中學物理教學中提升核心素養(yǎng)思考(黃恕伯,171123)

中學物理教學中提升核心素養(yǎng)思考(黃恕伯,171123)第一頁，共56頁。黃恕伯中學物理教學中提升學生核心素養(yǎng)的思考第二頁，共56頁?！墩n程標準》修訂綜合組關于核心素養(yǎng)的定義：學科核心素養(yǎng)是學科教育對全面貫徹黨的教育方針，落實立德樹人根本任務，發(fā)展素質(zhì)教育的獨特貢獻，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關鍵能力、必備品格與價值觀念。第三頁，共56頁。個人理解：物理核心素養(yǎng)是物理教育對全面貫徹黨的教育方針，落實立德樹人根本任務，發(fā)展素質(zhì)教育的獨特貢獻，是物理課程育人價值的集中體現(xiàn)，是學生通過物理課學習而逐步形成的重要觀念、關鍵能力和必備品格。物理核心素養(yǎng)主要由“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態(tài)度與責任”四個方面構(gòu)成。第四頁，共56頁。

前言：物理核心素養(yǎng)的結(jié)構(gòu)和水平描述第五頁，共56頁。物理觀念高中物理核心素養(yǎng)科學思維科學探究科學態(tài)度與責任質(zhì)疑創(chuàng)新科學論證科學推理模型建構(gòu)交流解釋證據(jù)問題社會責任科學態(tài)度科學本質(zhì)物質(zhì)觀運動與相互作用觀能量觀解決問題形成觀念每一要素都分為五級水平（13×5）第六頁，共56頁。一、以水平為線索，描述各水平的四方面素養(yǎng)。高中物理核心素養(yǎng)的水平描述二、以要素為線索，描述各要素的五級水平?！稑藴省凡捎迷撁枋?，便于對某水平的總體把控。需要另制表格，便于對要素各水平進行教學分析。以下為提升核心素養(yǎng)的教學思考：（5×13）（13×5）第七頁，共56頁。（一）物理觀念第八頁，共56頁?！靶纬晌镔|(zhì)觀念、運動與相互作用觀念、能量觀念等，能用其解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題。”這是高中物理課程標準的一項重要目標，該目標明確提出兩個要點：第一，形成物質(zhì)觀念、運動與相互作用觀念、能量觀念；第二，會用這三個觀念解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題。為達成上述目標，教學時應重視以下兩個方面：第九頁，共56頁。一、構(gòu)建有優(yōu)化結(jié)構(gòu)的高中物理知識系統(tǒng)《課程標準》指出：“觀念是概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華”。所謂概念和規(guī)律的提煉，其重要的方面就是把這些概念和規(guī)律組合成優(yōu)化的結(jié)構(gòu)，成為某一知識領域的核心內(nèi)容，是解決問題的關鍵視角和思維指南。第十頁，共56頁。一、構(gòu)建有優(yōu)化結(jié)構(gòu)的高中物理知識系統(tǒng)這次課標修訂明確指出：“用共點力的平衡條件分析日常生活中的問題”，而不是用“力的分解”，它突出了運動與相互作用的關系，即物體的運動如果處于平衡狀態(tài)則物體在相互作用中所受的合力便等于0，這是核心知識，力的分解不過是在處理合力為0的解答過程中的一個計算手段。因此，解決物體受力的計算應該在學習共點力平衡時完成，而不是學習力的分解時就匆忙做這些題目。第十一頁，共56頁。一、構(gòu)建有優(yōu)化結(jié)構(gòu)的高中物理知識系統(tǒng)之所以把共點力的平衡視為核心知識。是因為用共點力平衡條件分析具體問題時，需要選擇相互作用的對象、分析相互作用的物理量、列出相互作用關系的方程，這是一種分析物理問題基本而且重要的思路，這種思路在以后學習中還會不斷出現(xiàn)。例如，用牛頓第二定律、歐姆定律、氣體實驗定律解決問題，都會沿著這樣的思維鏈條展開，這種視角和核心思路，普遍用于力、電、熱等問題的分析，是概念和規(guī)律的提煉?！肮颤c力的平衡”是高中物理課程中這一思路的起點。第十二頁，共56頁。一、構(gòu)建有優(yōu)化結(jié)構(gòu)的高中物理知識系統(tǒng)然而，現(xiàn)實教學中，有些情況下，教學并沒有從形成一個優(yōu)化的知識結(jié)構(gòu)來思考，而是把知識急功近利地解答一些考試題和練習題。例如，關于“力的分解”教學就存在急功近利的情況。第十三頁，共56頁。GNT關于《力的分解》教學的一段師生對話老師：如右圖，懸吊的球由于重力的作用產(chǎn)生了兩個效果，一是拉繩子，二是壓墻。因此可以把重力按效果分解為T和N。學生：分力和合力是指同一物體上兩次受力的的等效替換，但T、N和G并不作用在同一物體上，一個力可以分解為別的物體所受的力嗎？G是引力、T和N是彈力，一個引力可以分解為兩個彈力嗎？老師：……。如果把力的分解的知識目標僅僅定位為一種等效替換的力的計算方法，是用牛頓定律計算物體受力的一個環(huán)節(jié)，則可以不去糾纏上述問題，既減輕了新課的負擔，也規(guī)范了物體受力計算的思路。第十四頁，共56頁。1.知識目標要點●不要求學生把力的分解直接用來求解物體的受力●突出力的分解的等效替換的思想●會用平行四邊形定則求解有確定解的兩個分力（求解物體受力的要求，在牛頓定律中實現(xiàn)）2.設計上述知識目標的思考●降低教學的難度，避免新課時很難說清的問題●把“力的分解”作為牛頓定律解決問題的一個環(huán)節(jié)來處理，使解題思維更規(guī)范。3.教材“力的分解”練習題并沒有用力的分解來求解物體受力。2010版教材《力的分解》教學目標的設計第十五頁，共56頁。物理觀念的第二個要點，是“會用物理觀念解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題”。要做到這一點，必須強化物理知識與實踐情境的關聯(lián)，提高把物理知識與實踐情境進行聯(lián)系的自覺性，增強學生的實踐意識。高中物理課程中增強學生實踐意識的途徑，可以從教學內(nèi)容和教學方式兩個方面思考：二、強化物理知識與實踐情境的關聯(lián)第十六頁，共56頁。二、強化物理知識與實踐情境的關聯(lián)1.增添物理知識與實踐情境相關聯(lián)的教學內(nèi)容●把跟學生生活聯(lián)系密切的問題、社會熱點中的物理問題、現(xiàn)代科技成果等有實踐情境的教學內(nèi)容引進物理課堂；●用生活中的器具做物理實驗，加強物理知識與生活的聯(lián)系；●創(chuàng)設真實情境、并通過對真實情境的思維加工來建立物理概念；用物理規(guī)律分析和解決真實情境中的問題；●養(yǎng)成估計生活中有關物理量大小的習慣，樂于對媒體消息中物理量的大小進行審視，勇于對媒體信息中的不合理數(shù)據(jù)進行質(zhì)疑。第十七頁，共56頁。從生活實踐中引入“自感和互感”課題第十八頁，共56頁。(1)教師列舉實例進行講解(2)讓學生列舉實例(3)展示聯(lián)系生活、社會的圖片(7)學術性游戲(4)演播聯(lián)系生活、社會的視頻(5)展示實物并進行演示(8)經(jīng)歷創(chuàng)造性解決實際問題的過程(6)學生操作體驗優(yōu)化二、強化物理知識與實踐情境的關聯(lián)2.采用優(yōu)化的教學方式第十九頁，共56頁。●《拔火罐和馬德堡半球》——2016科學晚會節(jié)目第二十頁，共56頁。“換向器”的教學演示：沒有換向器的“電動機”。解釋：線圈無法持續(xù)轉(zhuǎn)動的原因。觀察：兩種電動機結(jié)構(gòu)上的差異閱讀：教材關于換向器的介紹講解：換向器的構(gòu)造特點和原理改裝：安裝換向器的線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動小結(jié)：技術發(fā)明跟科學發(fā)現(xiàn)同樣偉大這段教學使學生對技術發(fā)明的過程、意義有了很好的認識是否可以進一步優(yōu)化？理解→創(chuàng)造注重知識→發(fā)展能力理解課堂教學的改進：把“理解知識”變?yōu)椤斑M行創(chuàng)造”第二十一頁，共56頁。演示：沒有換向器的“電動機”。解釋：線圈無法持續(xù)轉(zhuǎn)動的原因。猜想：每轉(zhuǎn)半圈改變電流方向會怎樣檢驗：用人工方法改變電流方向構(gòu)思：怎樣把人工換向改為自動換向分析：電源和線圈每半圈變換接觸點評價：提出具體方案評價并優(yōu)化創(chuàng)造“換向器”的教學演示：沒有換向器的“電動機”。解釋：線圈無法持續(xù)轉(zhuǎn)動的原因。觀察：兩種電動機結(jié)構(gòu)上的差異閱讀：教材關于換向器的介紹講解：換向器的構(gòu)造特點和原理改裝：安裝換向器的線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動小結(jié)：技術發(fā)明跟科學發(fā)現(xiàn)同樣偉大理解課堂教學的改進：把“理解知識”變?yōu)椤斑M行創(chuàng)造”第二十二頁，共56頁。（二）科學思維第二十三頁，共56頁。

《課程標準》中的“科學思維”素養(yǎng)，主要包括模型建構(gòu)、科學推理、科學論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等四個要素。第二十四頁，共56頁。一、重視學生對理想模型的建構(gòu)過程

1.高中物理課程中的兩種理想模型(1)關于研究對象、裝置或條件的理想模型:質(zhì)點、彈簧振子、單擺、理想氣體、點電荷、勻強電場、理想變壓器等。(2)關于運動過程的理想模型:勻速直線運動、勻變速直線運動、平拋運動、勻速圓周運動、簡諧運動、彈性碰撞、等溫過程、絕熱過程等。第二十五頁，共56頁。

2.《課程標準》對模型建構(gòu)要求的層次能說出簡單物理模型能在熟悉情境中應用常見物理模型能在熟悉情境中選用恰當模型解決簡單問題能將實際問題中的對象和過程轉(zhuǎn)換成物理模型能將較復雜實際問題的對象和過程轉(zhuǎn)換成物理模型一、重視學生對理想模型的建構(gòu)過程第二十六頁，共56頁?！裥抡n標對質(zhì)點的教學要求經(jīng)歷質(zhì)點模型的建構(gòu)過程，了解質(zhì)點的含義。知道將物體抽象為質(zhì)點的條件，能將特定實際情境中的物體抽象成質(zhì)點。體會建構(gòu)物理模型的思維方式，認識物理模型在探索自然規(guī)律中的作用。（原課標只要求通過質(zhì)點了解物理模型的特點；體會物理模型的作用。沒有“經(jīng)歷”“能抽象”“體會思維方式”的要求。）一、重視學生對理想模型的建構(gòu)過程第二十七頁，共56頁。題目“蹦極”運動時，在運動員身上裝好傳感器，測量運動員在不同時刻的高度及速度。運動員及所帶裝備的總質(zhì)量為60kg，彈性繩原長為10m。運動員從蹦極臺自由下落，得到右圖的速度－位移圖像。運動員下落到動能最大時和落到最低點時，繩的彈性勢能分別為多大?請陳述應用相關定律解決問題的條件。

“科學推理”水平三：能對常見的物理問題進行分析，通過推理，獲得結(jié)論并作出解釋。“科學論證”水平四：能恰當使用證據(jù)證明物理結(jié)論。兩種水平（論證忽略空氣阻力）二、科學推理時正確使用證據(jù)第二十八頁，共56頁。網(wǎng)上澎湃新聞報道（）：針對新高考方案試點中選考物理考生人數(shù)減少的情況，某省市有關考試部門領導告訴考生：在全體考生高水平大學錄取率20％的情況下，選考物理考生錄取率達到31.4％，表明選考物理不會影響高考錄取。針對選考物理的考生中“學霸”扎堆，能否給物理科目等級考成績更多賦分？該領導認為：這樣做顯然有違考試公平公正的原則?！耙玫健拔锢砜忌怀蕴潯钡慕Y(jié)論需要怎樣的證據(jù)？二、科學推理時正確使用證據(jù)根據(jù)上述事實可以得什么結(jié)論？分析物理考生錄取率高能得什么結(jié)論？第二十九頁，共56頁。三、關注學生科學思維的水平層次質(zhì)疑的行為大致可以分為兩個層次：一是對知識了解不夠，沒有弄懂，無法解決具體問題，提出疑問，這是低層次的；二是發(fā)現(xiàn)所觀察到的現(xiàn)象與已有認知不吻合，或者發(fā)現(xiàn)已有認知之間不能自恰，從而對現(xiàn)有認知的科學性和合理性提出疑問，以至于萌發(fā)出新的猜想，這是高層次的。應倡導高層次的質(zhì)疑行為，歷史上物理學的重大發(fā)現(xiàn)都是由高層次的質(zhì)疑行為引發(fā)的。第三十頁，共56頁?！绢}目】有人描述了這樣一個情境：“早年，一名飛行員駕著飛機在空中水平勻速飛行，飛機座艙的上部是開放的，空中經(jīng)常出現(xiàn)地面射出的流彈，有一次，飛行員感覺臉上有一只蟲子在浮動，抓過來一看，竟是一顆步槍子彈！”從物理原理上看，你認為這種情境可能發(fā)生嗎？請說出你的結(jié)論。并根據(jù)子彈和飛行員的相對運動關系論述你的結(jié)論。第三十一頁，共56頁。核心素養(yǎng)：科學思維（質(zhì)疑創(chuàng)新）水平四能對已有結(jié)論提出有依據(jù)的質(zhì)疑，采用不同方式分析解決物理問題?？茖W思維（證據(jù)意識）水平五能考慮證據(jù)本身的科學性，恰當使用證據(jù)，從多個視角審視檢驗結(jié)論。評分標準：能從水平方向和豎直方向兩方面正確分析。論點和論據(jù)吻合。論據(jù)的物理原理正確。第三十二頁，共56頁?；卮鹋e例1（滿分）不可能發(fā)生。上述情境最有可能發(fā)生的條件是子彈和飛行員的水平速度相等，在水平方向上子彈和飛行員不會產(chǎn)生相對運動。但即便如此，在豎直方向上，子彈相對飛行員是還在做豎直上拋運動。設子彈飛行到最高點時恰好接觸飛行員的臉，此后子彈相對飛行員做自由落體運動，設子彈觸臉下落10cm被飛行員抓住，根據(jù)自由落體運動的位移公式，可列方程0.1＝10×t2/2，解得t＝0.14秒，要在這么短的時間內(nèi)完成動作，幾乎超出了人的反應時間的極限，這在飛行員在駕駛飛機時是不可能做到的。第三十三頁，共56頁?；卮鹋e例2（滿分）可能發(fā)生。水平方向:若子彈和飛行員的水平速度相等，在水平方向上子彈和飛行員不會產(chǎn)生相對運動。豎直方向:子彈相對飛行員在做豎直上拋運動。設子彈在臉上浮動時還在繼續(xù)向上運動，其上升30cm后到達最高點再下落30cm到臉部，這段時間飛行員都有可能抓住子彈，可以計算子彈上升和下落30cm所經(jīng)歷的時間一共是0.5s，飛行員完全可以在這0.5s時間內(nèi)做出反應，抓住子彈。第三十四頁，共56頁。回答舉例3（滿分）不可能發(fā)生。當子彈飛行的水平速度跟飛機速度相等時似乎可以實現(xiàn)題中情境，但實際上是不可能的。因為子彈水平速度若跟飛機速度相等，則子彈相對飛機的作豎直上拋運動，也就是說，坐在飛機上的人觀察子彈的運動方向是豎直向上的，子彈要到達飛行員臉部，在路徑上需要穿越飛機的座艙，這是不可能的。重視論證的道理（過程），不追求結(jié)果。第三十五頁，共56頁。（三）科學探究第三十六頁，共56頁。一、防止“假探究”和“放任自流”的兩種極端傾向，正確處理“指導”和“自主”的關系。第三十七頁，共56頁。——評《“探究式教學法”是一種垃圾教學法理論》二、以“素養(yǎng)”的視角觀察科學探究過程，避免觀察視角的狹窄化?！啊蠋熒险n把本來五分鐘就能講通講透的內(nèi)容，變成讓學生去‘探究’，可能會化五天的時間，然后，更甚之，是采用‘小組探究’的辦法，全組‘探究’五個星期，結(jié)果差的學生什么都沒有‘探’出來，好的學生則浪費了大量寶貴的時間……”第三十八頁，共56頁。三、創(chuàng)設科學探究的真實情境，在探究中提升學生的科學素養(yǎng)。例：關于行星運動規(guī)律的探究。●消除了對星體運動規(guī)律研究的神秘感●經(jīng)歷了跟科學家一樣的研究過程，激發(fā)了探究興趣●增強了關于天體運動觀察情境的空間概念●培養(yǎng)了科學研究的嚴謹態(tài)度●提升了利用物理圖像解決問題的能力●理解了行星運動周期和軌道半徑之間定量關系的知識其中知識目標只占了n分之1第三十九頁，共56頁。（四）科學態(tài)度與責任第四十頁，共56頁。這里所說的“科學態(tài)度”，是廣義的，包括學習興趣、求真精神和團隊作風等，它涵蓋了原課程標準三維目標中“情感、態(tài)度與價值觀”的含義（原課程標準三維目標中的“態(tài)度”一詞是狹義的，不包括情感和價值觀）。第四十一頁，共56頁。培養(yǎng)學習物理的興趣，增強對大自然的好奇心，是物理課程的重要目標。在物理教學中，一方面要善于激發(fā)學生學習物理的興趣，另一方面，還要注意讓學生保持這種興趣。第四十二頁，共56頁。激發(fā)學生學習興趣的思路：●設計有懸念的問題讓學生研究●增添聯(lián)系自然、聯(lián)系生活的教學內(nèi)容●創(chuàng)設生動活潑的研究情境和學習氛圍●布置有趣的學習任務●用所學的物理知識解釋“意外”現(xiàn)象第四十三頁，共56頁。體驗自感電動勢第四十四頁，共56頁。●《兩根牙簽挑重擔》——2016科學晚會節(jié)目用于課堂教學的物理游戲第四十五頁，共56頁。鏈●《兩根牙簽挑重擔》——2016科學晚會節(jié)目用于課堂教學的物理游戲第四十六頁，共56頁。保持學生學習興趣的思路：●控制例題難度，讓學生能聽懂●摒棄死記硬背，讓學生感受融會貫通●控制習題難度，讓學生體驗成功的愉悅●控制習題數(shù)量，讓學生做作業(yè)不覺得是負擔●未必刻板預習，讓學生保持新鮮感第四十七頁，共56頁。這里所說的“社會責任”，主要包括科學倫理和“STSE”兩部分內(nèi)容?！窀咧形锢砗诵乃仞B(yǎng)中的科學倫理，是指在學習、研究和應用科學的過程中，應該考慮和遵守的規(guī)范準則，如實事求是，不弄虛作假，顧及他人利益，不對人類和自然帶來不利影響等。第四十八頁，共56頁。●STSE主要包括科學技術與社會的相互關系、科學技術對自然環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的影響等。獲得這些方面的認識是基本的要求。進一步的要求，是通過課堂學習、課后閱讀、信息交流、實踐活動、社會調(diào)查，把正確的認識提升為責任感。在熱愛自然，保護環(huán)境、節(jié)約資源、促進可持續(xù)發(fā)展方面，形成正確的觀念，付出具體的行動。第四十九頁，共56頁。某家庭用一種節(jié)能電飯煲做飯平均每月需要電費12元，該電飯煲壽命為40個月，單價為728元；用同樣做飯