高中物理学科核心素养

抚顺市高中物理学科教学研讨会发言第1页（共15页）高中物理学科核心素养物理学科核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过物理学习而内化的带有物理学科特性的品质，是学生在学习物理过程中逐步形成的知识积淀、思维品质、能力表现、科学思想以及科学的情感、态度和价值观的综合体现。高中物理学科核心素养包括以下几个方面。1.物理观念从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识，是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华。“物理观念”包括物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念及其应用等要素。2.科学思维科学思维是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，是基于经验事实建构理想模型的抽象概括过程；是分析综合、推理论证等科学思维方法的内化；是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判，进而提出创造性见解的能力与品质。“科学思维”主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素。其中，学科思想方法属于科学思维的范畴，是高中物理学科核心素养的基本构成要素之一。3.实验探究实验探究是提出物理问题，形成猜想和假设，获取和处理信息，基于证据得出结论并做出解释，以及对实验探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。“实验探究”主要包括问题、证据、解释、交流等要素。4.科学态度与责任科学态度与责任是在认识科学本质，理解“科学•技术•社会•环境”(STSE)的关系基础上逐渐形成的对科学和技术应有的正确态度以及责任感。“科学态度与责任”主要包括科学本质、科学态度、科学伦理、STSE等要素。2017年高考全国卷物理试题以“必备知识、关键能力、学科素养、核心价值为考查内容，以基础性、综合性、应用性、创新性为考查要求”，落实物理考试大纲的考核要求，强化能力立意，引导学生科学素养的培养。2017年高考考纲的修订和2017年高考物理试题的特点要求物理教学要注重对基本概念、基本规律、基本思想方法的理解和掌握；要形成完整的知识体系，提升分析、综合能力，提升运用物理知识解决实际问题能力；要注重理论密切联系实际，关注社会进步和科学发展，关注生产、生活，学以致用，学有所用。必备知识、关键能力、价值观的融合和表现就是核心素养。抚顺市高中物理学科教学研讨会发言第2页（共15页）新课程目标的三个维度（一）知识与技能1．学习物理学的基础知识，了解物质结构、相互作用和运动的一些基本概念和规律，了解物理学的基本观点和思想。2．认识实验在物理学中的地位和作用，掌握物理实验的一些基本技能，会使用基本的实验仪器，能独立完成一些物理实验。3．初步了解物理学的发展历程，关注科学技术的主要成就和发展趋势以及物理学对经济、社会发展的影响。4．关注物理学与其他学科之间的联系，知道一些与物理学相关的应用领域，能尝试运用有关的物理知识和技能解释一些自然现象和生活中的问题。（二）过程与方法1．经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。2．通过物理概念和规律的学习过程，了解物理学的研究方法，认识物理实验、物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用。3．能计划并调控自己的学习过程，通过自己的努力能解决学习中遇到的一些物理问题，有一定的自主学习能力。4．参加一些科学实践活动，尝试经过思考发表自己的见解，尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题。5．具有一定的质疑能力，信息收集和处理能力，分析、解决问题能力和交流、合作能力。（三）情感态度与价值观1．能领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。2．有参与科技活动的热情，有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。3．具有敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神，具有判断大众传媒有关信息是否科学的意识。4．有主动与他人合作的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，敢于坚持正确观点，勇于修正错误，具有团队精神。5．了解并体会物理学对经济、社会发展的贡献，关注并思考与物理学相关的热点问题，有可持续发展意识，能在力所能及的范围内，为社会的可持续发展做出贡献。6．关心国内、外科技发展现状与趋势，有振兴中华的使命感与责任感，有将科学服务于人类的意识。“知识和技能”，“过程和方法”，“情感、态度和价值观”是密不可分的有机整体。知识与技能目标是组织教学的基础，离开了知识与技能目标而空谈过程与方法、情感态度与价值观是没有意义的，同时知识与技能的实现必须体现过程性，注重策略与方法，注重学生的亲身实践与操作，注重学生的自主探究和思考，使得知识与技能目标得以实现，而情感态度与价值观目标只有在学生获取知识形成能力的过程中才得以实现，离开了知识与技能、过程与方法，情感态度与价值观难以实施。知识与技能是基础性目标，重在智能的提升，情感态度与价值观是终极性目标，重在人格的塑造，过程与方法是关键性目标，是知识与技能和情感态度与价值观达成的途径，知识与技能是物质的载体，情感态度与价值观是动力，过程与方法是策略。抚顺市高中物理学科教学研讨会发言第3页（共15页）高中物理必修2教材中的思想方法物理学科思想方法是人们研究物理学在发现问题、提出问题、解决问题的过程中，所使用的策略、途径、手段、方式和操作的总和，是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的科学思维方式，是科学思维内化的能力与品质。髙中物理常见的学科思想方法有：1)理想化与物理建模思想，包括：①理想模型（对象模型、条件模型、过程模型、模拟模型）、②理想实验；2)实验探究思想；3)守恒思想；4)控制变量思想；5)等效思想(等效转换、等效替代）；6)类比思想；7)极限思想；8)对称思想；9)数理思想（比值定义法、乘积定义法、比例系数法、图象法、方程函数法、数形结合法、近似估算法、外推法、平均值法、曲线拟合法、微元法、累积法、放大法、化归法、逆向法、临界与极值法）；10)隔离与整体思想；11)归纳与演绎思想；12)假设与悖论思想。数理思想是基于物理现象的数学模型，利用数学知识解决物理问题的科学思维方式。数理思想不仅能利用数学方法诠释物理现象，解决物理问题，而且还能预见物理现象，并根据物理事实来修正原有的物理模型；隔离与整体思想是分析与综合思想在解决物理问题中的具体应用；理想化与物理建模思想属于建构类的学科思想方法；实验探究思想、守恒思想、等效思想、控制变量思想、对称思想、类比思想、假设与悖论思想属于发现类的学科思想方法；数理思想、极限思想、隔离与整体思想、归纳与演绎思想属于应用解决问题类的学科思想方法。人教版高中《物理》(必修2)教材是力学模块之一，研究曲线运动中运动和力的关系、功能关系，内容包括运动的合成与分解、抛体运动、匀速圆周运动、万有引力与天体运动、功与能、动能定理、机械能守恒定律和能量守恒定律等。由表1可知，学科思想方法在第五章“曲线运动”中有21处、在第六章“万有引力与航天”中有8处、在第七章“机械能守恒定律”中有22处，合计51处。其中，在教材“正文”中38处、“栏目”中10处、“练习”中3处、“旁注”中1处。对于具体的学科思想方法，“数理思想”有14处，其中，比值定义法、乘积定义法和微元法各3处，图象法、数形结合法和累积法各2处，近似法和方程函数法各1处；“归纳与演绎思想”有7处；“理想化与物理建模思想”有6处，其中，理想实验有1处，过程模型有5处；“类比思想”有6处；“等效思想”有5处，均为等效替代；“实验探究思想”有5处；“控制变量思想”、“守恒思想”和“极限思想”各有5处；“假设与悖论思想”和“对称思想”各有1处。属于发现类的学科思想方法有28处，应用解决问题类的学科思想方法有26处，建构类的学科思想方法有6处。抚顺市高中物理学科教学研讨会发言第4页（共15页）章节页码位置文本内容思想方法备注第五章第五节24正文图5．6-3做变速圆周运动的物体所受的力等效思想等效替代第五章第六节24正文图5．6-3—般的曲线运动可以分成很多小段，每小段都可以看做圆周运动的一部分．数理思想微元法第五章第六节25栏目做一做：图5．6-5感受向心力控制变量思想第五章第七节28栏目思考与讨论：地球可以看做一个巨大的拱形桥，求第一宇宙速度类比思想第六章第一节33正文实际上，行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们按圆轨道处理数理思想近似法第六章第一节32、33正文开普勒行星运动定律归纳与演绎思想第六章第一节37、38正文太阳对行星的引力，行星对太阳的引力，太阳与行星间的引力归纳与演绎思想第六章第二节38正文从太阳与行星间相互作用的角度来看，两者的地位是相同的。行星对太阳引力的大小应该与太阳的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比对称思想类比思想第六章第三节39、40正文月一地检验，万有引力定律归纳与演绎思想第六章第五节44正文图6．5-1在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿设想，拋出速度很大时，物体就不会落回地面理想化与物理建模思想理想实验第六章第五节44旁注参考第五章第7节研究汽车在拱形桥上运动时的“思考与讨论”，那时候我们就已经计算出第一宇宙速度了类比思想第六章第六节48〜51正文经典力学的局限性：从低速到髙速，从宏观到微观，从弱引力到强引力归纳与演绎思想第七章第一节55正文能量及其守恒的思想，在伽利略的实验中就已经显现出来了。图7．1-1小球速度为0时的髙度与它出发时高度相同理想化与物理建模思想守恒思想理想实验第七章第二节57正文在物理学中，如果力的方向与物体运动的方向—致，如图7．2-2，我们就把功定义为力的大小与位移大小的乘积数理思想乘积定义法第七章第二节59正文当一个物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的总功，等于各个力分别对物体所做功的代数和。可以证明，它也是这几个力的合力对物体所做的功守恒思想第七章第三节60正文如果从开始计时到时刻£这段时间间隔内，力做的功为W，则功W与完成这些功所用时间t的比值叫做功率数理思想比值定义法第七章第三节61正文一个力对物体做功的功率，等于这个力与受力物体运动速度的乘积数理思想乘积定义法抚顺市高中物理学科教学研讨会发言第5页（共15页）章节页码位置文本内容思想方法备注第七章第三节61栏目做一做：推导瞬时功率计算公式P=极限思想第七章第三节63练习3．这个人推导的结果与已知条件相矛盾。他错在哪里？控制变量思想第七章第四节64正文图7．4-3物体沿任意路径向下运动时重力做功。我们把整个路径分成许多很短的间隔AAHA!A2，A2A3……由于每一段都很小，因而都可以近似地看做一段倾斜的直线数理思想极限思想微元法累积法第七章第四节65正文物体的重力势能等于它所受重力与所处髙度的乘积数理思想乘积定义法第七章第四节65栏目说一说：图7．4-6如果重力做功与路径有关，还能把mg/i叫做重力势能吗？假设与悖论思想第七章第五节68正文在探究弹性势能的表达式时，可以参考对重力势能的讨论，先分析弹力做功的情况。对于弹力做功，可以用类似的方法做如下处理类比思想第七章第五节69正文图7．5-3把拉伸弹簧的过程分为很多小段，拉力在每小段可以认为是恒力，它在各段做功之和可以代表拉力在整个过程做的功数理思想极限思想微元法累积法第七章第五节69正文在处理匀变速直线运动的位移时，我们曾经利用图象下梯形的面积来代表位移，这里是否可以用F-Z图象下一个梯形的面积来代表功？类比思想数理思想图象法第七章第五节67〜69正文探究弹性势能的表达式：在探究的过程中，要依次解决下面几个问题……沿着这样的思路，你可以通过自己的探究得到弹性势能的表达式实验探究思想第七章第六节69〜71正文实验：探究功与速度变化的关系实验探究思想第七章第六节70正文在图中选取合适的长度，以它为单位，代表一条橡皮筋对它做的功；当用两条橡皮筋时，所做的功就用两个单位表示……等效思想等效替代第七章第七节71〜73正文动能和动能定理归纳与演绎思想第七