探索培養學生物理核心素養的途徑

周為煌

【摘要】核心素養教育是新課標背景下高中物理課堂的重點教育任務.在高中階段培養學生物理核心素養，能達到為學生塑造正確發展觀與理性精神的教育目的.本文以提升學生物理核心素養為目標，以物理課堂為教學的主陣地，結合魯科版高中物理教學案例，簡要分析在高中物理課堂教學中落實核心素養教育的意義、原則和有效策略，旨在優化高中物理課程建設，提升整體課程品質.

【關鍵詞】核心素養;高中物理;課堂教學

物理核心素養教育是學生在物理學科學習探索過程中逐步萌生科學發展觀念，塑造物理學科品格與能力的重要過程.培養學生學科核心素養是新課標背景下師生的全新芻探方向與學習訴求.學生學科能力的發展取決于其物理核心素養教育的程度.因此，教師在物理課堂上需將培養學生核心素養作為教學的首要目標，精準定位每課教學中核心素養的教育要素，啟迪學生素養思考，助力學生全面發展.

1?培養學生物理核心素養的積極意義

1.1?樹立科學發展觀念

在高中階段培養學生物理核心素養，有助于學生樹立科學的發展觀念，促使學生以科學的眼光看待問題.核心素養中的物理觀念是解釋生活物理現象規律的客觀概念.科學探究、科學思維等能力培養則以學生科學觀念的建立為前提.落實核心素養教育，能有效帶動學生認真思考，促使學生自覺形成科學發展觀，正確看待生活中的科學現象，借助物理科學造福生活.

1.2?培養學生理性精神

培養高中生物理核心素養能促進學生理性精神的塑造.理性精神是驅使學生在價值選擇和問題面前立足實際、集體利益展開考量，減輕個人偏見或情緒對行為的影響.物理科學屬于客觀存在的自然規律，其知識求索的本質在于客觀論證.學生能在科學探究、科學思考、學習物理觀念的過程中逐漸形成理性的精神品格，對事物的發展保留客觀的判斷.

1.3?助力學生全面發展

學科核心素養是中學生六大核心素養的細化分支，是獨具學科特色的，學生成長與發展必備的能力品質.物理核心素養是學生全面發展的重要構成部分.因此，落實物理核心素養教育能為學生全面發展提供先決性條件，能為學生長遠發展提供不竭動力.

2?課堂上培養學生物理核心素養的基本原則

2.1?可視化原則

物理核心素養教育需遵循可視化原則.可視化主要體現在抽象物理觀念的可視化、實驗探究步驟的可視化、實際問題解決思路的可視化等.物理自然規律具有一定抽象性，而科學探究步驟具有一定流變性.將觀念規律、探究步驟可視化，能有效減輕學生理解負擔，增強學生理解能力，幫助整合學生的探究思路，便于學生生成學科知識體系，促進核心素養內化.因此，可視化原則能使核心素養教育產生事半功倍的效果，是核心素養教育中不可或缺的教學原則.

2.2?主體性原則

主體性原則要求學生在核心素養教育中占據課堂的主體地位.學生是受教育主體，學生的課堂參與、配合程度將對核心素養教學效率產生直觀影響.調動學生主觀能動性，使學生在課堂上擁有更多主動學習、主動探究的機會.如此，能有效鍛煉學生物理能力品質，助力學生積極學習情感的萌生，促使學生素養教育得以深度落實.為達此目的，教師在實際教學過程中遵循主體性原則，強化學生學習主體意識，以主體性原則為首要教學設計原則[1].

3?高中物理課堂培養學生物理核心素養的策略

物理學科核心素養涵蓋物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任共四個教學方向.四個教學項目既相對獨立，又和諧統一.教師在實際教學中可以結合課堂教學內容分層探究四維課堂素養的教育策略，構成完整的課時核心素養教育目標整體.

3.1?活用信息技術，培養學生物理觀念

物理觀念可以解釋為：人立足物理學科角度，對物質運動、作用、能量轉化產生的科學認知.換言之，物理觀念由物理知識概念和自然科學規律構成，是學生學習物理的基礎性常識.掌握正確物理觀念的學生能在科學探究、學習過程中生成正確的預測、計算或判斷.物理觀念素養具備一定抽象性特征，為使學生突破理解困難，教師可以選擇信息助學工具融入課堂，以圖文并茂的方式生成物理模型或思維導圖，借此幫助學生建立形象思維，深度理解物理概念或科學規律.教師可以選擇微課程視頻，借助視頻動態展現物理物質之間的動態變化，幫助學生理解過程性內容；教師可以借助電子化思維導圖、圖文教學材料輔助教學，以平面、點、線、位置等方式表達物理觀念要素的內在聯系，借此幫助學生理解概念性內容.如此，學生能輕松解讀物理觀念，樹立科學認知，切實落實核心素養教育，為其他素養教學打下堅實的認知基礎[2].

例如?在魯科版高中物理必修一“位移變化規律”教學活動中，本課涉及物理觀念為“勻變速直線運動的時間關系s=12v0+vtt”，旨在通過前期實驗數據的變化對比幫助學生發現勻變速直線運動中各個變量之間的變化規律，促使學生理解本課知識概念，為后續教學打好認知基礎.教材內容在解釋位移變化時采用位移數字生成的條形統計圖和折線統計圖來展示物質位移的變化規律，供學生參考、理解.教師可以借助信息技術展現同一物體勻變速直線運動的變化過程.教師因此找到“打點計時器與小車實驗”微課程視頻，視頻中以慢動作播放的形式向學生清晰展現小車勻變速的運動過程，學生能借助動態物體運動中生成的數據輕松轉化為教材中較為抽象的統計圖變量，進而提升學生讀圖識圖、抽象理解能力.借助信息輔學工具，學生能輕松理解本課物理知識，落實核心素養教育.

3.2?優化課堂任務，培養學生科學思維

科學思維是一個抽象概念，是人在科學探究過程中累積有益經驗，最終形成的抽象性、客觀性思維，是基于科學事實和客觀證據對事物發展形成的觀點或結論.科學思維在物理學科中又可以分化為模型思維、推理思維、論證思維、質疑思維等.在高中物理課堂，教師可以巧設課堂任務，助力學生多元思維得以充分鍛煉.教師可以設計模型、設計任務，請學生將腦海中建立的科學模型以繪圖的形式簡單表達出來，并相互對比講解，比較差異并達成共識，提升學生對物理思維的整合能力；教師可以為學生設計推理類問題，請學生大膽猜測實驗結果、鼓勵相互質疑、實驗探究，生成實驗結論并以實際結果進行對比，驗證個人觀點.如此，能落實科學思考素養教育，使學生多維科學思維得以充分培養[3].

例如?以魯科版高中物理必修二“科學驗證：機械能守恒定律”一課教學為例，本課教學重點在于：讓學生借助實驗驗證機械能守恒定律，接受“機械能守恒”這一客觀事實.教師為鍛煉學生科學思維，可以在課前階段為學生布置課堂任務如下：

（1）假設一個物體落地后回彈，這一過程中機械能會轉化為哪些能量？嘗試通過繪圖的方式解讀.

（2）以小組為單位展開實驗探究活動，實驗前討論：預測實驗會出現哪些結果？預測的依據是什么？

（3）分別記錄預測觀點，展開科學實驗探究，記錄實驗結果并進行對比分析.借助前后對比分析實驗誤差的因素、觀點的正誤，最終達成小組共識.

上述教學問題分別對應學生模型思維、推理思維、論證思維與質疑思維品質的培養.在課堂任務的輔助作用下，學生能輕松落實科學思考素養嗎，助力科學思維發展.

3.3?布置實驗活動，培養科學探究能力

科學探究能力可視為學生在物理學科學習過程中獨立解決學科疑問的一系列過程，包括提出問題、做出假設、尋找論據、實驗操作、匯總思路、解決問題、協同學習等.科學探究具有簡化、有效的流程與步驟，能直擊問題的本質，幫助學生快速打開學習思路，解決實際問題.科學實驗是高中物理課堂教學中科學探究能力培養的主陣地.教師可以借助教學中的實驗探究課程培養學生科學探究能力，促使學生掌握完備的科學探究思路，能獨立設計科學實驗探究步驟.教師可以將學生分為若干學習小組，請學生以組為單位展開探究流程設計，以集思廣益的方式完善小組科學探究思路，逐步形成固化探究模式；教師可以為學生小組設計探究任務，請學生自主分工，合作完成實驗步驟，記錄并匯總實驗結果，分析實驗結論.如此，能縮減學生實驗所用時長，減少實驗疏漏，提升課堂探究的有效性.實驗活動能為學生提供豐富的科學探究契機，助力學生科學探究素養得以進一步發展[4].

例如?在魯科版高中物理必修三“科學探究：電容器”教學活動中，本課教學重點在于回顧歷史著名的費城實驗“萊頓瓶”結構，分析生活中常見電容器的充電、放電原理.教師可以將學生分成若干學習小組，請學生小組借助電容器、直流電源、電壓表、單刀雙擲開關等實驗工具展開電容器充電、放電實驗，借此探究電容器充電、放電規律.學習小組可以借鑒教材中的實驗流程，自主進行小組分工、實驗步驟設計、器材整理、結果預測、實驗探究、匯總數據、分析成果等過程，親歷實驗探究的完整步驟.完整的實驗操作能予以學生科學探究方面的啟示.學習小組在實驗中相互補充，交流經驗，能進一步開發學生科學探究能力，提升核心素養.

3.4?拓展物理文化，培養學生科學態度

科學的態度與責任是學科教育對于學生情感層面的要求.該核心素養要求學生能在了解知識內容的基礎上形成理性求真、嚴謹務實的科學態度，促使學生能正確看待客觀規律，遵守科學道德規范，產生學習物理、造福世界的責任意識.科學態度與責任是學生學科精神品質的構成部分，教師可以借助物理學文化及其發展史增強課堂的情緒感召力，促使學生解讀物理發展史，認識到物理發展對于人類社會發展的重要推動作用，進而對物理學科學習產生使命感與責任感，能尊重物理科學成果，嚴守科學道德底線，形成求真、持恒的科學態度[5].

例如?以魯科版高中物理選擇性必修一“彈性碰撞與非彈性碰撞”一課教學為例，本課教學內容旨在探究彈性碰撞與非彈性碰撞產生的能量變化特點（如：彈性碰撞公式為v1′=m1－m2v1m1+m2，v2′=2m1v1m1+m2）.為調動學生課堂探究興趣，培養學生良好的科學態度與責任，教師為學生細化講解教材中出現的“牛頓搖籃”的原理及其創造背景.學生經教師科普后得知：牛頓搖籃始創于1960年，其創作者伊丹·馬略特的初衷為清晰展現彈性碰撞的桌面演示道具.教師從牛頓搖籃的名稱出發，細數牛頓為物理科學領域做出的貢獻.學生從中獲得學習認同感，能以先進科學家的探索精神為榜樣，在學習中保持積極的質疑、求索態度，將學好物理與推進社會發展聯系起來.拓展物理文化能有效增強學生科學情感態度，促進學生核心素養的培養.

4?結語

綜上所述，高中物理課堂蘊含著豐富的核心素養教育契機.教師可以結合課堂內容與教學目標分層提煉有益信息，實施教學計劃，逐步落實四維核心素養教學目標.通過信息技術、課堂任務、實驗活動、物理文化的微調尋找核心素養教育的切入點，使學生核心素養與知識目標得以同步落實，切實推進學生學科核心素養的發展.

參考文獻：

[1]王志紅，趙琦，李青，等.核心素養視野下高中物理不同課型的課堂觀察研究[J/OL].西華師范大學學報（自然科學版）：1-9[2023-01-30].

[2]鄒正娟.基于高中物理學科核心素養的教學策略探究[J].科學咨詢（教育科研），2022（11）：215-217.

[3]楊樂天.核心素養下高中物理信息化教學策略探究[J].中國新通信，2022，24（21）：227-229.

[4]魏曉東.物理核心素養中科學態度與責任的培養路徑研究[J].天津師范大學學報（基礎教育版），2022，23（06）：62-66.

[5]張樹彧.基于物理學科核心素養的高中物理單元教學設計探討[J].西部素質教育，2022，8（17）：119-121.