吳昊 張磊 鄒斌

[摘? ?要]物理學(xué)科核心素養(yǎng)概念的提出比現(xiàn)行高中物理教材要晚，但是教材中依然有許多方面體現(xiàn)了物理學(xué)科核心素養(yǎng)。文章通過梳理高中物理人教版教材必修1和新課標(biāo)中對物理學(xué)科核心素養(yǎng)的體現(xiàn)，指出新課標(biāo)對物理學(xué)科核心素養(yǎng)解讀的創(chuàng)新之處，并結(jié)合實(shí)際情況對培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的四個(gè)維度提出相應(yīng)的教學(xué)策略。

[關(guān)鍵詞]物理學(xué)科核心素養(yǎng);高中物理教材;新課標(biāo)

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）17-0046-03

“核心素養(yǎng)”是學(xué)生在接受相應(yīng)學(xué)段的教育過程中逐步形成的、必須具備的、能夠適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力[1]。按照這個(gè)表述，核心素養(yǎng)的本質(zhì)應(yīng)該被解讀為教育性與獲得性的統(tǒng)一、內(nèi)在性和必要性的統(tǒng)一、穩(wěn)態(tài)性和適用性的統(tǒng)一、社會性和價(jià)值性的統(tǒng)一[2]。為落實(shí)“立德樹人”的根本任務(wù)要求，體現(xiàn)物理課程的育人功能，我國的教育工作者在教育教學(xué)中已經(jīng)越來越重視學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）中明確提出了物理學(xué)科核心素養(yǎng)的概念，物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念”、“科學(xué)思維”、“科學(xué)探究”和“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”等四個(gè)方面[3]。

物理學(xué)科核心素養(yǎng)的四個(gè)維度不是相互割裂的，而是相互依存、互為補(bǔ)充的[4]。物理觀念是科學(xué)思維和科學(xué)探究能力的基礎(chǔ)，在物理觀念的形成過程中，學(xué)生也會自發(fā)地發(fā)展科學(xué)思維和科學(xué)探究能力，對其的養(yǎng)成和提高具有促進(jìn)作用。科學(xué)思維的形成過程是對物理觀念的深化，學(xué)生在對物理模型構(gòu)建的過程中，同時(shí)也發(fā)展了學(xué)生的科學(xué)探究能力，科學(xué)思維能力在這個(gè)過程中起到承上啟下的作用?？茖W(xué)探究是對物理觀念和科學(xué)思維的具體化，科學(xué)探究可以有效培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力[5]。而科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是在整個(gè)解決物理問題的過程中對學(xué)生進(jìn)行道德責(zé)任與情感態(tài)度的培養(yǎng)。

現(xiàn)行高中物理教材是根據(jù)普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)版）編寫的，依據(jù)是三維課程目標(biāo)——知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀[6]。雖然那時(shí)還沒有核心素養(yǎng)的概念，但是三維目標(biāo)與核心素養(yǎng)不是替代與被替代的關(guān)系，核心素養(yǎng)是對三維目標(biāo)的深化、繼承與發(fā)展，現(xiàn)行高中物理教材中依然有對物理學(xué)科核心素養(yǎng)的體現(xiàn)。

本文簡要總結(jié)物理學(xué)科核心素養(yǎng)在新課標(biāo)和人教版高中物理教材必修1（以下簡稱“必修1”）中的體現(xiàn)，結(jié)合具體事例說明新課標(biāo)中對物理學(xué)科核心素養(yǎng)的要求及相關(guān)內(nèi)容的創(chuàng)新，并在論文最后提出培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的策略。

一、新課標(biāo)中對物理學(xué)科核心素養(yǎng)的體現(xiàn)

基于對物理課程功能的探索，新課標(biāo)提出了物理學(xué)科核心素養(yǎng)的概念，凸顯物理課程的育人功能[7]，主要包括“物理觀念”等四個(gè)方面[8]。新課標(biāo)除了提出物理學(xué)科核心素養(yǎng)的概念外，還對課程結(jié)構(gòu)做了一定的調(diào)整。

將新舊兩個(gè)課程結(jié)構(gòu)做對比，不難發(fā)現(xiàn)，新課標(biāo)中的課程結(jié)構(gòu)增加了選擇性必修課程，在課程結(jié)構(gòu)的劃分上，新課標(biāo)中的課程結(jié)構(gòu)也更加具體和系統(tǒng)。在新的課程結(jié)構(gòu)中，必修課程、選擇性必修課程和選修課程有明確的學(xué)習(xí)對象。必修課程為所有高中生所必須學(xué)習(xí)的課程，選擇性必修課程為學(xué)生參加高等院校招生錄取考試所必須學(xué)習(xí)的課程，選修課程為學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好自主選擇學(xué)習(xí)的課程，從制度上有效解決了學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后學(xué)習(xí)基礎(chǔ)參差不齊的問題。

在新的課程結(jié)構(gòu)中融合了物理學(xué)科核心素養(yǎng)，在進(jìn)行必修、選擇性必修和選修模塊的劃分時(shí)體現(xiàn)了物理學(xué)科核心素養(yǎng)的四個(gè)維度。必修模塊主要培養(yǎng)學(xué)生基本的物理觀念、建立物理模型的科學(xué)思維，在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力的同時(shí)，融入了可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)[9]。選擇性必修是在必修課程的基礎(chǔ)上繼續(xù)深化學(xué)生對物理觀念的理解，逐步深入，注重完善學(xué)生的知識系統(tǒng)，進(jìn)一步加深學(xué)生對客觀世界的認(rèn)識。選修課程的主要作用是拓寬學(xué)生的視野，在學(xué)生掌握基本物理觀念的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，完善學(xué)生的科學(xué)思維，使學(xué)生的科學(xué)探究能力進(jìn)一步提高。基于核心素養(yǎng)的這種導(dǎo)向，新課標(biāo)中的這種課程結(jié)構(gòu)與模塊分割的舊課程結(jié)構(gòu)相比，更能培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

同時(shí)，在新的課程標(biāo)準(zhǔn)中，引入了學(xué)業(yè)質(zhì)量水平的概念[10]。將水平分成5個(gè)層次，每個(gè)層次又對物理學(xué)科核心素養(yǎng)的四個(gè)維度進(jìn)行具體分析。結(jié)合學(xué)生所學(xué)習(xí)的課程內(nèi)容，用物理學(xué)科核心素養(yǎng)的四個(gè)維度來評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果、教師的教學(xué)水平。

二、新課標(biāo)對物理學(xué)科核心素養(yǎng)相關(guān)內(nèi)容的創(chuàng)新之處

本次新課標(biāo)修訂的重點(diǎn)是從“三維目標(biāo)”到“核心素養(yǎng)”[13]。高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)版）中，提出了三維課程目標(biāo)：知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀。這樣多維度課程目標(biāo)的提出，有利于實(shí)現(xiàn)物理課程的多維功能，是高中物理課程的一個(gè)重要進(jìn)步。為落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)要求，此次課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂更加重視物理課程的育人功能。將“三維目標(biāo)”的提法改為“核心素養(yǎng)”，更加凸顯三維目標(biāo)的內(nèi)涵，更加注重三維目標(biāo)的落實(shí)?！叭S目標(biāo)”與“核心素養(yǎng)”不是替代與被替代的關(guān)系，相反的，“核心素養(yǎng)”是“三維目標(biāo)”的深化與發(fā)展。“核心素養(yǎng)”的新課改目標(biāo)是在“三維目標(biāo)”的基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行提煉和融合，將“三維目標(biāo)”中的“知識與技能”和“過程與方法”整合成“核心素養(yǎng)”的“物理觀念”、“科學(xué)思維”和“科學(xué)探究”，將“情感態(tài)度與價(jià)值觀”提煉為“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”，但是這幾個(gè)維度又不是單線度的提煉，而是從育人角度進(jìn)行的有機(jī)融合。在學(xué)科本位方面，兩者呈現(xiàn)一脈相承又螺旋式上升的結(jié)構(gòu)，并構(gòu)成一個(gè)有機(jī)融合的整體。

三、教材對物理學(xué)科核心素養(yǎng)的體現(xiàn)

高中物理是一門系統(tǒng)性、邏輯性較強(qiáng)的學(xué)科[11]，主要培養(yǎng)學(xué)生初步物理思維能力和學(xué)生對物理規(guī)律以及物理抽象知識的理解能力?，F(xiàn)行高中物理教材以經(jīng)典物理學(xué)基礎(chǔ)知識為主，以培養(yǎng)和提升學(xué)生物理思維能力為主要目標(biāo)。本文從物理學(xué)科核心素養(yǎng)的角度出發(fā)對人教版必修1中體現(xiàn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的四個(gè)維度進(jìn)行分析。

必修1作為學(xué)生學(xué)習(xí)高中物理的第一本教材，從基礎(chǔ)的、生活中顯而易見的運(yùn)動問題出發(fā)，建立坐標(biāo)系、描述運(yùn)動，從而引出力的概念，進(jìn)而探究牛頓運(yùn)動定律。在物理觀念層面，學(xué)生通過力與運(yùn)動的學(xué)習(xí)，可以知道自然界物質(zhì)的存在形式有兩種，一種是看得見、摸得著的物質(zhì)，另一種是看不見、摸不著的物質(zhì)。其中，力與運(yùn)動討論的是看得見和摸得著的實(shí)物。學(xué)生在《運(yùn)動的描述》和《勻變速直線運(yùn)動》兩章的學(xué)習(xí)中，可以清晰地領(lǐng)悟教材所要傳遞的運(yùn)動觀：世界上沒有絕對靜止的物體，運(yùn)動是絕對的，靜止是相對的。描述宏觀運(yùn)動的物理時(shí)要選擇參考系，參考系選擇的不同，物體運(yùn)動的情況也會不同。牛頓運(yùn)動定律揭示了宏觀物體低速運(yùn)動的規(guī)律。在第三章《相互作用》中，學(xué)生可以通過教師的講解領(lǐng)悟這樣的相互作用觀：自然界中的相互作用有四種，分別是強(qiáng)相互作用、弱相互作用、電磁相互作用和引力相互作用。其中引力相互作用存在于自然界一切物體之間，生活中常見的摩擦力的實(shí)質(zhì)是電磁相互作用，強(qiáng)相互作用和弱相互作用只存在于微觀世界中。

在科學(xué)思維層面，必修1可以接觸和學(xué)習(xí)到的物理觀念有：質(zhì)點(diǎn)、絕對光滑、自由落體運(yùn)動、勻速直線運(yùn)動、勻變速直線運(yùn)動、平拋運(yùn)動等。將必修1中用到的科學(xué)思維方法和教學(xué)內(nèi)容歸納如表1所示。

在科學(xué)探究層面，學(xué)生要獲得科學(xué)探究能力主要是通過物理實(shí)驗(yàn)來完成，其中包括問題、證據(jù)、解釋、交流等要素。在必修1中實(shí)驗(yàn)主要包括用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度、探究勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律、探究自由落體運(yùn)動的規(guī)律、探究求合力的方法、探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系和探究作用力與反作用力的關(guān)系等七個(gè)實(shí)驗(yàn)。在這七個(gè)實(shí)驗(yàn)的探究過程中，學(xué)生會進(jìn)行提出科學(xué)問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程、測量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（證據(jù)）、解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果、交流討論等訓(xùn)練，學(xué)生的科學(xué)探究能力在這樣的過程中得到升華和提高。

在科學(xué)態(tài)度與責(zé)任層面，必修1中加入了很多物理學(xué)史的內(nèi)容，幫助學(xué)生了解物理學(xué)發(fā)展的歷史，體會當(dāng)時(shí)的物理學(xué)家們發(fā)現(xiàn)概念與規(guī)律時(shí)所經(jīng)歷的過程，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任[12]。比如，在研究自由落體運(yùn)動時(shí)，教材事先給出了亞里士多德的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，并提到這個(gè)觀點(diǎn)與人們?nèi)粘Ｉ钪械某ＷR相符，從而激起學(xué)生的認(rèn)知沖突與興趣，讓學(xué)生從自己的思想內(nèi)部想要探究這個(gè)問題。之后提出伽利略的論斷，并且給出了伽利略通過實(shí)驗(yàn)與邏輯推理的方法證明自己論斷的正確性，從而推翻亞里士多德的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，為牛頓第一定律的發(fā)現(xiàn)做出了貢獻(xiàn)。在這個(gè)過程中，培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、不懼權(quán)威的科學(xué)態(tài)度以及為社會發(fā)展做貢獻(xiàn)的社會責(zé)任等品格意志。

四、教學(xué)中培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的策略

1.圍繞物理核心概念開展教學(xué)

對學(xué)生物理觀念的培養(yǎng)，要求教師在教學(xué)中把傳授知識轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂弥R，促使學(xué)生理解物理知識的構(gòu)成和內(nèi)在聯(lián)系。例如，教師在講授“質(zhì)點(diǎn)”概念時(shí)，教材給出的定義是“忽略物體的大小和形狀，簡化成一個(gè)有質(zhì)量的物質(zhì)點(diǎn)”，而是否可以簡化成“質(zhì)點(diǎn)”則要根據(jù)問題的性質(zhì)決定。學(xué)生對“問題的性質(zhì)”這一表述可能產(chǎn)生疑問，教師在這時(shí)就要給出具體的解釋，研究什么樣的問題時(shí)可以忽略物體的形狀和大小，而研究什么樣的問題時(shí)又不能忽略，這里教師應(yīng)該強(qiáng)調(diào)研究問題時(shí)可以忽略物體的形狀和大小與物體本身的大小并無關(guān)系，而與研究的問題有關(guān)系。這樣，教師圍繞物理核心概念的本質(zhì)去講，和學(xué)生探討不同情況發(fā)生的原因，能使學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)。

2.給予學(xué)生獨(dú)立思考的空間

科學(xué)思維是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要一環(huán)。教師在課堂教學(xué)中，不能一味地講解知識，而是要引導(dǎo)學(xué)生通過自己的思考去發(fā)現(xiàn)知識、領(lǐng)悟知識。教師可以通過實(shí)驗(yàn)的方式，讓學(xué)生通過自己動手操作，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，推理產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。例如，在學(xué)習(xí)牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)探究中，教材直接從學(xué)生的日常生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)給出加速度的大小與物體所受的力和物體的質(zhì)量有關(guān)系，從而讓學(xué)生去探究加速度與質(zhì)量和力有什么定量關(guān)系。教師可以從一個(gè)全新的角度出發(fā)引導(dǎo)學(xué)生理解牛頓第二定律。教師在講解牛頓第一定律時(shí)會告訴學(xué)生，一個(gè)靜止的物體會保持靜止，而有恒定速度的物體會一直以該速度運(yùn)動，除非它受到外力作用。那么這就很自然地引出了一個(gè)問題，力是如何影響速度的，這就是牛頓第二定律告訴我們的。教師通過這樣的引導(dǎo)就讓學(xué)生把新知識與原有知識建立了聯(lián)系，使學(xué)生可以在原有知識的基礎(chǔ)上進(jìn)一步思考。

3.創(chuàng)設(shè)情境，加強(qiáng)引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力

無論學(xué)科核心素養(yǎng)是什么，都 “不是直接由教師教出來的，而是在問題情境中借助問題解決的實(shí)踐培育起來的[14]。培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力作為培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的一個(gè)環(huán)節(jié)，重在培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力與探究性思維。教師要結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，了解學(xué)生的知識水平和基本能力，盡可能地站在學(xué)生的角度去思考，了解學(xué)生的思維方式，只有這樣，教師才能做到具體情況具體分析，對學(xué)生進(jìn)行有針對性的教學(xué)，在具體的教學(xué)過程中對學(xué)生進(jìn)行有針對性的引導(dǎo)。例如，在“超重與失重”的教學(xué)中，教師可以創(chuàng)設(shè)這樣的情境引入：在塑料瓶上戳一個(gè)小孔，用手堵住，往里面注超過小孔的水，松手看小孔會不會有水流出;而當(dāng)讓塑料瓶做自由落體運(yùn)動時(shí)再看會不會有水流出。創(chuàng)設(shè)這樣的情境自然可以引出“超重與失重”的概念，這樣的操作對學(xué)生繼續(xù)探究問題有很大的幫助。

4.充分運(yùn)用物理學(xué)史，聯(lián)系學(xué)生實(shí)際生活

物理學(xué)的發(fā)展歷史體現(xiàn)了科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，教師在教學(xué)的過程中可以結(jié)合物理學(xué)史對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的教育[15]。例如，教師在講解“牛頓第一定律”時(shí)，應(yīng)先從亞里士多德的錯(cuò)誤觀點(diǎn)入手，向?qū)W生講解當(dāng)時(shí)亞里士多德的出發(fā)點(diǎn)，亞里士多德的觀點(diǎn)與人們的日常經(jīng)驗(yàn)是相符的——力是維持物體運(yùn)動的原因。雖然，今天我們知道亞里士多德的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的，但是對于當(dāng)時(shí)亞里士多德所處的時(shí)代來講，亞里士多德能提出力與物體的運(yùn)動有關(guān)已經(jīng)是一大進(jìn)步。隨著時(shí)代的發(fā)展，不斷有人質(zhì)疑亞里士多德的觀點(diǎn)，但一直缺乏科學(xué)的論證。伽利略的貢獻(xiàn)在于，首先發(fā)現(xiàn)了阻力在物體運(yùn)動過程中的作用，之所以得出的結(jié)論與生活中的直觀現(xiàn)象不符，是因?yàn)樯钪袥]有不存在阻力的情況。教師通過這種對牛頓第一定律發(fā)現(xiàn)過程的講解，有利于培養(yǎng)學(xué)生對物理學(xué)發(fā)展歷史的興趣，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、勇于探索真知的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

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（責(zé)任編輯 易志毅）