【摘 要】物理核心素養(yǎng)的提出給物理教學(xué)的未來改革設(shè)置了精準(zhǔn)的走向，也促使教師需要具備與之相適切的課堂教學(xué)素養(yǎng)?！皩嶒炘O(shè)計與操作技能”是物理教師課堂教學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的基點(diǎn)，“單元設(shè)計與概念建構(gòu)”是物理教師課堂教學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的鏈環(huán)，“問題意識與證據(jù)意識”是物理教師課堂教學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的關(guān)鍵。

【關(guān)鍵詞】教師素養(yǎng)；實驗設(shè)計；單元設(shè)計；問題意識

【中圖分類號】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1005-6009（2017）83-0017-04

【作者簡介】許幫正，江蘇省無錫市教育科學(xué)研究院（江蘇無錫，214001）教研員，正高級教師，江蘇省特級教師，全國優(yōu)秀教師，“江蘇人民教育家培養(yǎng)工程”培養(yǎng)對象，江蘇省“333高層次人才培養(yǎng)工程”培養(yǎng)對象，長三角初中物理學(xué)科專家，蘇州大學(xué)物理專業(yè)教育碩士研究生導(dǎo)師。

物理核心素養(yǎng)是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)。它要求學(xué)生在經(jīng)歷物理學(xué)習(xí)后形成有關(guān)物質(zhì)、運(yùn)動和相互作用、能量等正確的“物理觀念”，培養(yǎng)模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等“科學(xué)思維”，掌握“科學(xué)探究”的方式，形成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。筆者認(rèn)為，物理核心素養(yǎng)的提出給物理教學(xué)的未來改革設(shè)置了精準(zhǔn)的走向，也促使教師需要具備與之相適切的課堂教學(xué)素養(yǎng)。

從課堂教學(xué)的角度解析，物理觀念的形成依托于核心概念的建立，這就要求教師首先需要對物理核心概念有清晰的把握；學(xué)生科學(xué)思維的形成與教師教學(xué)時的思維方式密切相關(guān)，教師應(yīng)該善于設(shè)置清晰的問題鏈引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)、領(lǐng)悟物理方法；科學(xué)探究離不開問題，尤其是證據(jù)意識，這就要求教師本身應(yīng)具備相應(yīng)的探究能力尤其是實驗載體的設(shè)計和實際的實驗操作能力；物理本身是一門實踐性學(xué)科，也是在實踐中不斷發(fā)展的學(xué)科，實事求是的科學(xué)態(tài)度決定了物理的良性發(fā)展，這就要求物理教師在教學(xué)中應(yīng)該能夠?qū)ξ锢韺W(xué)科本質(zhì)有正確的認(rèn)知。要培養(yǎng)并形成上述的素養(yǎng)，需要教師自身在專業(yè)領(lǐng)域的不斷鉆研，需要教師在課堂教學(xué)實踐中不斷積累。接下來，筆者結(jié)合自身的教研經(jīng)歷談幾點(diǎn)看法，以供同行探討。

一、實驗設(shè)計與操作技能：物理教師課堂教學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的基點(diǎn)

2016年11月，在揚(yáng)州市梅嶺中學(xué)舉行了第二屆江蘇省基礎(chǔ)教育青年教師基本功大賽（初中物理），其中的實驗操作設(shè)計了三個問題，完成時間是30分鐘，具體要求如下：

題1：探究杠桿的平衡條件。

器材：杠桿，鐵支架（附十字夾），鉤碼（50g）5只，彈簧測力計1個。

要求：將鉤碼懸掛在杠桿上一側(cè)，用彈簧測力計在杠桿另一側(cè)施力，實驗探究杠桿的平衡條件，測量數(shù)據(jù)，并記錄在自己設(shè)計的表格中。

題2：測定小燈泡的額定功率。

器材：干電池2節(jié)（附電池盒），直流電流表1只，直流電壓表1只，開關(guān)1個，滑動變阻器1個，小燈泡（2.5V）及燈座1個，導(dǎo)線7根。

要求：畫出電路圖，連接電路，進(jìn)行實驗，測量小燈泡的額定功率。

題3：估測薯條的熱值（水的比熱容：4.2×103J/（kg·℃））。

器材：薯條2根，5角硬幣（m=4.5g）1個，燒杯（有水）1個，試管1個，量筒1個，溫度計1支，塑料刻度尺1把，圓柱形鉛筆1支，鋼針1根（插在橡皮塊上），打火機(jī)1個，鐵支架（附燒杯座，鐵夾）1套。

要求：設(shè)計實驗估測薯條的熱值，記錄測量的數(shù)據(jù)（規(guī)定說明：塑料刻度尺的兩端貼有紙片，專供放置薯條和硬幣用）。

筆者當(dāng)時作為實驗的評委之一，經(jīng)歷了選手們的答題過程，現(xiàn)將相關(guān)情況做一簡單整理。

在題1中，彈簧測力計所測拉力是向下的，所以需要倒置后調(diào)零。按照要求，這是一個探究性實驗，包含的設(shè)計思想應(yīng)該是分別改變阻力、阻力臂、動力臂來研究動力變化，在此基礎(chǔ)上得出杠桿的平衡條件。選手操作時的主要錯誤是不知道彈簧測力計倒置后如何調(diào)零，把本實驗看成驗證性實驗，直接采用掛鉤碼的方法使杠桿平衡。初中物理學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要掌握刻度尺、彈簧測力計、天平、溫度計、電壓表、電流表的使用，按照規(guī)范要求，測量時均需要考慮校正“0”點(diǎn)或者具有校正“0”點(diǎn)意識；而驗證性實驗與探究實驗的本質(zhì)區(qū)別在于根據(jù)結(jié)果已知還是未知從而采用不同的方法。筆者認(rèn)為，出現(xiàn)錯誤的根本原因是選手平時教學(xué)時對測量工具使用規(guī)范的忽視和探究意識的缺乏。

題2中設(shè)有一個“陷阱”，當(dāng)選手連接完電路后，閉合開關(guān)發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，兩表也沒有示數(shù)。但是，按照比賽規(guī)定，只有選手向評委提出電路由于器材原因存在斷路問題無法實驗時，評委才會再拿出一根導(dǎo)線給選手并告知選手“所給導(dǎo)線也不知道是不是好的，你先設(shè)計實驗檢測一下”，當(dāng)檢測發(fā)現(xiàn)所給導(dǎo)線是好的，選手需要再次檢測電路故障所在。在檢測故障時，只有少數(shù)選手直接用電壓表和導(dǎo)線快速檢測出故障所在，而大部分選手實驗都是失敗的?！皽y量小燈泡的電功率”是課程標(biāo)準(zhǔn)要求的學(xué)生必做實驗，實驗中學(xué)生碰到的實際問題往往是電路不通，而此時教師應(yīng)該教會學(xué)生如何利用電壓表和導(dǎo)線采用逐段檢測的方式快速排除電路故障。賽后和選手交流時，他們也表示平時在實驗中主要關(guān)注的是數(shù)據(jù)分析和得出結(jié)論，而較少考慮必需的實驗技能培養(yǎng)。

要完成題3的實驗，關(guān)鍵是需要選手用刻度尺自制一個天平測出薯條的質(zhì)量。正確的操作方式之一是先把刻度尺放在鉛筆上，調(diào)整位置使之平衡，找到刻度尺的重心位置并根據(jù)刻度計算出刻度尺的自重。然后再以插在橡皮上的鋼針作為支撐點(diǎn)，支撐在刻度尺的中間位置，用硬幣做砝碼，測量出薯條的質(zhì)量，測量時必須扣除刻度尺自重的影響。而選手大多因為在自制天平時沒有首先想到需要算出刻度尺的質(zhì)量，從而不能正確測出薯條質(zhì)量。其實，利用刻度尺自制天平的習(xí)題是屢屢出現(xiàn)在試卷中，教師在解題時一般不會有問題，但過多的習(xí)題訓(xùn)練已經(jīng)使我們的物理教學(xué)變成了“紙上談兵”。endprint

實驗設(shè)計與操作題滿分一共20分，參賽選手能得到12分以上的寥寥無幾。盡管參賽的選手都是各市選拔出來的優(yōu)秀的物理教師，處于比賽環(huán)境下，緊張不可避免，但是排除客觀原因，其中暴露的系列問題的實質(zhì)是物理教師實驗設(shè)計與操作技能的缺失。筆者在聽課調(diào)研中也發(fā)現(xiàn)，許多學(xué)校的物理教師在上課時喜歡用講實驗代替做實驗，稍微好點(diǎn)的是采用視頻播放實驗操作，這些與現(xiàn)實教育中存在的功利思想和視頻資料技術(shù)的日臻完善有很大關(guān)系。如果不改，物理教學(xué)終將會失去其誕生之初的意義，從一門實踐性學(xué)科而蛻變?yōu)橐粋€用文字描述的虛擬世界和用習(xí)題編寫的數(shù)字計算，對學(xué)生物理核心素養(yǎng)的形成是非常有害的。

筆者認(rèn)為，實驗之于物理就像骨骼之于人體，它是系列物理核心概念建立的基礎(chǔ)。例如，沒有伽利略理想實驗就沒有慣性概念的提出，不去比較壓力的作用效果就沒有壓強(qiáng)，沒有歐姆的實驗探究就沒有歐姆定律。作為一名物理教師，需要將實驗設(shè)計和操作技能作為物理教學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的基點(diǎn)。

二、單元設(shè)計與概念建構(gòu)：物理教師課堂教學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的鏈環(huán)

在基本功大賽中，教師的授課課題是蘇科版物理教材八下第九章“力與運(yùn)動”的章后小結(jié)和八下第十章“壓強(qiáng)和浮力”的章后小結(jié)。基本的命題指導(dǎo)思想是如何用“物理的核心素養(yǎng)”引領(lǐng)物理章后復(fù)習(xí)課的設(shè)計與實施，課題有很大的自由度和創(chuàng)造空間，有助于評價教師較深層次的知識與能力的積淀。同時，命題者南京師范大學(xué)劉炳昇教授也希望通過此題進(jìn)一步探討復(fù)習(xí)課的改革問題。

以“力與運(yùn)動”為例，教材共有“二力平衡”“牛頓第二定律”“力與運(yùn)動的關(guān)系”三節(jié)組成。實際授課時，有的選手著重分析了“探究二力平衡的條件”“探究阻力對物體運(yùn)動的影響”二組實驗探究，給人的感覺似乎是在上新課；有的選手則著重分析了本章知識的應(yīng)用，給人的感覺似乎是在講習(xí)題。當(dāng)然，其中也不乏精彩課例，現(xiàn)整理一位優(yōu)秀選手的授課流程如下：

案例1：“力與運(yùn)動”授課流程（節(jié)選）。

引入：（實驗演示，如圖1）讓小球從斜面上某點(diǎn)由靜止?jié)L下，最后停在粗糙水平面上的B點(diǎn)處。

問題：從A點(diǎn)到B點(diǎn)的過程中，小球做什么運(yùn)動？原因是什么？

模塊一：喚醒記憶——核心概念的再現(xiàn)。

問題：同學(xué)們已經(jīng)學(xué)習(xí)過“力與運(yùn)動”的相關(guān)知識了，請結(jié)合實例談?wù)剬Α傲Α薄皯T性”這兩個概念的認(rèn)識。

學(xué)生活動：先分小組討論，再匯報自己的認(rèn)識，互相補(bǔ)充，不斷完善。

教師參與，適度追問。

模塊二：知識的重構(gòu)——知識的結(jié)構(gòu)化。

問題：本章重點(diǎn)介紹了“力與運(yùn)動”，你能把本章所學(xué)知識梳理一下嗎？

教師簡單介紹知識整理的方法：提綱形式，表格形式，樹形結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等。

學(xué)生建構(gòu)自己的小結(jié)，教師收集2名學(xué)生的整理結(jié)果投影并組織評估。

模塊三：評價與反思——運(yùn)用知識解釋現(xiàn)象。

活動1：反思“阻力對物體運(yùn)動的影響”的探究（配演示實驗，如圖2）。

問題：實驗時每次都要讓小車從斜面上的同一點(diǎn)開始下滑，這樣做的目的是什么？分別選用棉布、木板和玻璃進(jìn)行實驗，這樣做的目的是什么？牛頓第一定律是由實驗直接得來的嗎？有什么價值？

活動2：反思“二力平衡的條件”的探究（配演示實驗，如圖3）

問題：小紙片受力嗎？為什么能靜止？要破壞這種平衡，你有哪些做法？

活動3：知識應(yīng)用。

（1）反思“測量摩擦力的大小”實驗。

在上一章“探究影響滑動摩擦力大小的因素”實驗中，是用彈簧測力計沿水平方向勻速拉動木塊來測量摩擦力大小的?，F(xiàn)在，你知道為什么要用這種方法嗎？

實際操作中，彈簧測力計的示數(shù)時大時小，這是什么原因造成的？

（2）如圖4所示，一物體在大小為10N的力F作用下沿著水平桌面勻速滑動。

①請指出物體所受摩擦力的大小和方向。

②如果要使物體向左做勻速運(yùn)動，那么應(yīng)再給物體加一個多大的力？方向如何？請寫出必要的分析過程。（可以畫圖說明）

（3）對如圖5所示的在光滑的水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動和豎直方向上擺動的小球進(jìn)行“力和運(yùn)動關(guān)系”的分析。

該課最大的特點(diǎn)是在深入解讀教材的基礎(chǔ)上，沒有糾纏于每節(jié)的具體細(xì)節(jié)，而是把思維集中于核心概念和“力與運(yùn)動”關(guān)系的思辨分析上，幫助學(xué)生重構(gòu)起知識網(wǎng)絡(luò)并了解其中的方法，不失為一節(jié)優(yōu)秀的章末復(fù)習(xí)課。

筆者認(rèn)為，從教學(xué)設(shè)計的角度看，應(yīng)提倡“單元設(shè)計”的思想，提倡在授課時依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，解讀教材結(jié)構(gòu)，整體架構(gòu)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)，準(zhǔn)確把握核心概念。華東師范大學(xué)終身教授鐘啟泉先生認(rèn)為，著眼于學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，單元設(shè)計將是撬動課堂轉(zhuǎn)型的一個支點(diǎn)，離開單元設(shè)計，就失去了學(xué)科的基礎(chǔ)，就會糾纏于“課時主義”，就會聚焦碎片化的知識點(diǎn)教學(xué)，導(dǎo)致三維目標(biāo)無法融合。筆者在課堂調(diào)研中也發(fā)現(xiàn)，即使是新授課，也經(jīng)常出現(xiàn)教師授課時對教材重點(diǎn)內(nèi)容把握不準(zhǔn)、核心概念難以有效建立的現(xiàn)象，如果我們有單元設(shè)計的思想，思路就會很清晰。筆者按照課標(biāo)要求，對蘇科版初中物理教材的科學(xué)內(nèi)容和重要的核心概念做了一個整理，具體如表1。

要說明的是，表1中所列出的“密度、壓強(qiáng)”等核心概念不可能在一堂課中就得以建立，學(xué)生一般是在多個章節(jié)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上逐步達(dá)到認(rèn)知建構(gòu)的。例如“密度”的教學(xué)該如何設(shè)計呢？我們首先需要考慮課標(biāo)要求，再分析教材結(jié)構(gòu)，依據(jù)章節(jié)內(nèi)容設(shè)計系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方案，組織學(xué)習(xí)并實施評價，這就是“單元設(shè)計”的思想。所以，要讓物理核心素養(yǎng)落地，教學(xué)設(shè)計的基本鏈環(huán)應(yīng)是“核心素養(yǎng)—課程標(biāo)準(zhǔn)—單元設(shè)計—學(xué)習(xí)評價”。我們應(yīng)倡導(dǎo)單元設(shè)計成為集體備課的中心議題，在區(qū)域性的課標(biāo)或教材培訓(xùn)、日常的集體備課等活動中突出單元設(shè)計，著力避免教師游離于教育活動的基本鏈環(huán)之外；應(yīng)鼓勵教師在獨(dú)立備課時，加強(qiáng)對教材文本的研讀，鼓勵在指向?qū)W生學(xué)習(xí)的活動設(shè)計中彰顯教師個性和智慧。endprint

三、問題意識與證據(jù)意識：物理教師課堂教學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的關(guān)鍵

為評估教師的實驗教學(xué)組織能力，筆者不久前組織了一次無錫市實驗教學(xué)比賽和研討活動，所選課題為蘇科版第六章第二節(jié)“測量物體的質(zhì)量”，本節(jié)主體內(nèi)容是用天平測量“一枚回形針的質(zhì)量”和“測量瓶中水的質(zhì)量”。其中的一節(jié)課讓大家眼睛一亮，其基本的授課流程如下——

案例2：“測量物體的質(zhì)量”授課流程（部分）。

第一模塊：復(fù)習(xí)天平的使用規(guī)則。

（1）請學(xué)生觀察天平并說出天平的最大稱量和最小分度值。

（2）請學(xué)生先估計、再測量一樣學(xué)習(xí)用品質(zhì)量，抓拍學(xué)生測量瞬間（主要是不規(guī)范或錯誤之處）直接投影到屏幕上，組織學(xué)生評估糾錯。

第二模塊：測量一枚回形針的質(zhì)量。

（1）不限方法，讓學(xué)生測量并匯報數(shù)據(jù)。

學(xué)生匯報結(jié)果：1枚0.6g；20枚10g，每枚0.5g；40枚19.2g，每枚0.48g。

（2）數(shù)據(jù)分析：你認(rèn)為哪一組誤差??？

當(dāng)學(xué)生回答“測40枚的誤差小”時，教師反問“依據(jù)呢？”

教師拿出“電子天平”直接稱量1枚回形針，顯示是“0.462g”，說明確實是測量40枚的誤差小。

教師接著問：我們應(yīng)該選用多少枚比較合適呢？

請學(xué)生注意觀察銘牌（圖6）并思考。學(xué)生注意到銘牌上有一個min=4g，教師解釋此數(shù)值的含義，該天平測量質(zhì)量小于4g的物體時，誤差比較大。并且指出很多測量儀表當(dāng)所測值過小時，誤差都比較大，如以后要學(xué)習(xí)的電能表、家中的水表等。

本節(jié)課中，授課教師沒有重復(fù)介紹天平使用的注意點(diǎn)，而是組織學(xué)生實測，并把測量中所捕捉到的問題直接呈現(xiàn)，學(xué)生在真實的問題評估中掌握正確的使用方法。在測量回形針的質(zhì)量時，授課教師沒有直接說明采用哪種測量方法，而是讓學(xué)生自由地選擇方法進(jìn)行測量，測量結(jié)束后也沒有肯定哪一種方法誤差更小，而是用更精密的天平測出回形針的質(zhì)量，作為比較的依據(jù)，在基于證據(jù)的比較下確定最佳測量方案。難能可貴的是，授課教師對天平銘牌的分析很透徹，使得學(xué)生了解到更多的測量知識。物理學(xué)的根本任務(wù)是探索自然的奧秘，它是基于問題驅(qū)動的一門科學(xué)，是需要證據(jù)支撐的一門科學(xué)。與此相對應(yīng)，物理教學(xué)的根本任務(wù)之一就是培養(yǎng)學(xué)生的問題意識和證據(jù)意識。

綜上所述，要培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)必須要培養(yǎng)教師的課堂教學(xué)素養(yǎng)。物理學(xué)科的特質(zhì)決定了一名優(yōu)秀的物理教師應(yīng)該具有相應(yīng)的實驗設(shè)計和操作技能，應(yīng)該具有問題意識和證據(jù)意識，這是組織科學(xué)探究、培養(yǎng)物理思維所需要的；同時應(yīng)熟悉物理課程標(biāo)準(zhǔn)、具有單元設(shè)計思想，從而更好地幫助學(xué)生建立和理解物理核心概念，在完善知識體系建構(gòu)的同時形成對物質(zhì)世界的正確認(rèn)知。另外，課堂教學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)離不開教育的實踐，我們需要堅守對教育的信仰，做一名真正的教學(xué)研究者。endprint