初探如何培育具有高中物理核心素養(yǎng)的人

1、初探如何培育具有高中物理核心素養(yǎng)的人【摘 要】愛因斯曾說過，教育就是忘記了在學(xué)校所 學(xué)的一切之后剩下的東西。物理教學(xué)希望給學(xué)生剩下的是什 么？物理學(xué)研究的事實和結(jié)論可能被學(xué)生忘記，但物理學(xué)研 究的思想方法、研究態(tài)度、研究能力一定能夠長久地支持學(xué) 生的學(xué)習(xí)、生活和工作，是不會“還給物理教師的。這些 被學(xué)生終身保持的，成為他們行為習(xí)慣的就是一個人的核心 素養(yǎng)和品質(zhì)，培養(yǎng)具有高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的人才是高中 物理教學(xué)的價值所在。【關(guān)鍵詞】培育；高中物理；核心素養(yǎng)；人一、高中物理核心素養(yǎng)余文森教授認(rèn)為就一門學(xué)科而言，核心素養(yǎng)是核心知 識、核心能力、核心品格的綜合表達(dá)，它是對三維目標(biāo)的整 合、提煉與升華

2、。學(xué)科核心素養(yǎng)倡導(dǎo)下的教學(xué)要求通過過程 與方法獲取學(xué)科知識的同時， 形成學(xué)科能力，塑造學(xué)科品格， 這些才是對人的開展終生受用的素養(yǎng)。教育部下發(fā)了?普通 高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)修訂稿?內(nèi)部征求意見稿，明確提出了高 中物理核心素養(yǎng)及相關(guān)要求，它主要由“物理觀念、“科學(xué)思維、“實驗探究、“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等四個方面的要素 構(gòu)成。在新的國際形勢下，核心素養(yǎng)是素質(zhì)教育、 三維目標(biāo)、 全面開展、 綜合素質(zhì)的強化版、 升級版、轉(zhuǎn)型版， 更是其“聚 焦版。促使提升和培養(yǎng)適應(yīng)學(xué)科學(xué)習(xí)、終身開展和社會發(fā) 展需要的必備品格和關(guān)鍵能力的人。二、在物理概念、規(guī)律等的教學(xué)中培育具有物理觀念素 養(yǎng)的人“物理觀念主要指高中物理中重要

3、的觀點、概念、規(guī) 律，比方運動觀念、 能量觀念、 守恒觀念、 相互作用觀念等， 它是物理概念、規(guī)律的在頭腦中的提煉與升華。物理教學(xué)過 程不應(yīng)該只是向?qū)W生“灌輸事實和結(jié)論的過程，而是應(yīng)該 幫助學(xué)生借助物理學(xué)家研究自然界的思想方法，自主探索、 建構(gòu)物理學(xué)科核心概念，并逐步將這些思想和方法內(nèi)化成自 身的行為習(xí)慣，形成良好的科學(xué)品質(zhì)。以物理核心概念統(tǒng)領(lǐng) 物理教學(xué)， 可以幫助師生從紛雜的事實、 概念、 規(guī)律、定理、 公式中跳出來，站在更高的位置上培育具有物理觀念素養(yǎng)的 人。例如，點電荷的概念僅靠教師的講授是難以掌握的，只 有將其置于一定的應(yīng)用情境中，才會顯得生動和有意義。A.?度比相互之間的距離小得多的

4、帶電體稱為點電荷，B.討論氫原子中的質(zhì)子和電子的相互作用時，質(zhì)子和電子可 視為點電荷，C.兩個相距很遠(yuǎn)的帶電球體可以視為點電荷， D.可以忽略形狀和大小的帶電體可視為點電荷。上面四種說法都是對點電荷概念的理解和延伸，其中是核心概念，是實際電荷抽象出的理想化模型，B 、C、D 等是次位概念，是點電荷概念在具體情境中的解讀，是事實性 的結(jié)論。我們的教學(xué)活動不能停留在僅讓學(xué)生記住一些物理 學(xué)事實，而是要關(guān)注通過事實抽象提出的核心概念，教師可 以圍繞“帶電體的線度遠(yuǎn)小于電荷間的距離開展教學(xué)，討 論 B、C、 D 三種情況下能否將電荷看成質(zhì)點，培養(yǎng)學(xué)生敏 銳鑒別的思維。點電荷是實際帶電體的抽象和近似，它

5、是建 立具有普遍意義的根本規(guī)律的不可或缺的理想模型，又是把 復(fù)雜多樣的實際問題轉(zhuǎn)化或分解為根本問題時必不可少的 分析手段。例如，庫侖定律、洛倫茲力公式的建立，帶電體 產(chǎn)生的電場以及帶電體之間相互作用的定量研究，試驗電荷 的引入等等，都離不開點電荷。從而更深層次的理解“點電 荷的概念和“理想化模型 ，并將這種“忽略次要因素 的思維觀念遷移到工作和生活中，大大增強了學(xué)生的適應(yīng)能 力。三、在物理模型、推理論證等的教學(xué)中培育具有科學(xué)思 維素養(yǎng)的人科學(xué)思維主要指高中物理中重要的思維方法、良好的思 維品質(zhì)和能力，包括建模的思想、理想化方法、分析綜合、 抽象概括、批判性思維、創(chuàng)造性思維、推理論證等，這也是

6、高中物理技能培養(yǎng)的重點。物理課堂教學(xué)應(yīng)該為學(xué)生創(chuàng)新真實、復(fù)雜的問題情境， 鼓勵并引導(dǎo)學(xué)生剖析問題、簡化問題、建立物理模型，并運 用適當(dāng)?shù)姆椒ń鉀Q問題。 例如，理想實驗是一種科學(xué)思維 “實 驗，理想實驗與真實實驗相結(jié)合往往能取得出其不意的成 功。伽利略研究發(fā)現(xiàn)了落體運動規(guī)律后進(jìn)一步尋求地面上物 體的運動規(guī)律。他在實驗中觀察到讓金屬球從斜面滾，再滾 上與之對稱的斜面，那么球所到達(dá)的高度略低于開始下滾的高 度。他通過思考分析認(rèn)為是由于摩擦的結(jié)果，假設(shè)能完全消 除摩擦，金屬球就可能到達(dá)起始的高度。進(jìn)而推想如完全沒 有摩擦，不管第二個斜面傾角多大，球能到達(dá)的高度與從第 一個斜面開始下滾時的高度相等，而且

7、第二個斜面的傾角越 小，小球在斜面上滾動的距離越長。如果第二個斜面傾角為 零，球永遠(yuǎn)達(dá)不到起始高度，將以均勻的速度在無限長平面 上永遠(yuǎn)運動下去。在真實實驗根底上所作的理想實驗，是無 法實現(xiàn)的思維實驗，但它是具有可靠性的。正是這種思維實 驗導(dǎo)致了伽利略慣性定律的發(fā)現(xiàn)，從根本上否認(rèn)了統(tǒng)治人類 歷史兩千多年的亞里斯多德的力是維持物體運動的錯誤觀 點。從實驗到理想實驗是一種科學(xué)思維，同樣從觀察實驗現(xiàn) 象推理規(guī)律、概念、公式等的形成與運用都能很好的培育學(xué) 生的科學(xué)思維，如牛頓主要依靠歸納法得出牛頓定律，歐姆 那么根據(jù)類比得出局部電路的歐姆定律等等，只要教學(xué)中能夠 高度重視，學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)就能得到迅速

8、提升。四、在物理實驗的教學(xué)中培育具有探究精神素養(yǎng)的人 實驗探究主要指高中物理通過實驗提出物理問題，形成 猜測和假設(shè)，獲取和處理信息，基于證據(jù)得出結(jié)論并做出解 釋，以及對實驗探究過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評估、反思的能 力。在物理實驗教學(xué)中要注重培育具有探究精神素養(yǎng)的人?？茖W(xué)家研究問題的關(guān)鍵，是能夠在紛繁復(fù)雜的表象下發(fā) 現(xiàn)問題的關(guān)鍵，在此根底上建構(gòu)物理模型、設(shè)計方案、解決 問題。實驗探究教學(xué)的價值應(yīng)該是培養(yǎng)學(xué)生利用實驗探究的 方法獲取知識、研究解決生活中遇到問題的能力，促進(jìn)學(xué)生 真正理解科學(xué)探究的精髓。例如，牛頓第二定律的實驗探究 教學(xué)中中，教師提出典型問題：探究力與物體運動加速度之 間的定量關(guān)系。不

9、但要求學(xué)生在猜測假設(shè)、實驗設(shè)計、實驗 操作的根底上，根據(jù)所測量的物理量進(jìn)行分析，最終得到科 學(xué)的結(jié)論。而且要進(jìn)一步給學(xué)生提出問題：拉力大小確實定 存在什么問題、如何有效平衡摩擦力、該實驗成功的關(guān)鍵是 什么、實驗數(shù)據(jù)存在誤差的原因是什么等等，引發(fā)學(xué)生對現(xiàn) 有結(jié)論的反思和質(zhì)疑，才能真正培養(yǎng)出具有實驗探究能力和 探究精神的人。五、在物理學(xué)史的再現(xiàn)及各類科技活動中培育具有科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)的人科學(xué)態(tài)度與責(zé)任主要指對待科學(xué)的態(tài)度與價值觀，包括 能正確認(rèn)識科學(xué)的本質(zhì)，具有學(xué)習(xí)和研究物理的好奇心與求 知欲，能主動與他人合作，學(xué)會用物理的眼光來觀察世界， 解決問題等，在教學(xué)中注重應(yīng)用物理學(xué)史及各類科技活動培

10、育學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任?？茖W(xué)家楊振寧曾將他取得成功的奧秘歸結(jié)為： “要站在 問題開始的地方，要面對原始的問題，而不要淹沒在文獻(xiàn)的 海洋里這給我們物理教學(xué)極大的啟示：教學(xué)中教師要 向?qū)W生展現(xiàn)物理概念的形成過程、物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程，以 及物理問題的解決過程，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實的情境，描繪物理 學(xué)家探索科學(xué)的歡樂與痛苦、成功與失敗，體驗真實的科學(xué) 精神。使學(xué)生在精神上受到感染、情操得到陶冶，意志得到 磨煉，鑒賞力得到提高，正確理解人和自然的關(guān)系，正確理 解人與社會的關(guān)系，并產(chǎn)生強烈的感情，形成對美和藹的辨 別力和追求熱情，提升學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任。例如，教科 書通過比擬亞里士多德和伽利略的不同觀點來介紹

11、牛頓第 一定律的發(fā)現(xiàn)過程，教材寫道： “這個錯？、竟維持了近兩 千年。直至三百多年前，伽利略才直接從教科書上呈 現(xiàn)亞里士多德的錯誤觀點，強調(diào)伽利略勇于質(zhì)疑的科學(xué)精神 和牛頓“站在巨人肩膀上總結(jié)得出牛頓第一定律的偉大成 就。這樣的教學(xué)過程會給學(xué)生造成“古人真笨的印象，無 法理解為什么“兩千年無人反駁 ，更無法理解“站在巨人 肩膀上的含義，以至于本應(yīng)該充滿生機活力的物理教學(xué)變 得機械、沉悶和程式化，缺乏情感與靈性的自然流露。查看 更多的歷史資料我們發(fā)現(xiàn)，在伽利略之前，就有許多學(xué)者對 亞里士多德的觀點進(jìn)行了批判，如希帕克斯、菲洛波諾、布 里丹、奧雷斯姆、和達(dá)芬奇等，尤其是伽利略的哲學(xué)老師博 納米科和

12、貝內(nèi)代蒂提出了“沖力的概念，為伽利略的“臨 門一腳奠定了良好的根底。物理教學(xué)中如果忽略二千年中 曲折的研究過程，學(xué)生就無從認(rèn)識誰是“巨人 ，無法領(lǐng)悟 伽利略、笛卡兒和牛頓的偉大所在。用開講座、小制作、小論文活動來激發(fā)學(xué)習(xí)物理興趣， 拓寬學(xué)生的知識面，培養(yǎng)分析、解決問題的能力。講座、小 制作、小論文的內(nèi)容可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的特點選擇合 適的題材，如與生產(chǎn)生活相關(guān)并且有廣泛應(yīng)用的物理知識， 與社會開展有著重大關(guān)系的物理知識，與科學(xué)，技術(shù)有關(guān)的 社會熱點問題，物理學(xué)開展的成就及前沿問題，生活用品的 小改良等等。通過這些活動，既可培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感， 也使學(xué)生人文素養(yǎng)得到了提高?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1 冷冰冰 .高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)的核心素養(yǎng)分析.教育導(dǎo)刊， 2021年 8月上半月2 張敏 .物理教學(xué)