培養(yǎng)學生物理學科核心素養(yǎng)的實踐

【摘要】關(guān)注核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是教育本質(zhì)的回歸，探究提升學生學科素養(yǎng)的高中物理教學方法，對于促進學生的綜合發(fā)展、推動高中物理教學質(zhì)量的提升具有重要的教育意義.本文通過概述高中物理教學中培養(yǎng)學生高中物理學科核心素養(yǎng)的思路，以強化學生物理觀念、發(fā)展科學思維、激發(fā)科學探索、保持科學態(tài)度與責任等，提升學生物理學科核心素養(yǎng)的教學方法.同時，以自由落體運動的教學為例，闡釋高中物理教學中落實學科核心素養(yǎng)的教學實踐.通過課堂情境再現(xiàn)，以期整體提升學生的綜合素質(zhì)，促進高中物理教學的實效性.

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng)；高中物理；自由落體運動

近年來，國家和社會對創(chuàng)新型人才的需求空前迫切[1]，培養(yǎng)學科核心素養(yǎng)對發(fā)展創(chuàng)新型人才具有重要意義.高中物理教師應積極將新課標要求與教學創(chuàng)新相結(jié)合，為整體提升學生綜合素質(zhì)、推進物理學科核心素養(yǎng)的落實提供引導與支持，提升學生的知識接收與融合能力、理論與實踐的融通能力、科學探究能力等，實現(xiàn)高中物理課程從知識本位向以素養(yǎng)為本的根本轉(zhuǎn)變.本文以人教版必修第一冊第二章第4節(jié)自由落體運動的教學為例，闡述在高中物理教學中落實物理學科核心素養(yǎng)的基本思路與具體實踐.

1 培養(yǎng)學生高中物理學科核心素養(yǎng)的思路

物理問題的解決過程是系統(tǒng)的、科學的，其學科的核心素養(yǎng)，是學生經(jīng)過學習后形成的關(guān)鍵能力、必備品格與價值觀念[2].培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)更具有時代意義與物理學科意義.其培養(yǎng)思路可具體從以下四個方面入手：

（1）強化學生物理觀念.物理觀念的形成與運用要求高中生通過物理學科的學習，以物理學的角度認識物理現(xiàn)象及物質(zhì)，掌握通過現(xiàn)象看本質(zhì)的物質(zhì)觀；以運動觀的視角對物理現(xiàn)象進行運動性質(zhì)的相關(guān)描述，理解力的作用是相互的；能明確能量觀的存在，認識到能量守恒且可相互轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)化.

（2）發(fā)展科學思維.物理學科的學習是基于現(xiàn)象經(jīng)驗等事實，采用構(gòu)建物理模型模擬物理現(xiàn)象的過程，是記錄分析、推論論證、提出創(chuàng)新的過程.高中生應掌握系統(tǒng)的物理學習方法，建立系統(tǒng)、嚴謹?shù)膶W科模型思維、推理論證思維、質(zhì)疑創(chuàng)新思維.

（3）激發(fā)科學探索.科學探究要求高中生以“探”為重點，基于對物理實驗或現(xiàn)象的觀察，提出問題并形成自我猜想及假設，以此為根據(jù)進行實驗方案的相關(guān)探索，在探究過程中獲取新知識.

（4）保持科學態(tài)度與責任.在新時期背景下，高中生作為社會主義科學發(fā)展的接班人，應對科學探究的過程及結(jié)論保持嚴謹、求真、堅持的科學態(tài)度，同時，保有對物理科學、道德規(guī)范、自然環(huán)境、社會發(fā)展的責任感.

2 以自由落體運動教學為例，落實學生物理學科核心素養(yǎng)的教學實踐

2.1 觀察現(xiàn)象并遷移生活應用，強化物理觀念

“自由落體運動”案例在生活中頻繁出現(xiàn)，如：高空墜落的花盆、滑落的手機等.在開始課堂教學時，筆者借助生活案例，同時釋放兩個不同質(zhì)量的物體，讓學生觀察物體下落的過程和落地時間，并引導學生通過記錄下落的距離、時間等數(shù)據(jù)，認識物理現(xiàn)象，總結(jié)實驗現(xiàn)象的表象規(guī)律.即：起初它們都是靜止的物體，在不同情況下下落的速度不同；這些現(xiàn)象屬于同一類別的物理運動，即一種初始速度為零的直線運動，以此強化學生的物理觀念.

2.2 模型建構(gòu)與推理論證融合，培養(yǎng)科學思維

將物理對象或物理過程、情景，通過一定的研究方法進行簡化模擬，將研究對象本質(zhì)的特征抽象化，構(gòu)成概念或結(jié)論體系，從而形成物理模型[3].筆者基于體驗構(gòu)建相關(guān)物理模型的思維方式、方法，引導學生依照物理事實，運用邏輯思維推導出物理變量之間的聯(lián)系，發(fā)展以證據(jù)、數(shù)學知識為基礎的科學論證能力.

物理模型的構(gòu)建體驗.筆者在引領學生體驗課堂物理建模時，重點引導學生體會“等效”的物理思想，即將復雜的物理現(xiàn)象、物理過程簡單化，通過類比轉(zhuǎn)換思維以降低研究處理的難度.

推理與實驗驗證.在“自由落體運動”的教學過程中，筆者基于模型的建立，鼓勵學生運用已有的物理知識對現(xiàn)有模型進行推理和論證，引導學生參與數(shù)據(jù)處理的邏輯過程，拓展科學論證思維.如：在紙條打點模擬自由落體的實驗中，測得計數(shù)點及位移數(shù)據(jù)，見表1左3列數(shù)據(jù)，根據(jù)公式，通過數(shù)學計算得出計數(shù)點的速度，見表1第4列.

根據(jù)表1數(shù)據(jù)顯示，自由落體運動的速度隨時間增大而增大，得出結(jié)論：自由落體運動是一種加速運動.此時，筆者通過多媒體展示物體自由下落的軌跡，進一步論證自由落體運動的確是一項加速運動，形成了有效證據(jù)鏈.物體自由下落軌跡見圖1.

思維開發(fā).根據(jù)相同時間內(nèi)物體下落的相關(guān)數(shù)據(jù)，筆者引導學生針對數(shù)據(jù)進行物理邏輯下的數(shù)學公式推導.即：測量自由落體運動中等量時間內(nèi)相鄰兩段的位移數(shù)據(jù)，并計算位移差Δx，分析自由落體的運動規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，x1∶x2∶x3∶x4∶x5=1∶3∶5∶7∶9，獲知做自由落體運動的物體在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的位移差相等，進而得出結(jié)論：自由落體運動是一種勻加速運動.

討論與解釋.課堂討論環(huán)節(jié)有同學提出，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)自由落體運動的初始速度并不為零，與自由落體的定義相悖.筆者對此同學勇于提出質(zhì)疑的行為進行表揚，引導學生探究出現(xiàn)此情況的具體原因，學生通過探究發(fā)現(xiàn)，物理模擬實驗中計數(shù)的時間存在人為測量的干擾因素，導致實驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，學生在解除疑惑的同時，促進了其物理學科思維的多向發(fā)展.

2.3 創(chuàng)設實驗情境，啟發(fā)科學探究

筆者在整個學科教學過程中，以基礎知識教學為基礎，引導學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，根據(jù)問題的解決方向篩選有效信息，創(chuàng)設實驗情景，分析解釋科學推理的具體過程，從而啟發(fā)學生的科學探究欲[4].

引導學生發(fā)現(xiàn)并提出問題.筆者基于位移差的運動軌跡，提出問題：“得出的自由落體運動是一項勻加速運動是正確的嗎？”

強調(diào)基于有效證據(jù)解釋問題.對問題的解釋應基于真實有效的證據(jù)，進行連貫、具有邏輯性的推論[5].學生以表1數(shù)據(jù)為基礎，在坐標軸上標明實驗數(shù)據(jù)點，筆者引導學生對生成的數(shù)據(jù)點的數(shù)學規(guī)律進行觀察、探索、總結(jié)，最終繪制出v-t圖象，如圖2所示.

學生在根據(jù)數(shù)學推導得出結(jié)論后，筆者及時引導學生對數(shù)學結(jié)論進行物理元素之間的關(guān)聯(lián)思考，促使學生將數(shù)學關(guān)系應用到物理解釋中，得出結(jié)論論證自由落體運動的確是一種勻加速運動，并總結(jié)實驗過程，加強學生對實驗情景的回顧，引發(fā)學生對實驗探究科學性的相關(guān)思考.此外，筆者積極引導學生從兩方面提高自身的表達能力.一是針對提出問題、設計實驗方案、整理證據(jù)、得出結(jié)論、延伸反思的過程，進行交流內(nèi)容方面的語言組織鍛煉；二是將過程中產(chǎn)生的公式推導、文字繪圖等，選擇合理的表達方式進行相關(guān)的交流.

2.4 認識科學本質(zhì)，確保科學態(tài)度與責任

教學中，筆者以實驗數(shù)據(jù)為切入點，提出“真實的自由落體運動為什么初始速度并不為零？”引導學生進行深入思考，結(jié)合物理實驗中對變量的控制原理，明確在測量中存在人為測量誤差情況，引導學生得出透過現(xiàn)象看本質(zhì)的科學本質(zhì)要點.此外，筆者結(jié)合伽利略對亞里士多德觀點的質(zhì)疑探究，展示了伽利略為科學所作出的偉大貢獻，探討了伽利略為追求科學真理所作出的種種犧牲，引導學生在認識發(fā)現(xiàn)新問題期間，不應簡單粗暴地進行否定，應以科學的態(tài)度尋找方法，通過科學驗證得出正確結(jié)論.

3 教學反思

知識概念淺顯化.該課例通過使用圖示、符號和數(shù)學公式等形式，幫助學生理解和運用物理知識和概念，有助于培養(yǎng)學生對自由落體運動的理解能力.

注重學生的科學創(chuàng)新能力.課例通過引導學生分析和比較物體的位置、速度和加速度等因素，并與實際觀察和測量結(jié)果進行對比，培養(yǎng)了學生的科學思維和創(chuàng)新能力.

強化學生所實操探究能力.課例通過引導學生實際觀察測量，讓學生親身參與到自由落體運動的探究過程中，有助于培養(yǎng)學生的科學探究能力和獨立思考能力.

培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和責任意識.課例鼓勵學生對實驗結(jié)果產(chǎn)生質(zhì)疑，通過對問題進行分析討論，提出合理的解釋和推斷，能夠培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和責任意識.

4 結(jié)語

培養(yǎng)高中生物理學科的核心素養(yǎng)，符合當代素質(zhì)教育背景，有助于我國技術(shù)類創(chuàng)新型人才的培養(yǎng).本文通過明確高中物理核心素養(yǎng)的內(nèi)核要求，以“自由落體運動”的相關(guān)教學為例，闡述了基于物理學科核心素養(yǎng)落實的教學實踐，結(jié)合課程實際及應用，深化學生物理觀概念.課堂通過構(gòu)建合適的物理模型，培養(yǎng)學生科學推理論證、質(zhì)疑創(chuàng)新的科學思維；創(chuàng)設物理實驗情境，以輔助學生體驗科學探究的過程，鍛煉學生發(fā)現(xiàn)基于證據(jù)論證的探究能力.通過向?qū)W生滲透科學態(tài)度、科學精神與責任意識，完成對學生各方面能力的多角度培養(yǎng)，促進高中生物理學科核心素養(yǎng)的形成.

【本論文是自治區(qū)教育廳組織實施廣西基礎教育優(yōu)秀教師國內(nèi)研修項目（桂教辦 [ 2021 ] 905號文件）成果之一】

參考文獻：

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[2]丁丁.高中物理教學中科學思維方法的應用[J].大連教育學院學報，2022，38（02）：30-31.

[3]吳昌洪，梁玉潔，買歌菲熱提.基于整合的進階式高中物理教學設計——以“加速度”教學為例[J].物理教學，2022，44（05）：11-15.

[4]趙紹明，王騰.用真實情境促成物理思維進階——以“自由落體運動”教學為例[J].物理教師，2021，42（03）：33-35.

[5]徐瑞璟，李春密.基于核心素養(yǎng)的高中學生物理科學探究能力調(diào)查研究[J].物理教師，2021，42（10）：20-24.