物理课程核心素养

物理课程核心素养的十二个关键词：认识与理解、分析与综合、实验操作、数理应用、观察与探索、质疑与批判、创新与拓展、寻美求真、学术能力、自主发展、合作与交流、社会责任。物理学科核心素养物理学科的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内化的带有物理学科特性的品质，是学生科学素养的关键成分。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。通过高中阶段的学习，学生应形成经典物理的物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念等，能用其解释自然现象和解决实际问题；初步具有现代物理的物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念等，能用这些观念描述自然界的图景。2、科学思维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。通过高中阶段的学习，学生应具有建构理想模型的意识和能力；能正确运用科学思维方法，从定性和定量两个方面进行科学推理、找出规律、形成结论，并能解释自然现象和解决实际问题；具有使用科学证据的意识和评估科学证据的能力，能运用证据对研究的问题进行描述、解释和预测；具有批判性思维的意识，能基于证据大胆质疑，从不同角度思考问题，追求科技创新。3、实验探究提出物理问题，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。通过高中阶段的学习，学生应具有实验探究意识，能在学习和日常生活中发现问题、提出合理猜测与假设；具有设计实验探究方案和获取证据的能力，能正确实施实验探究方案，使用各种科技手段和方法收集信息；具有分析论证的能力，会使用各种方法和手段分析、处理信息，描述、解释实验探究结果和变化趋势；具有合作与交流的意愿与能力，能准确表述、评估和反思实验探究过程与结果。4、科学态度与责任在认识科学本质，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。通过高中阶段的学习，学生能正确认识科学的本质；具有学习和研究物理的好奇心与求知欲，能主动与他人合作，尊重他人，能基于证据和逻辑发表自己的见解，实事求是，不迷信权威；在进行物理研究和物理成果应用时，能遵循普遍接受的道德规范；理解科学·技术·社会·环境的关系，热爱自然，珍惜生命，具有保护环境、节约资源、促进可持续发展的责任感。物理学科还应教给学生什么——结合实例谈物理学科核心素养如何达成任用镭物理教学究竟应该给学生什么？众所周知，知识只是载体。学生通过物理知识的学习，获取终生受用的物理思想方法、思维方式、合作精神和独立思考的习惯，才是物理教学应有之义。然而在实际教学中，理念和实际操作却有很大的距离。究其原因：一是功利性的教学，为考试单一目标服务，二是教师不知道什么才是让学生终生受用的东西。传授物理思想方法，为学生终生学习奠基我们知道，物理学家在探索未知世界的过程中积累的物理学思想方法，不仅能影响自然科学、思维科学和社会科学的发展，推动社会技术的不断进步，而且深刻影响着人们的思维方式和生活方式。伽利略去世300多年，他所发现的自由落体规律，在物理学知识的长河中所占的比例越来越小，但是，他研究问题所创造的思想方法，为后人继承和发扬，创造了比自由落体规律价值高出千百万倍的财富。爱因斯坦和英费尔德在《物理学的进化》中评论说：“伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端”。科学史家朱克曼曾走访41名诺贝尔奖获得者，发现其“科学鉴赏力”和“高超能力”主要得益于从名师那里“学到一种发现科学真理的思想方法和工作方法”，而不是“从导师那里获得的实际知识”。事实也表明，绝大多数学生中学毕业以后，一辈子不会去用F=ma公式计算力的大小，也不会用法拉第电磁感应定律研究电动势，三五年后大部分物理知识也渐渐地模糊、淡忘，但是，在中学所接触到的物理思想方法，却潜移默化地影响着他们的思维方式。然而，现行高中物理教材只是依照学科知识为中心的逻辑结构编写的，原本作为物理认识活动的中介、连接物理现象与物理知识的纽带、在物理知识形成与发展中起着桥梁作用的物理思想方法，比如“时空观”“平均思想”“系统思想”“假设实验推理法”“逆向法”，等等，这些影响人生品质的物理思想方法在现行教材中只是知识的附庸，或是淹没在知识的海洋中，或是冰山一角若隐若现。要让这些有价值的物理思想方法“浮出水面”，唯一的途径就是教师将教材中隐性的物理思想方法作为教学内容的一部分，明朗化、显性化、条理化地提出来，有机融入知识传授过程中。比如用“比值定义法”概念在高中物理课本多达十余处，不论人教版还是粤教版都是以知识点出现。笔者在速度一节就把“比值定义法”作为思想方法显性化，其教学设计过程为：师问：物体匀速运动有否快慢之别？如何比较快慢？生讨论答：用同一位移比较时间长短或用同一时间比较位移多少。师问：能否用简洁的数学语言表达？生讨论答：s/t或t/s。师问：同一匀速直线运动s/t有什么特点，不同匀速直线运动s/t又有什么特点？生讨论答：同一匀速直线运动s/t的值恒定，不同匀速直线运动s/t的值不同。师问：这个比值体现了什么？生讨论答：体现了物体运动快慢。师总结：我们把这个能体现物体运动快慢的比值称为速度，用v表示，有v=?？师继续问：s大或t小v一定大吗？学生因思维定势影响回答出错。师引导问：汽车1小时走了60公里，自行车10小时走了100公里，能说汽车比自行车慢吗？学生恍然大悟，运动快慢必须在相同时间内通过的位移大小或在相等位移时所用时间多少的情况下进行比较，即应视为一个整体，v与整体相关，即s∝t。师顺势点拨：这种用两个物理量的比值定义第三个物理量的方法我们称为“比值定义法”。并告诉学生在高中物理中，有相当多的物理量是采用“比值法”定义的。随后的物理教学中，每遇到用“比值定义法”定义的物理量都显性化，前后呼应，不断强化，学生渐渐认识到“比值定义法”为我们提供了利用外界因素来表示其属性或特征的间接测量方法。营造合作学习氛围，为学生未来生涯搭桥铺路“合作共赢”已成为当下最流行的词语。有研究资料表明，从1901年设立至1972年，某自然科学奖获奖者286人，其中185人是因与别人合作取得成就的，占64.9%。从时间段上来看，合作者获奖人数在第一个25年占41%，在第二个25年是65%，在1951年至1972年则占79%。联合国教科文组织在《教育——财富蕴藏其中》文献中更是指出：“人口的迅速增长、自然资源的浪费和环境的恶化、世界多数人的长期贫困以及千百万人依然忍受的压迫、不公正待遇和暴力行为，均要求开展大规模的矫正行动。只有注入了新思想和强化了手段的国际合作才有助于这些行动的实施”。进入21世纪，科学研究越来越复杂，这不仅需要政治家的智慧以及科学家的合作，也需要大量能满足科学研究的不同层次人才的辛勤工作，合作将成为人们的一种基本生活方式。物理实验课在营造合作性探究学习方面具有得天独厚的优势。分组实验正好是学生体验合作性探究的最好时机，因此每次分组实验我首先强调合作要求，甲同学应做什么，乙同学应做什么，如何相互配合。同时改变过去一人一份实验报告的方式，要求实验分析报告必须二人合作完成，共同讨论，再写出研究报告。此外，在我的教学班，有一个独特的合作学习群体——让物理思维水平接近的学生组成讨论小组，遇到问题相互讨论。分层划组，有话可说，学生在小组内学业水平相当，也就大胆地发表意见，积极交流。采取这些举措，其目的不只是促使学生相互合作，更重要的是能帮助学生提高交流、合作、共事的心理品质，为学生未来生涯搭桥铺路。在“最近发展区”，培养学生独立思考、解决问题的能力有人说，中国青年不缺批判精神，缺少的是独立思考能力。粗听起来似乎悖谬，细想却有几分道理。在中国传统文化里面，历来就有对权威和权力的膜拜。爱因斯坦在《论教育》一文中所言“发展独立思考和独立判断的一般能力，应始终放在首位，而不应当把获得专业知识放在首位。如果一个人掌握了他的学科的基础理论，并且学会了独立地思考和工作，他必定会找到他自己的道路，而且比起那种主要以获得细节知识为其培训内容的人来，他一定会更好地适应进步和变化。”对我们也应是一种警示。问题导入可以成为帮助学生独立思考、建立问题意识、引导学生学会怎样提出问题以及分析问题和解决问题有效途径。当然，课堂问题的提出应建立在学生认知水平的“最近发展区”，使学生有能力解决问题，渐进深入。以高一“加速度”一节为例，我这样问题导入：①有了速度概念，为什么还要引入加速度？②怎样定义加速度？采用了什么方法？③加速度大小由谁决定？④加速度是标量还是矢量？方向与速度相同吗？由谁决定？⑤加速度的单位与速度单位相同吗？单位表示是什么？怎么读？⑥V、ΔV有什么区别？⑦什么是匀变速运动？有何特征？⑧当物体作匀变速直线运动时，v与a同方向，叫什么运动？v与a反方向又叫什么运动?加速、减速的实质是什么？在此过程中开展问题讨论，研究交流，发表不同意见，延迟评价，让学生在反复的思想交锋碰撞中作出独立的思考和判断。渐进训练能培养学生独立思考的习惯，遇事不再人云亦云，会用独立的思维和判断去分析问题和解决问题，形成健康的人格品质。（作者单位：广东省惠州市实验中学）