物理學(xué)科素養(yǎng)及核心解讀

1、物理學(xué)科素養(yǎng)物理教育是科學(xué)教育的一部分，國際上對物理教育的研究，都是在科學(xué)教育統(tǒng)一的框架下進(jìn)行的。物理學(xué)科核心素養(yǎng)是物理學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的關(guān)鍵能力和必備品格，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分。物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要由“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面構(gòu)成。一、物理觀念知識是能力的基礎(chǔ)，有知識不一定就有能力，但沒有知識就一定沒有能力。在科學(xué)教育領(lǐng)域，國際上關(guān)于科學(xué)知識的表述有核心概念、關(guān)鍵概念、大概念、科學(xué)原理、科學(xué)知識等方式。在應(yīng)試教育的背景下，我國特別重視知識和原理的教學(xué)，很多學(xué)校強(qiáng)調(diào)死記硬背的知

2、識和原理學(xué)習(xí)，而素養(yǎng)強(qiáng)調(diào)知識和原理的深度理解和靈活應(yīng)用。最新的國際科學(xué)教育研究與實(shí)踐中，強(qiáng)調(diào)核心概念、大概念、跨學(xué)科概念。而在中國的文化中，概念是指一類事物的共同屬性與本質(zhì)特征，是抽象的，這與國際上關(guān)于概念的內(nèi)涵并不一致。因此，在建構(gòu)物理核心素養(yǎng)時(shí)，沒有使用物理知識，也沒有使用物理概念，而使用了物理觀念。一方面，觀念是概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華，另方面，中國文化中的觀念與國際上概念的內(nèi)涵基本致。我們將物理觀念(特別強(qiáng)調(diào)應(yīng)用)作為物理核心素養(yǎng)，其依據(jù)主要有如下方面第一，對科學(xué)知識的理解和運(yùn)用是學(xué)生發(fā)展非常重要的核心素養(yǎng)。第一，世界各國的課程標(biāo)準(zhǔn)都將核心概念，或大概念，或關(guān)鍵概念，或知識理解

3、與應(yīng)用、工程實(shí)踐等作為重要的科學(xué)素養(yǎng)。如英國科學(xué)課程示準(zhǔn)認(rèn)為在科學(xué)研究領(lǐng)域，有一些關(guān)鍵概念支撐著科學(xué)研究工作順利進(jìn)行學(xué)生需要理解這些概念，以幫助他們更加深人理解所學(xué)的科學(xué)知識、技巧和科學(xué)觀念。南非科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)中提出自然科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)有助于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，有三個(gè)方面，其中之一是提高對科學(xué)知識的理解和運(yùn)用。美國NGSS提出強(qiáng)調(diào)科學(xué)與工程實(shí)踐、學(xué)料核心概念、跨學(xué)科概念。第三，科學(xué)教育研究一直重視概念學(xué)習(xí)，從21世紀(jì)之前重視概念發(fā)展、概念轉(zhuǎn)變，到最近重視核心概念和概念進(jìn)險(xiǎn)，都把科學(xué)概念學(xué)習(xí)作為科學(xué)教育的重要目標(biāo)?？茖W(xué)教育研究者普遍認(rèn)為，科學(xué)教育的目標(biāo)不是去獲得大堆由事實(shí)和理論堆砌的知識，而應(yīng)是實(shí)現(xiàn)

4、一個(gè)趨向于核兒概念的進(jìn)展過程。核心概念是某個(gè)知識領(lǐng)域的中心，是一種教師希望學(xué)生理解并能得以應(yīng)用的概念性知識這些知識必須清楚地呈現(xiàn)給學(xué)生，以便學(xué)生理解與他們生活相關(guān)的事件和現(xiàn)象基于高中物理的基本內(nèi)容，能物理觀念”主要包括物質(zhì)觀念、運(yùn)動觀念、相互作用觀念、能量觀念及其應(yīng)用等要素。二、科學(xué)思維觀察、實(shí)驗(yàn)與科學(xué)思維相結(jié)合，是物理學(xué)科的基本特征。科學(xué)思維是具有意識的人腦對科學(xué)事物(包括科學(xué)對象、科學(xué)現(xiàn)象、科學(xué)過程、科學(xué)事實(shí)等)的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及事物間的相互聯(lián)系和關(guān)系的間接與概括的反映，是物理核心素養(yǎng)的核心內(nèi)容。學(xué)會學(xué)習(xí)、批判性思維與創(chuàng)新是學(xué)生發(fā)展核心類養(yǎng)的重要成分、學(xué)會學(xué)習(xí)主要是指學(xué)生面對新的情境或

5、者具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)在務(wù)時(shí)，所表現(xiàn)出來的在思維、認(rèn)知策略和自我調(diào)控等方面的綜合能力，包括對學(xué)習(xí)的興趣、習(xí)慣方法、思維方式認(rèn)知策略等。批判性思維與創(chuàng)新主要指對于事物保持好奇心和開放性態(tài)度，具有探索精神，對于現(xiàn)象能夠進(jìn)行反思和質(zhì)疑，發(fā)現(xiàn)問題所在，具有批判精神和批判能力，敢于創(chuàng)新，勇于挑戰(zhàn)，能夠提出新穎和有價(jià)值的想法并付諸實(shí)踐21世紀(jì)以來的科學(xué)教育研究，特別重視科學(xué)論證、模型思維和科學(xué)推理。隨著人們認(rèn)識到批判性思維是21世紀(jì)的主要能力，作為科學(xué)學(xué)習(xí)和研究中批判性思維的重要表現(xiàn)一科學(xué)論證的研究和培養(yǎng)已經(jīng)得到高度重視，它可以幫助學(xué)生發(fā)展料學(xué)探究能力建控科學(xué)知識并促進(jìn)科學(xué)概念轉(zhuǎn)變與理解，提升科學(xué)認(rèn)識論水平，

6、提升推理能力批判思維能力和交流能力，理想模型是根據(jù)研究的問題和內(nèi)容，在一定條件下對研究客體的抽象，是從多維的具體圖像中，抓住最具有本質(zhì)特征的圖像，建立一個(gè)易于研究的、能從主要方面反映研究客體的新圖像。為了描述客觀事物的運(yùn)動規(guī)律，物理學(xué)家往往把研究對象抽象為理想模型，建模方法是科學(xué)研究的常用方法，模型思維是一種重要的科學(xué)思維?？茖W(xué)推理是根據(jù)一個(gè)判斷得出另一個(gè)判斷的思維形式，在國際科學(xué)推理研究中，研究者普遍認(rèn)為，公學(xué)生應(yīng)具體分類、排序、守恒和可逆性等，中學(xué)生應(yīng)該具體理論推理、組合推程、比例推理、控制變量、概率推理、關(guān)系推理等。幾乎所有國家的課程標(biāo)準(zhǔn)都會將科學(xué)思維與創(chuàng)新列為課程目標(biāo)。加拿大安大費(fèi)文檔

7、略省于2006年制定的安大略課程(1一8年級):科學(xué)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生知識和能力的評估從知識和理解、思維和探究、交流、應(yīng)用四個(gè)方面進(jìn)行，批判性思維和創(chuàng)造性思維、批判性/創(chuàng)造性思維過程、技能和策略等是主要內(nèi)容。英國將“想法和證據(jù)”(IdeasandEvidence)設(shè)定為教育目標(biāo)(TheNationalCurriculumforEngland,2004)西班牙將“論證能力”(SkillofArgumentation)擬定為學(xué)生必須具備的基本能力;學(xué)生能力國際評價(jià)項(xiàng)目(ProgrammeforInternationalStudentAssessment,PISA,2015)對科學(xué)能力的評價(jià)包括認(rèn)識科

8、學(xué)問題、運(yùn)用知識科學(xué)地解釋現(xiàn)象、運(yùn)用科學(xué)證據(jù)做決策并與他人交流。芬蘭的高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)調(diào)建模，澳大利亞維多利亞州物理課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)模型建立的科學(xué)思維過程、分析、綜合、評價(jià)等;韓國的課程目標(biāo)中提出培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思考的能力和創(chuàng)造性解決問題的能力，為有創(chuàng)意地、科學(xué)性地解決日常生活的問題培養(yǎng)必備的科學(xué)素養(yǎng)?；谏鲜龇治?，模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新是構(gòu)成科學(xué)思維的主要成分。三、科學(xué)探究科學(xué)探究是人類探索和了解自然、獲得科學(xué)知識的主要方法，也是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的主要方式，還是一種綜合的、關(guān)鍵的科學(xué)能力和素養(yǎng)。科學(xué)教學(xué)倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)，為學(xué)生提供充分的探究式學(xué)習(xí)機(jī)會，逐步培養(yǎng)學(xué)生收集和處理科學(xué)信息的能

9、力、獲取新知識的能力、分析問題和解決問題的能力，以及交流與合作的能力等，形成尊重事實(shí)、善于質(zhì)疑的科學(xué)態(tài)度，突出學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力，以及批判性思維和創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)。探究及其教學(xué)是科學(xué)教育最重要的研究領(lǐng)域，最近的趨勢是:探究教學(xué)強(qiáng)調(diào)合作學(xué)習(xí)與科學(xué)論證，基于模型的科學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境有利于促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，提高學(xué)生的探究能力。世界各國的課程標(biāo)準(zhǔn)都會將科學(xué)探究與交流能力作為培養(yǎng)目標(biāo)么。例如美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)中的課程目標(biāo)強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究所需要的能力(包括確定可以通過科學(xué)探完回答的問題、設(shè)計(jì)和進(jìn)行科學(xué)研究、利用適當(dāng)?shù)墓ぞ吆图夹g(shù)收集、分析和解釋數(shù)據(jù)、培養(yǎng)運(yùn)用證據(jù)進(jìn)行描述、解釋、預(yù)測和構(gòu)

10、建模型的能力、通過批判性和邏輯性思維建立證據(jù)與解釋之間的關(guān)系、承認(rèn)和分析提出的可供選擇的解釋和預(yù)測、交流科學(xué)過程和解釋、把數(shù)學(xué)運(yùn)用在科學(xué)探究的各個(gè)方面)和對科學(xué)探究的理解能力(包括不同性質(zhì)的問題提示我們要進(jìn)行不同的科學(xué)探究、當(dāng)前的科 學(xué)知識和理解可以指導(dǎo)科學(xué)探究、數(shù)學(xué)對于科學(xué)探究的各個(gè)方面均十分重要、收集數(shù)據(jù)所采用的技術(shù)提高了數(shù)據(jù)的精度，使科學(xué)家能夠分析研究結(jié)果并使之定量化、科學(xué)解釋強(qiáng)調(diào)證據(jù)，擁有符合邏組的論據(jù)，還需要運(yùn)用科學(xué)原理、模型和理論、合理的懷疑是科學(xué)進(jìn)步的動力、科學(xué)研究有時(shí)可以產(chǎn)生可供進(jìn)一步研究的新概念和新現(xiàn)象，產(chǎn)生調(diào)查研究的新方法，或者開發(fā)出改進(jìn)數(shù)據(jù)收集工作的新技術(shù))。英國國家科學(xué)

11、教育課程標(biāo)準(zhǔn)中提出通過科學(xué)教育，促進(jìn)核心技能的發(fā)展，包括進(jìn)行科學(xué)調(diào)查研究、進(jìn)行科學(xué)探究、發(fā)現(xiàn)和交流各種不同的事實(shí)、觀點(diǎn)和意見、收集、思考和分析第一手和二手?jǐn)?shù)據(jù)，等等，這些都是科學(xué)探究的主要數(shù)據(jù)等能這些都是科學(xué)探統(tǒng)的重要成分。英國國家課程標(biāo)準(zhǔn)將實(shí)踐與探院技能、以及交流都作為學(xué)科核心家文檔澳大利亞維多利亞州物理課程標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)鍵技能包括科學(xué)探會理分析和應(yīng)用對物理的理解交流物理信息和理解。強(qiáng)調(diào)書面港言、應(yīng)頭語要形象地表達(dá)事物、過程概念等特點(diǎn)，能用圖形、表格、圖表、圖像等表示，韓國強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)科學(xué)探究自然的能力加拿大奧尼托巴省強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究技術(shù)問題解決STSE等我國2001年以來的課程改革，強(qiáng)調(diào)自主學(xué)習(xí)

12、、合作學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)并將科學(xué)探究作為科學(xué)教學(xué)的主要目標(biāo)，股來講，科學(xué)探究包括提出問題、作出假設(shè)、制訂計(jì)劃、收集證據(jù)、處理信息、得出結(jié)論、表達(dá)交流反思評價(jià)等要素，我們可以歸納為問題、證據(jù)、解釋、交流四個(gè)方面言四、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過物理學(xué)科的學(xué)習(xí)，學(xué)生對自然現(xiàn)象保持好奇心和探究熱情，樂于觀察實(shí)驗(yàn)和思維實(shí)事求是，不迷信權(quán)感，敢于大膽質(zhì)疑，追求創(chuàng)新善于與他人合作。分享了解科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境的關(guān)系熱愛自然、珍借生命，具有保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源的責(zé)任感。這些都是科學(xué)態(tài)度的主要內(nèi)容，也是物理學(xué)習(xí)的重要目標(biāo)溝通與合作是團(tuán)隊(duì)成員為了共同的目標(biāo)，積極主動合作、有效交流分享、協(xié)同完成任務(wù)的綜合能力表現(xiàn)，溝通是合作的

13、紐帶，合作有助于促進(jìn)良好的溝通。溝通與合作是個(gè)體參與社會的主要途徑與方法，包括建立良好人際關(guān)系的能力，傾聽表達(dá)、協(xié)同合作等。學(xué)會學(xué)習(xí)主要是指學(xué)生面對新的情境或具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)，所表現(xiàn)出來的在思維、認(rèn)知策略和自我調(diào)控等方面的綜合能力，其不僅是促進(jìn)學(xué)生終身學(xué)習(xí)和自主發(fā)展的核心能力，也是學(xué)生適應(yīng)不斷變化的社會環(huán)境的前提條件。學(xué)習(xí)興趣是學(xué)會學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容。世界各國的課程標(biāo)準(zhǔn)都強(qiáng)調(diào)科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)。例如，英國國家科學(xué)教育課程標(biāo)準(zhǔn)中提出通過科學(xué)教育，促進(jìn)學(xué)生在精神、道德、社會、文化，以及核心技能的發(fā)展。精神發(fā)展指通過學(xué)生感知生存于其中的自然的、物質(zhì)的世界，反思他們在這中間的責(zé)任，以及探究諸如生命起源于

14、何時(shí)、來自于何處之類的問題。道德發(fā)展指通過幫助學(xué)生認(rèn)識到利用觀察和證據(jù)而不是利用先人之見或偏見得出結(jié)論的重要性，以及通過討論科學(xué)知識應(yīng)用的意義，這包括承認(rèn)科學(xué)知識的應(yīng)用既可以產(chǎn)生有利的影響，也可以產(chǎn)生不利的影響。社會發(fā)展指通過幫助學(xué)生認(rèn)識到意見的形成和決定的理由可以通過實(shí)驗(yàn)證據(jù)而得出，以及通過使學(xué)生注意到對科學(xué)知識的不同解釋如何運(yùn)用于討論社會問題。文化發(fā)展指通過幫助學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)發(fā)現(xiàn)和科學(xué)思想影響著人們的思考、感知、創(chuàng)造、行為和生活方式，以及通過使學(xué)生注意到文化差異影響人們接受、運(yùn)用和重視科學(xué)思想的程度。核心技能的發(fā)展包括交流、合作等技能。科學(xué)本質(zhì)是指對于科學(xué)知識、科學(xué)研究過程、科學(xué)方法、科學(xué)

15、精神、科學(xué)的歷史、科學(xué)的價(jià)值、科學(xué)的限度等方面最基本特點(diǎn)的認(rèn)識，是種對于科學(xué)本身全面的、哲學(xué)性的基礎(chǔ)認(rèn)識。近年來，研究者特別重視科學(xué)本質(zhì)與科學(xué)學(xué)習(xí)興趣的研究及培養(yǎng)，科學(xué)態(tài)度的多個(gè)方面反映了科學(xué)本質(zhì)。值得說明的是，科學(xué)的內(nèi)在動機(jī)或者興趣是重要的科學(xué)素養(yǎng)。從廣義上講，態(tài)度包括情感、價(jià)值觀，還包括動機(jī)、興趣等，而從狹義上講，態(tài)度不包括這些方面。如果我們提出情感、態(tài)度、價(jià)值觀，就必須狹義理解態(tài)度，這樣，內(nèi)在動機(jī)或者興趣就不包括在內(nèi)，顯然對學(xué)生素養(yǎng)的培養(yǎng)是不全面的。因此，在這里沒有用情感、態(tài)度、價(jià)值觀。通過以上分析我們可以看出，科學(xué)態(tài)度與責(zé)任主要包括科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、社會責(zé)任等方面。在物理核心素養(yǎng)的四

16、個(gè)要素中，科學(xué)探究是一個(gè)過程，是一一種學(xué)習(xí)方式和科學(xué)研究的方式，是一種學(xué)習(xí)物理觀念、發(fā)展科學(xué)思維、形成科學(xué)態(tài)度和責(zé)任的手段和途徑，同時(shí)，也是一種綜合的能力。物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是通過物理學(xué)習(xí)而形成的核心素養(yǎng)。物理學(xué)科核心素養(yǎng)1.核心素養(yǎng)的內(nèi)涵核心素養(yǎng)，以培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”為核心?！皩W(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)”，是指學(xué)生應(yīng)具備的，能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力;是關(guān)于學(xué)生知識、技能、情感、態(tài)度、價(jià)值觀等多方面要求的綜合表現(xiàn);是每一名學(xué)生獲得成功生活、適應(yīng)個(gè)人終生發(fā)展和社會發(fā)展都需要的、不可或缺的共同素養(yǎng)，其發(fā)展是一個(gè)持續(xù)終身的過程，可教可學(xué)，最初在家庭和學(xué)校中培養(yǎng)，隨后

17、在一生中不斷完善。2.核心素養(yǎng)與三維目標(biāo)之間邏輯關(guān)系我國的基礎(chǔ)教育課程改革走過了從“雙基基礎(chǔ)知識、基本技能”到“三維目標(biāo)知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀”的轉(zhuǎn)變，新一輪的高中課程改革是在“三維目標(biāo)”的基礎(chǔ)上提出以“核心素養(yǎng)”來統(tǒng)領(lǐng)。3.物理核心素養(yǎng)(1)物理觀念內(nèi)涵：“物理觀念”是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動與相互作用、能量等的基本認(rèn)識;是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華;是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題的基礎(chǔ)。描述：成經(jīng)典物理的物質(zhì)觀、運(yùn)動觀、能量觀、相互作用觀，并且能用來解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題;初步具有現(xiàn)代物理的物質(zhì)觀、運(yùn)動觀、能量觀、相互作用觀，能用于描述自然

18、界的圖景。(2)科學(xué)思維內(nèi)涵:“科學(xué)思維”是從物理學(xué)視角對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識方式是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)理想模型的抽象概括過程;是分析綜合、推理論證等方法的內(nèi)化是基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑、批判、檢驗(yàn)和修正,進(jìn)而提出創(chuàng)造性見解的能力與品質(zhì)。描述:有構(gòu)建理想模型的意識和能力;能正確使用物理思維方法,從定性和定量兩個(gè)方面進(jìn)行科學(xué)推理、找出規(guī)律、形成結(jié)論,并能解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題;具有使用科學(xué)證據(jù)的意識和評估科學(xué)證據(jù)的能力,能使用證據(jù)對研究的問題進(jìn)行描述、解釋和預(yù)測具有批判性思維的意識,能基于證據(jù)大膽質(zhì)疑,從不同角度思考問題,追求科技創(chuàng)(3)科學(xué)探究內(nèi)涵:“科學(xué)探究”是指基于觀察和實(shí)驗(yàn)提出物理問題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋,以及對科學(xué)探究過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評估、反思的能力。(實(shí)驗(yàn)版課程標(biāo)準(zhǔn)中“科學(xué)探究”七個(gè)要素的重新概括)“科學(xué)探究”主要包括問題、證據(jù)解釋、交流與合作等要素。描述:具有科學(xué)探究的意識、能發(fā)現(xiàn)問題、提出合理猜測，具有設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究方案和獲取證據(jù)的能力，能正確實(shí)施實(shí)驗(yàn)探究方案，使用各種科技手段和方法收集信息，具有分析論證的能力，會使用各種方法和手段分析、處理信息，描述、解釋實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果和