核心素養視角下物理師范生實踐教學的改革與探索

蔡劍華 陳雪娟 庹滿先

摘???要：“面向地方，面向行業”培養人才是地方本科高校的根本任務，目前地方高校物理本科師范生實踐教學的培養體系滯后于國家對“物理核心素養”能力培養的要求。尤其是在師范類專業認證的大環境下，對物理師范生核心素養的培養提出了更高、更具體的要求，也對現行本科師范生物理實踐教學的課程體系、教學內容、教學模式和教學資源等提出了挑戰。筆者擬在物理本科師范生的實踐教學方面做些改革與探索，以期為地方高校對物理本科師范生的“物理核心素養”能力培養提供一些經驗與參考。

關鍵詞：核心素養????物理????師范生????改革與探索

中圖分類號：G642.3；G648.9?????????????????????????????文獻標識碼：?AReform?and??Exploration?of?Practical?Teaching?of?Physics?Normal?Students?from?the?Perspective?of?Core?Quality

CAI?Jianhua*?????CHEN?Xuejuan??TUO?Mianxian

（School?of?Mathematics?and?Physics，?Hunan?University?of?Arts?and?Science，?Changde，??Hunan?Province，??415000??China）

Abstract：?It?is?the?fundamental?task?of?local?undergraduate?universities?to?train?talents?for?"local?areas?and?industries".?At?present，?the?training?system?of?the?practical?teaching?for?physical?undergraduate?normal?students?in?local?colleges?and?universities?lags?behind?the?national?requirements?for?the?training?of?"physics?core?quality"?ability.?In?particular，?under?the?environment?of?teacher?training?professional?certification，?higher?and?more?specific?requirements?are?put?forward?for?the?cultivation?of?the?core?quality?of?physics?normal?students，?and?challenges?are?also?proposed?to?the?curriculum?system，?teaching?content，?teaching?mode?and?teaching?resources?of?the?current?practical?teaching?for?physics?undergraduate?normal?students.?The?author?intends?to?do?some?reforms?and?explorations?in?the?practical?teaching?of?physics?undergraduate?normal?students，?in?order?to?provide?some?experience?and?reference?for?local?universities?to?cultivate?the?"physics?core?quality"?ability?of?physics??undergraduate?normal?students.

Key?Words：?Core?literacy;?Physics;??Normal?students;?Reform?and?exploration

在地方高校用傳統的培養學術型人才的課程體系和教學方法來培養物理師范類人才是不相適宜的。因此，堅持職業需求與學生培養相統一，全面提升物理師范生的“物理核心素養”能力培養勢在必行。通過實踐教學來培養學生的綜合素養，是一種非常直接和高效的手段。實踐教學在國外采用的形式比較多，且非常注意與生活場景的結合來設計實驗，以此在實踐中來提高學生的動手、探究能力和合作交流能力。國外基于實踐教學的研究也較國內早，他們非常注重對實踐形式的創新[1-2]，根據不同的實驗目的，探索不同的實驗形式，如比較實驗、優化實驗和探索實驗等。2014年教育部研制印發《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》，指出要研究和提出各階段學生發展核心素養體系，自此“核心素養”的研究在近些年來受到很多學者的重視，教育部也制定了核心素養培養的指標體系和課程標準[3-4]。尤其是國家出臺了《關于全面深化新時代教師隊伍建設改革的意見》和《教師教育振興行動計劃（?2018—2022年）》文件，提出要開展師范類專業認證，推動師范類專業內涵建設，聚焦師范生能力培養，對物理師范生核心素養的培養提出了更高、更具體的要求[5]。如何落實核心素養的培養任務，是高校教學研究及改革的重點之一。該研究擬針對物理實踐教學這一塊，從課程體系、教學內容及模式、教學資源、特色打造和評價體系等方面進行改革與探索，重點解決原有課程體系相對落后、教學模式相對單一、實踐教學載體相對缺乏、學生個性化學習與發展不足和評價機制相對落后的問題，旨在形成一些可供參考的經驗。

1???改革與探索

1.1???確立課程體系

課程體系是完成學生培養目標的基礎，也是開展教學活動的總括圖。要進行教學改革，先要根據教學目標，對課程體系進行調整或完善。根據物理學科“核心素養”4個具體維度（即“物理觀念”“科學思維”“科學探究”和“科學態度與責任”）的要求[6-7]，構建不同于普通物理學專業的實踐課程體系。并根據教學目標和學生能力達成的要求，將課程進行分類，如將實驗分門別類為：必做性、選做性實驗，驗證性、探究性實驗，實操性、演示性實驗，設置情境創設或建模類實驗等，豐富實驗種類，完善實驗課程體系，為師范生物理實驗教學的實施提供多樣的課程形式。課程構建以學生為主心，以“核心素養”能力培養為導向，從培養學生的專業知識和教學技能兩個維度，分為通識教育層、專業基礎層和教師技能發展層這3個層面來實現，構建“多模塊”的遞進式實踐課程體系。以此構建“多模塊”的課程體系，每個模塊設計都有對應能力達成的目標和標準，從頂層構建至底層細化，層層嵌套，形成一個完整的遞進式課程體系。進而達成從基礎能力培養、專業能力培養到教師技能培養3個階段的培養目標。

1.2???改革教學模式

根據模塊化課程特點，搭建“多維立體”化教學課堂，實施項目式教學，解決原有教學模式單一的問題。建設項目式教學模式，對模塊化課程的教學目標、內容和教學模式進行研究和探索，實施以項目為載體，任務為驅動，訓練為主線，學生為中心，教師為主導的項目式教學模式。在教學場域上，將第一課堂與第二課堂、第三課堂（網絡課堂）有機銜接起來，建立起由課內到課外、由學校到社會、由虛擬到真實的多維立體化教學課堂，擴展學生的學習空間。切實將教學改革落腳在提升課程教學水平、提高學生師范技能能力方面。依托校內外科教平臺，對接教師科研、學科競賽、頂崗實習等社會服務，實施個性化的教、學方式和本科生專業導師制度，使不同類型的學生在各自的興趣方向取得進步，滿足學生個性化學習與發展的需求。一方面，以學科競賽、科研項目、創新訓練和項目孵化為“四輪”，帶動學生應用能力培養；另一方面，與當地中學實現資源共享、專業共建、項目共研、人才共育，雙方互派人員、互為服務、互為評價的深度合作模式。以此，構建“多元協同驅動”的實踐教學體系，豐富實踐教學載體和教學資源，并對實踐教學過程進行系統集成的設計與制度創新，進而帶動實踐教學各維度、各環節有效融合，良性互動。?改變傳統的在物理本科師范生系列實驗教學中，先教師引導或演示，學生再重復的?“實驗箱”式的實驗教學模式（所有的實驗用具收集在一個實驗箱內，學生重復實驗講義中的步驟或重復老師的演示）。將現代教育技術手段和多樣的實驗室管理模式應用到實驗教學改革中來。如將要開展的實驗的一些先導性知識、重點難點和實驗安全等，預先錄制為視頻，在班級群里發布或掛在網上，引導學生去預習實驗，為后續實驗的開展提供保障，同時也可為實驗預留時間，供同學們討論和分享實驗。在實驗室的管理上，研發實驗室管理系統，同學們可以預約進入實驗室，有利于學生和實驗室的靈活安排。同時建設網絡實驗室，并將與實驗教學相關的電子書籍、典型案例、優質的教學資料和實驗視頻等共享開放，方便同學們查找、觀看和下載。一些實驗，也可讓學生根據實驗要求，在虛擬仿真實驗室完成并提交，老師給出評價和反饋。

1.3???調整教學內容

根據物理師范生“物理核心素養”能力培養的目標，改革物理實踐教學的教學內容。尤其是在師范類專業認證的大背景前提下，“以學生發展為中心”的教育理念要求從以“教”為中心的傳統模式向以“學”為中心的新模式轉變。所以在教學內容上，要求根據不同的實驗課程的性質和培養目標，以師范生學習效果和個性發展為中心，來設置教學內容。如探究性實驗，教學內容上鼓勵本科生設計實驗、并掌握選擇最合適的實驗方案，體會物理學的科學性和嚴謹性，提高其發現和解決問題的能力。演示性實驗內容的設計，以培養學生的“物理觀念”，激發學習興趣為目的。如在講毛細現象原理時，老師可要學生找來2個一次性紙杯和1根細線，1個紙杯裝水放在高處，1個空紙杯放在低處，然后用1根細線搭在2個紙杯之間，過一段時間后就會看到，細線被浸濕，隨后會有水滴沿著細線落在空杯子上，最后高處杯子的水會被轉移到低處的空杯子中。驗證性實驗教學內容的設置，應以激勵學生正確的科學思維、提升科學素養為目的，以達到學生物理學科核心素養的4個方面的培養目的。

1.4???豐富教學資源

物理學是一門傳統的老學科，物理學（師范）專業的實踐教學也有很多成熟的教材、案例和影像資料等。但隨著社會的發展和信息時代的到來，高科技實驗儀器不斷被引入高校普通實驗中來，虛擬仿真實驗也突破了實驗儀器和場地的限制，改變了傳統實驗的教學模式[8-9]。從學校到社會，從線上到線下，從現實到虛擬，有很多資源可以應用或借鑒到師范生的實踐教學中來。筆者團隊依靠依托單位的省級基礎物理實驗中心和省級虛擬仿真實驗室，以及學校附近常德市科技館等資源，開發和建立了適合多種課程性質和課程類型的實驗教學資源，并以“核心素養”能力培養的要求分類羅列。如得益于湖南省科普基地——基礎物理實驗中心的支持，學校每年都組織學生參加湖南省和常德市舉辦的科普講解大賽，也會組織學生參加湖南省的大學生物理競賽等，每年都會有有關物理實驗的優秀作品、視頻和案例，極大地豐富了學校的教學資源。

1.5???打造特色實驗

物理學是一門基于實驗發展起來的學科，物理理論的建立都得通過實驗來驗證。基于湖南省科普基地——基礎物理實驗中心、中學物理教學法實驗室和依托學院的科研、教學平臺，為師范生的培養設計系列特色的物理實驗，并指導學生自己根據實驗目的開發和設計實驗。如在講授大氣壓強實驗時，可設計“用有孔的紙片托水”的實驗。為學生準備紙張（可用A4紙）、大頭針、瓶子和一杯帶顏色的水。先用大頭針在紙張上扎很多小孔，把帶顏色的水倒滿整個瓶子，然后用帶孔的紙張蓋住瓶子，隨后用手壓住紙片并迅速將瓶子倒轉，瓶口朝下，再將手輕輕移開。此時紙片不會脫落，依然會封住瓶口，瓶里的水也不會滴落。實驗有趣地展示了由于大氣壓強作用于紙片，產生了向上的力，使他拖住了瓶里的水。但若只給瓶子裝半瓶水，再重復上述實驗，實驗就會失敗，此處可設問，留給學生思考并作答。再者，這個實驗也可應用于液體表面張力的教學。同樣的實驗材料和步驟，瓶子倒立后，有孔的紙“蓋子”也不會滴水，是由于水的液體表面張力，使得在紙的表面形成了一層水的薄膜，束縛了水的流動。可進一步引申到人們平時生活中常用油布做雨傘。油傘也有很多細小的孔，但人們可以用它來擋雨。但雨下大了，如遇到暴雨天，油傘下還是會漏下細雨，這一現象又可進一步引申到力學問題，設問并留給學生思考、作答。這樣有趣又有特色的實驗，可根據不同的實驗內容和實驗目的來開發和設計。又如硬幣搭橋、火柴制作簡易火箭等，這類實驗有趣、簡單易操作，且實驗器材來自生活，容易激起學生的創造力和想象力，要求學生自主設計實驗方案，培養學生的創新意識，并進一步開發和積累實驗案例，編制師范生物理實驗教材。

1.6???改革評價體系

教學管理中，基于課程體系和教學模式，提出以課程模塊為教學管理單元，建立模塊負責人制度，制定課程模塊的管理和考核辦法。將學生的自主學習和學分進行結合，確立基于實踐業績的學分計算辦法（如頂崗實習和創新實踐學分的認定）。構建激勵式評價模式，認可和鼓勵師生的工作。采取動態的教學質量監控體系，為完善教學改革提供依據。從制度、方法、考核和保障上，系統構建教學新機制，促進“教”與“學”的統一。

2???實施保障

（1）該研究的依托單位湖南文理學院數理學院在專業建設、教學改革等方面取得了較好的成績。配齊配強了教學管理隊伍，由院長、主管教學副院長、教務秘書、教研室主任、實驗室主任組成管理隊伍，院長任組長。?建立教學指導委員會，規范各類教學活動。采用教師工作室（研究所）模式對本科生進行特色教學。?組建模塊化課程教學團隊，規范課程規劃、教學大綱，加強教材建設。鼓勵教師開展教學研究，積極申報各級各類教研項目。學院的?“物理學”專業為省級一流專業，并申報了國家級一流專業。學院擁有省級基礎物理實驗中心（湖南省優秀科普基地）和以及湖南省重點實驗室，并建有省級虛擬仿真實驗教學中心和省級校企合作創新創業教育基地（中學教育），為教學改革提供了條件保證。學院開展了物理學專業的師范專業認證，優化教學內容，以學生為中心，以產出為導向，實施“創新人才+師范生融合”的培養策略，改革實踐教學環節，構建“物理核心素養”能力培養的實踐教學鏈。

（2）學校重視教學改革。學校出臺了《湖南文理學院教學改革研究項目管理辦法》?等相關政策，明確了教學改革項目管理和經費使用的辦法，為項目的開展和完成提供了有力的保障。學校和所歸屬的院（部）在項目所涉及的人、財、物等方面予以充分保障，尤其為搭建開放實驗平臺，購買創新性實驗的實驗耗材提供了方便。并出臺了《湖南文理學院學生頂崗實習試行辦法》《湖南文理學院創新創業實踐學分認定及成績加權實施條例》等支持實踐教學改革的文件，為實踐教學的改革和本研究的實施提供了制度保障。

（3）學校注重實踐教學條件的建設。得益于中央財經專項基金和學校的配套建設費用，尤其是湖南省科普基地——基礎物理實驗中心和幾個省級科研教學平臺的建設，極大改善了該校物理學（師范）專業實驗條件落后的狀況，目前具備了集教學、服務、科研于一體的多功能實驗基地。這不僅可以較好地滿足學生開展各類驗證性和探究性實驗，也為學生開展開放或創新實驗提供了條件。

（4）學校有良好的保障。湖南文理學院為了貫徹落實黨中央、國務院關于高等教育發展的相關要求，在院黨委的統一領導下，成立由書記、校長擔任組長的“深度轉型發展領導小組”，著力推進課程教學改革。一是整合相關課程，將創新創業教育納入教學全過程，更加專注培養學生技術技能和創新創業能力。二是加大技能培養課程開設力度。這些為培養地方高校物理本科師范生“中學物理核心素養”能力培養的提供了良好的環境。

3???改革成效

教學團隊取得的教學成果豐碩，出版了高等學校應用型本科“十二五”規劃教材等4部，教材被廣泛采用，產生了良好的反響，在國內優秀刊物上發表教改論文30余篇，獲省級教改項目5項，獲省級教學成果獎2項。學生綜合素質全面提升，?具備了中學物理教學的基本能力，就業率連續3年穩定在95%以上，考研比例穩定在30%左右，其中近80%被雙一流高校錄取。?學生創新能力突出，各類競賽屢獲佳績，?近幾年學生在湖南省大學物理競賽中先后獲得省級一等獎2項，二等獎3項?，三等獎14項；在湖南省師范技能競賽中獲得省級二等獎1項；在湖南省科普講解大賽中獲得二等獎1項，三等獎2項。

4????結語

本科師范生物理實踐教學體系的改革涉及課程體系、教學內容、教學方法、評價體系和條件保障等諸多方面。筆者團隊本著求真務實的態度，在學校和學院的支持下，根據國家對“物理核心素養”能力培養的要求，對接師范專業認證，結合地方院校的特點，建立相對獨立的物理學（師范類）實踐課程與教學體系，改革實踐教學內容，加強師范生物理實踐的教學資源建設和評價體系建設，取得了一些經驗。這些為在師范生物理實踐教學中如何解決“物理核心素養”能力培養的問題提供了參考。

參考文獻[1]?夏雄平，梁秋群，曹雪麗.?淺談高校教師核心素養：以高校物理專業教師為例[J].?教育現代化，2019，6（86）：141-142.