彭前程

摘 要：為了幫助廣大教師更好地了解新教材，談談新教材對核心素養(yǎng)的落實以及關于學習方式多樣化的考慮.

關鍵詞：核心素養(yǎng);新教材;學習方式

文章編號：1008-4134（2019）15-0002? ? 中圖分類號：G633.7? ? 文獻標識碼：A

1 核心素養(yǎng)的理解

《普通高中物理課程標準（2017年版）》（以下簡稱《標準》）中對學科核心素養(yǎng)的界定為：“學科核心素養(yǎng)是學科育人價值的集中體現(xiàn)，是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力”.物理學科核心素養(yǎng)主要有“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態(tài)度與責任”四個方面.

核心素養(yǎng)是在個人發(fā)展及未來社會對人的要求新的視角下，提煉出的課程目標，它與上一輪課程改革中提出的“三維目標”中提到的知識、技能、態(tài)度等有著非常重要的聯(lián)系，但又不完全相同，是對三維目標的傳承與超越.在物理學科核心素養(yǎng)的四個方面中，科學觀念、科學思維和科學態(tài)度與責任是物理科學教育中的不同方面，而科學探究則與以上三個方面有所不同，它既是學生要學習和掌握的一種探究能力，包括提出問題、問題解決、實驗能力、論證能力、交流合作等，同時也是學習物理觀念、發(fā)展科學思維、形成科學態(tài)度與責任的手段和途徑.

物理觀念的形成要依托概念、規(guī)律的準確把握，所以在物理觀念的教學中首先要注意物理概念、規(guī)律的準確學習，促成學生對概念、規(guī)律的深度理解;同時要注意在學生有了一定的概念、規(guī)律基礎后，要適時地將有關概念、規(guī)律加以提煉和升華，形成科學的物理觀念.

物理學不僅以其概念、規(guī)律揭示了自然界基本運動的諸多真理，它還在建立這種知識體系的過程中發(fā)展了科學思維和研究方法，推動了科學的進步.因此在物理學習中，注意學生的科學思維培養(yǎng)是關鍵.所以說，突出核心素養(yǎng)教育的教學設計應該是“思維型教學”.思維型教學的大致流程是：創(chuàng)設情景——提出問題——自主探究——總結反思——應用遷移，這一流程的主要目標是：激發(fā)學生學習的動機、引起學生的認知沖突、學生自主構建新的認知.所以核心素養(yǎng)理念下的物理學習應該是：學生通過探究活動，建立概念、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、形成觀念、發(fā)展思維、學會方法、養(yǎng)成態(tài)度.

2 教材對核心素養(yǎng)理念的落實

為了體現(xiàn)核心素養(yǎng)教學的理念，教材從多個方面進行了設計，這里擇要進行說明.

2.1 物理觀念的建立

“物理觀念”是《標準》中提到的四個物理學科核心素養(yǎng)的第一個.物理觀念主要包括物質觀念、運動與相互作用觀念、能量觀念三個要素.

對于物理觀念的理解，關鍵要把握“是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉與升華” .這里概念和規(guī)律是基礎，把握住了概念和規(guī)律，就把握住了主體.教學中對物理觀念的學習要注意兩個方面：一是要注意物理概念、規(guī)律的準確學習、深度理解和靈活應用;二是要注意將有關概念、規(guī)律與核心概念建立聯(lián)系，適時加以整合提升，形成科學的物理觀念.例如，瞬時速度、加速度、動量等概念的建立對多數(shù)學生來說是比較抽象的，教材在這些概念的建立過程中都不惜筆墨，注重打好基礎.例如關于瞬時速度，教材在學過平均速度之后，向學生提出“平均速度描述物體在一段時間內運動的平均快慢程度及方向.那么，怎樣描述物體在某一時刻運動的快慢和方向呢？”的問題，給學生時間與空間，引導學生積極思考，先讓他們發(fā)表自己的看法.然后，教材再和學生一起分析如何處理這類問題，滲透“極限”的思想，建立瞬時速度的概念.

在學生有了一定的基礎之后，教材在不同的地方有計劃地對一些物理概念、規(guī)律、觀點等進行歸納、提煉和提升，形成相應的物理觀念.例如，教材在必修第一冊“質點 參考系”部分，特意設置了一個這樣的旁批：“我們生活的客觀世界是物質的，物質由分子、原子等組成，我們所看到的物體是物質的聚集狀態(tài).機械運動描述的是物體位置隨時間變化的規(guī)律” 以加強物質觀和運動觀的學習;在整個運動學完了第二章之后，特意安排了“世界是物質的，物質的運動有多種形式，例如機械運動、熱運動和電磁運動等.這些不同的運動形式有著不同的運動規(guī)律，我們將陸續(xù)學習.”的旁批，從不同的側面來進一步認識物質觀和運動觀;在必修第三冊“電場 電場強度” “電磁波的發(fā)現(xiàn)及應用”等處又安排了“場像分子、原子等實物粒子一樣具有能量，因而場也是物質存在的一種形式”“實物粒子是物質存在的一種形式，場是物質存在的另一種形式，它們都是客觀存在的.”等旁批，以深化對物質觀念的理解.

物理觀念的學習，概念、規(guī)律是基礎，但概念規(guī)律不等同于觀念，教學中只有在概念、規(guī)律教學的基礎上有意識地將其中的觀念歸納、提煉出來，才能使物理觀念的學習扎扎實實地落到實處.

2.2 科學思維的培養(yǎng)

《標準》對科學思維的界定是：科學思維是從物理學視角對客觀事物的本質屬性、內在規(guī)律及相互關系的認識方式;是基于經(jīng)驗事實建構物理模型的抽象概括過程;是分析綜合、推理論證等方法在科學領域的具體運用;是基于事實證據(jù)和科學推理對不同觀點和結論提出質疑、批判、檢驗和修正，進而提出創(chuàng)造性見解的能力與品格.可見科學思維的內涵是十分豐富的，它是近年來國際物理教育中非常關注的一個方面，也是此次高中物理課程改革的重點.為了更好地培養(yǎng)學生的科學思維，我們在教材中采取了如下一些主要的作法.

2.2.1 重視模型建構能力的培養(yǎng)

科學思維中分析、抽象、概括等思維方法是物理學習中非常重要的方法，這些方法在模型建構中體現(xiàn)得最為充分.用建模的思想處理實際問題是物理學中重要的手段和方法，可以說，在某種意義上物理學是：用模型描述自然，用數(shù)學表達模型;用實驗檢驗模型.為了加強模型建構能力的培養(yǎng)，教材一是在相應的正文中突出模型建構的思想，二是在適當?shù)牡胤接谩芭耘钡男问綄δＰ徒嫷乃枷爰右蕴崾?例如，在分析物體是否可以看成質點時，課文就從：1.物體上各點的運動有差異，差異是否可以忽略;2.物體雖然各點運動的差異不能忽略，但是所研究的問題關注的是整體還是細節(jié);3.物體雖然不能忽略大小和形狀，但是物體各點的運動情況是否完全一樣，三個方面來分析，看物體是否可以被看作是質點.

教材不僅在正文直接闡述如何在實際問題中用模型的思想來解決問題，同時注意在適當?shù)牡胤揭耘耘男问綄δＰ徒嫷乃枷雭砑右钥偨Y和提升.例如，在正文“質點”概念有關敘述處，特意增加了“在物理學中，突出問題的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，并將其作為研究對象，是經(jīng)常采用的一種科學研究方法.質點這一理想化模型就是這種方法的具體應用.”的旁批;在伽利略理想實驗處加了“伽利略理想實驗的本質是想象著把實際中存在、影響物體運動的摩擦力去掉，抓住事物的本質.這種依據(jù)邏輯推理把實際實驗理想化的思想也是研究物理問題的重要方法之一.”的旁批.這種正文與旁批相結合，以闡述理想模型的思想的方法，教材還在許多處做了同樣的安排.

2.2.2 加強科學推理、論證等科學思維的培養(yǎng)

科學思維中科學推理和科學論證也是物理學習與研究中非常重要的思維方法，物理學習和研究中許多地方要用到推理與論證，中學物理中常用到的推理方法有歸納、演繹、類比等.教材在許多地方都有意識地采用相應的方法進行學習.例如，教材庫侖定律的學習中滲透的是一種類比的推理方法;在楞次定律的學習中教材滲透的是一種歸納推理的方法.

除了上面說到的一些思維方法外，物理中常用到的一些科學方法，也應歸到科學思維方面.例如，等效的方法、控制變量的方法、用物理量之比定義新物理量的方法、極限的方法等.這些方法課標中均有要求，應該讓學生了解和學習.

為了加強科學思維的學習，教材在每冊書中都安排了一個“科學方法”欄目，較為詳細地介紹一種科學方法，包括：必修第一冊“控制變量”，必修第二冊“演繹推理”，必修第三冊“物理量之比定義新物理量”，選擇性必修第一冊“分析與綜合”，選擇性必修第二冊“抽象與概括” ，選擇性必修第三冊“理想模型”.

2.2.3 設置開放性問題 加強質疑創(chuàng)新思維的培養(yǎng)

《標準》將質疑創(chuàng)新作為科學思維的四個要素之一.質疑創(chuàng)新說的不是某一種思維形式，而是說在科學思維中要包含質疑和創(chuàng)新的品質因素，要提倡創(chuàng)新.為了加強質疑創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，教材打破原來以陳述為主的編寫方式，而是通過提出問題、創(chuàng)設情景等引發(fā)學生的思考，對有矛盾的地方產(chǎn)生質疑，提出自己解決問題的方法.在分析問題、探究規(guī)律時，不是指定某一種方法，而是或給出開放的解決問題的方法，或給出開放性的課題讓學生自主探究，或提出問題，讓學生從正反兩方面來闡述.

2.3 科學探究的設計

關于科學探究，教材編者主要想突出的是，讓探究者主動參與到發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程中來，突出科學探究的本質，而不是形式.為此，教材采取了一系列的做法，主要的方面如下.

2.3.1 問題導向

教材在每節(jié)課的開始，都提出一個饒有興趣、聯(lián)系實際的問題，目的是引發(fā)學生的主動思考，提出解決問題的辦法，培養(yǎng)學生的問題意識、思維習慣.這樣的安排既可以培養(yǎng)學生“提出問題”的能力，又可以使學生帶著問題進行概念的建構、規(guī)律的探究.例如，學生在初中學過“物體間的作用是相互的”，到高中后再學習牛頓第三定律內容時，多數(shù)學生不重視、不能積極參加到學習中來，教材就設計了“大人小孩掰手腕”的問題，這類問題看似簡單，但是讓學生分析、說明時，許多學生腦子里又有許多的錯誤概念，教材很好地選取這類問題進行分析，能幫助學生澄清問題、提高學習的興趣與質量.

為了將這種從問題引入探究的思想貫徹始終，教材在整個編寫過程中注意適時設置“思考與討論”“做一做”欄目，使學生在“動腦”與“動手”兩個維度，進一步展開討論與探究.

2.3.2 設置專門的實驗探究

為了避免對探究產(chǎn)生歧義，教材沒有專門設置“探究”欄目，但是對于一些較大型的、需要通過實驗來探究的內容，教材則用“實驗 探究…”這樣的寫法來加以標識，如“實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”，這是一類以實驗為手段來引導學生探究的內容.而對于有些不是以探究為主的演示實驗、驗證性實驗和測定性實驗等，則不出現(xiàn)“探究”的字樣，例如，“演示：觀察做曲線運動物體的速度方向”“實驗：驗證機械能守恒定律”“實驗：導體電阻率的測量”.為了突出上面提到實驗的探究性，教材不是平鋪直敘講如何來實現(xiàn)這些研究，而是引導學生思考如何才能完成實驗所要求的任務.在引導學生對思路討論清楚后，為了充分體現(xiàn)探究的思想，教材并不是給出一個確定的操作方案，而是給出2～3 個參考案例，以體現(xiàn)完成同樣的探究任務，可以有不同的方法.

2.3.3 增加“課題研究”中聯(lián)系實際的內容

修訂前的教材每冊后也有“課題研究”欄目，但欄目中的內容多數(shù)是拓展性、學術性的，和學生生活聯(lián)系緊密的內容不多.為了加強聯(lián)系實際的意識，教材更換了課題研究欄目中的主題，所研究的主題均是與學生生活實際緊密相關或與本冊所學知識緊密相關的內容.例如，共同必修及選擇性必修六冊書的課題“研究樣例”的主題分別是：球形物體空氣阻力大小與速率關系的研究、關于甩手動作的物理原理研究、充電寶不同電量時的電動勢和內阻研究、單擺周期與重力加速度定量關系的實驗研究、半導體薄膜壓力傳感器特性的實驗研究、燃氣灶火力對燒水效率的影響.另外，為了更有效地發(fā)揮學生的自主研究，教材在每個研究樣例后均給出了“參考選題”，并且提出學生還可以根據(jù)實際情況，自己確定研究主題.六冊參考選題的主題分別是：橡皮筋彈力與伸長量關系的研究、擲標槍動作的物理原理研究、手機耗電因素的研究、彈簧振子運動周期的實驗研究、熱敏電阻特性的實驗研究、家用燃氣熱水器不同加熱溫度時的熱效率研究”.這些課題的開展，需要比較綜合的研究問題的能力，對學生整體探究能力的提高有很好的作用，同時也會加強學生關注科學、技術、社會間聯(lián)系的意識.

2.3.4 態(tài)度與責任的滲透

新修訂的課程標準在態(tài)度與責任中增加了科學本質的內容，這對學生形成科學的認識觀非常重要.為此，教材注意在適當?shù)牡胤襟w現(xiàn)科學本質的相關內容.例如，為了使學生認識“科學研究是人類有目的的探究活動”的科學本質，教材在序言開始就指出：“人類自古以來就對自然界充滿好奇... 這種好奇心和人類提高生產(chǎn)力水平的需求，構成了自然科學發(fā)展最主要的兩個動力.在它們的驅使下，人類對自然規(guī)律進行著不懈的探索.”為了使學生認識“物理學的成果具有相對穩(wěn)定性及普適性，但同時具有發(fā)展性和局限性.” 的科學本質，教材在必修第二冊相對論等內容部分專門指出：“相對論與量子力學都沒有否定過去的科學，而只認為過去的科學是自己在一定條件下的特殊情形.”

態(tài)度與責任的教學不能生硬地說教，要自然地融入到科學內容的學習中.例如，科學家在研究相關問題時所表現(xiàn)出的嚴謹、求實、堅韌不拔的精神，要適時地提醒學生進行學習.為此，教材或在相關的內容處特別闡述，例如教材特意將“物理學的目的是求真，客觀事實是判斷對錯的標準，對就是對，錯就是錯.猜想和論斷必須能經(jīng)受得住實驗的檢驗和邏輯的推敲.”寫在緒言中;或者在專門的欄目中對科學家所表現(xiàn)出的優(yōu)秀品質加以介紹;有些需要提醒學生注意的內容則放在旁批中.

應該說明的是，核心素養(yǎng)的四個方面是物理教育中有機的整體，不能割裂開來. 物理觀念教學中肯定會涉及科學思維的訓練、科學態(tài)度的培養(yǎng)、科學探究的運用等. 在這四個核心素養(yǎng)中， 物理觀念是基礎， 科學思維是核心， 科學探究是方式， 科學態(tài)度與責任是必備品格、育人的最終目標. 教學中要注意這四位一體的全面設計， 不能只重視某一個方面而忽視其他方面.

3 教材對學習方式多樣化的考慮

新課程強調學習方式的多樣化，為此教材采取了一系列的做法，以促使學生學習方式的轉變，激發(fā)學生學習的積極性，使學生主動參與到學習中來.

3.1 創(chuàng)設情景，引發(fā)思考

如前所述，每節(jié)課前教材都以一個能引發(fā)學生思考的問題開始.這樣學生就可以在老師的組織下，或自主思考，或小組討論，展開本節(jié)課的學習.

3.2 設置問題串，引發(fā)思考

每節(jié)課前的問題多半是這節(jié)課的主要問題，或者是這節(jié)課學完后才能解決的問題.而圍繞本節(jié)的主要問題，許多情況需要解決一個一個的小問題.例如，必修第一冊第2節(jié)開始的問題“要討論物體位置隨時間的變化，就要涉及位置、時間等概念.如果要想準確地描述一輛行駛在北京長安街上的汽車所處的位置，你認為應該采用什么方法？你對時間是怎樣認識的？”就是這節(jié)課要討論的主要問題之一.而“要討論物體位置隨時間的變化”首先要知道如何描述位置;在學完如何描述位置后，教材又緊接著提出：“物體位置的描述我們清楚了，那么，物體位置的變化該怎樣描述呢？”引導學生圍繞這一問題的學習及思考，得出“位移”的概念.在學習過位移的概念及如何在數(shù)軸上表示位移后，教材接著又提出：“若物體從點A運動到點B，坐標xA為5 m，xB為2 m，物體的位移大小等于多少？方向如何？”.在這些問題串的引導下，學生的思維層次會不斷深化，科學思維的習慣也會不斷養(yǎng)成.

3.3 設置“思考與討論”，深化思考

隨著學習的深入，為了使學生適時進行小組討論、合作學習，教材專門安排了“思考與討論”欄目.例如，加速度是比較抽象的概念，生活中沒有相應的用語與之對應，為了使學生能更好地體會、理解加速度的概念，教材在學習過加速度后安排了思考與討論：“對運動的物體而言，可以問‘它運動了多遠這是路程或位移的概念;也可以問‘它運動得多快這是速度的概念.然而，在生活用語中，卻沒有與加速度對應的詞語.日常生活中一般只有籠統(tǒng)的‘快和‘慢這里有時指的是速度，有時模模糊糊地指的是加速度.你能分別舉出這樣的例子嗎？”這樣的思考與討論可以深化學生對加速度概念的理解.若學生、教師能很好地利用這一欄目，便可以更好地深入思考、展開討論.

除“思考與討論“欄目外，教材還設計了 “做一做”欄目，讓學生或動手體驗，或自主探究;在有些“科學漫步”“STS”欄目中，提出一些開放性的問題，以便學生思考、討論或進一步自學.

4 加強與生產(chǎn)、生活實際的聯(lián)系

培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實踐能力最有效的途徑應該是理論聯(lián)系實際.只有理論聯(lián)系實際，才能使學生將已有的生活經(jīng)驗同物理問題緊密結合，才能使學生感到物理是生活的、有趣的、有用的.為了加強理論和實際的聯(lián)系，教材從以下幾方面做了安排.

4.1 引入的問題聯(lián)系實際

要想真正地啟發(fā)學生的思考，就要想辦法引領學生發(fā)現(xiàn)實際有用的問題.為了使學生一開始就帶著有意義的問題進行學習，教材在每一節(jié)的開始部分都設置了學生在實際中可能遇到的、可以引發(fā)他們積極主動思考的問題.例如，必修第一冊第一章前4節(jié)的問題分別是“如何描述玩耍的孩子、翱翔的雄鷹的運動”“如何描述行駛在長安街上汽車的位置”“如何描述類似操場賽跑運動的快慢”“如何比較火車與汽車加速快慢”等問題.這些問題都與學生的生活實際緊密聯(lián)系，學生會感到比較熟悉、親切，愿意進行探討.

4.2 分析的實例聯(lián)系實際

教材在分析具體問題、學習相關概念和規(guī)律時，盡可能舉一些學生常見的實例，以便激發(fā)學生的學習興趣、增強他們對科學的親切感、培養(yǎng)他們將已有知識遷移到實際問題中的能力.例如，在必修第一冊學習“力的合成和分解”時，教材特意安排了學生提水和吊燈的兩個實例;在必修第二冊學習“運動的合成與分解”內容時，教材特意分析了人在電梯中行走或靜止時，如何看待人的運動問題;在圓周運動線速度與角速度的學習中，分析了學生常見到的自行車齒輪的運動問題等.

4.3 概念、規(guī)律的應用聯(lián)系實際

概念、規(guī)律的習得要分析實際的問題，同樣，概念規(guī)律的應用也應該是研究實際的問題，而且應該是學生熟悉的，或者是聽過、見過的實際問題，這樣學生才會覺得所學的內容有意義、有親近感.為此，教材在應用所學內容解決問題時，盡可能安排學生較為熟悉的實際問題.例如，在應用運動學規(guī)律研究實際問題時，教材特意安排了分析航空母艦上艦載機起降的問題;在應用共點力平衡的知識來解決實際問題時，教材特意安排了如何根據(jù)實際需要來設計小孩滑梯的問題.這些概念、規(guī)律在實際問題中的應用設計得好，有利于學生進一步理解相關的物理概念，有利于解決問題能力的提高.

4.4 練習題聯(lián)系實際

由于高中物理所涉及的研究對象比較簡單，例如，研究只可以看成質點的物體、物體的運動不涉及轉動等.這就導致學生所見到和研究的問題多半是物塊、小球等，這類經(jīng)過抽象的問題過多，就會導致學生自己建模、解決實際問題的能力低下，也會影響學生學習的興趣.為克服這類問題，教材想盡辦法，盡可能地選擇那些中學可研究的實際問題.例如，必修第一冊安排了“嫦娥三號”登月探測器落月末速度問題、航母艦載機起飛問題、空調架受力問題等.教材在共同必修三冊書的整個練習題中，設計了大約一半以上的聯(lián)系實際的題目.

5 關于弘揚中華文化的考慮

中華文化包括中華人文文化和科學文化，我國科技文化的發(fā)展，既有著悠久的歷史，同時在近代也做出了卓越的貢獻.教材編寫中應該合理地反映這些貢獻.為此，教材在此次修訂中，特意增加了相關的一些內容.例如，在“科學漫步 全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)”中增加了我國的“北斗”導航衛(wèi)星系統(tǒng)的相關內容;特意在必修三安排了有關我國射電望遠鏡“天眼”的相關內容，同時專門介紹了科學家南仁東如何克服困難、獻身科學事業(yè)的事跡;特別增加了我國科學家在相關領域所做研究的介紹，并配了我國科學家的照片.例如，在緒言中，安排了3位華裔科學家，在其他部分介紹了錢學森、趙忠賢、吳健雄等科學家.教材中有意識地反映我國科技成果和我國科學家的事跡，既可以使學生真切地感受到科技的發(fā)展就在身邊，同時也會增強民族自豪感，有利于學生樹立獻身我國科學事業(yè)的情懷.

關于教材的編寫還有許多方面應該進一步說明，但限于篇幅僅擇其主要方面做了說明.另外，還想說明的是，教材只是眾多教學資源中的一部分.從教材演變成實際教學的過程，其中有教師再創(chuàng)造的廣闊空間.這將是展現(xiàn)教師對物理學的理解及對教育的理解的多彩舞臺，也是師生情感交流、智力交匯的輕松和諧的場所.通過這種富含智力與非智力因素的教學活動，使固化在書本中的內容在學生的心中和手中活起來，這是教師的光榮使命.