會明白當空氣推動塞子，瓶塞跳出來時，內能減少。因此，教師要善于利用物理實驗，讓學生不斷地反思，不斷地探究物理實驗過程出現的問題。只有這樣，才能培養學生的動手能力和探究能力，從而達到提升學生物理學科核心素養的目的。

3.善于運用物理學史，讓學生體驗科學精神

物理學發展的歷史，就是物理學基本觀念演變的歷史。因此，教師要善于運用物理學發展史，讓學生理解和領悟物理基本觀念和思維方法，培養學生的實驗探究能力，培養學生的科學態度和責任，從而提升學生的物理核心素養。

例如，在教學“內能的利用”時，教師可以給學生介紹蒸汽機的發明、運用和改進歷史，讓學生從不同的角度、不同側面了解它的發明、發展歷程，以及這些物理學史中蘊含的科學思維方法和精神（圖4）。

科學史家吳國盛教授認為：“科學史有助于理科教學，能增加自然科學教學的趣味性，誘發兒童對神奇科學世界的向往?！苯處熢谑谡n過程中，要善于運用物理學發展歷史，讓學生體會到科學家們嚴謹的科學態度，理解其中的科學思維方法，從而培養學生的科學態度和社會責任感，提升學生的物理核心素養。

三、走進生活，發現生活中的物理知識，解決現實問題

物理學是人類長期以來對生活中物理現象和物理問題的觀察和總結，它來源于生活，也要運用于生活，為人類解決現實問題。因此，物理學科的教師要將物理知識和學生的生活實際聯系起來，讓學生把物理學的知識與技能有效地遷移到實際的生活中，從而實現物理學的現實價值。

例如，汽車是人類現實生活中不可缺少的交通工具，它的動力機械就是內燃機，而內燃機的工作原理就是“機械能與內能的相互轉化”。因此，教師在教學“機械能與內能的相互轉化”一課時，可以重點介紹貼近生活的汽油機和柴油機兩大類內燃機，讓學生了解它們的工作原理，幫助學生解決現實生活中的問題（圖5）。

物理課程標準明確指出，物理課程應該加強與學生生活、現代社會及科技發展的聯系。美國認知教育心理學家奧蘇貝爾也曾提出“認知結構遷移理論”，他認為：“一切有意義的學習都是在原有的認知結構的基礎上產生的，先前學習所獲得的新經驗，通過影響原有認知結構的有關特征影響新學習?！币虼耍踔形锢斫處熞o密聯系生活實際，從學生的生活出發對所學的物理知識進行驗證，讓學生在生活體驗中建構物理新知識、新經驗，從而提高學生的科學素養，提高學生解決現實問題的能力和意識。

物理是初中生必修的重要課程之一，物理核心素養的培養是物理學科教學的重要內容。教師要在深入理解物理學科核心素養內涵的基礎上，從物理觀念、科學思維、科學探究和科學態度與責任等四個方面出發，不斷優化教學設計，多方面、多維度培養學生的物理學科核心素養，從而達到提高學生綜合素質的目的。

【參考文獻】

中華人民共和國教育部.關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見[Z].2014-04-08.

（美）G·波亞利.怎樣解題——數學思維的新方法[M].上海：上海科技教育出版社，2011.