核心素養(yǎng)理念下高中物理教學(xué)實(shí)踐探究

核心素養(yǎng)理念的提出,順應(yīng)了當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的需求,為高中教學(xué)應(yīng)該培養(yǎng)什么樣的人做了解答。物理作為自然科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科,在整個(gè)教育教學(xué)體系中處于較為關(guān)鍵的位置,其涉及的知識(shí)不僅廣泛而深刻,而且與生產(chǎn)、生活緊密相連,對(duì)于促進(jìn)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的提升意義重大。而在實(shí)際的物理課堂教學(xué)中,通篇講授理論性知識(shí)、重視學(xué)習(xí)結(jié)果速成的現(xiàn)象依然存在,背離了“以學(xué)生為本”的素質(zhì)教育要求,難以落實(shí)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)。為此,筆者以發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)為教學(xué)出發(fā)點(diǎn),在此基礎(chǔ)之上對(duì)物理課堂教學(xué)進(jìn)行內(nèi)容的調(diào)整與方法、途徑的創(chuàng)新,以期實(shí)現(xiàn)對(duì)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)。一、物理學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵物理學(xué)科核心素養(yǎng)是核心素養(yǎng)理念在物理學(xué)科中的具體化指向,是學(xué)科本質(zhì)和育人價(jià)值的體現(xiàn)。核心素養(yǎng)不僅為課程改革指明了方向,也對(duì)物理教師的教學(xué)設(shè)計(jì)能力及課堂教學(xué)掌控能力提出了更高的要求?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)》指出,物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的過(guò)程中逐漸形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力,主要包含“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。二、以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的課堂教學(xué)意義重大以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向開(kāi)展教育教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的意義是深遠(yuǎn)的。將核心素養(yǎng)理念引入高中課堂,一方面可以有效落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù),對(duì)于素質(zhì)教育的進(jìn)一步推進(jìn)大有裨益;另一方面能夠促使高中物理課堂順應(yīng)時(shí)代潮流,緊跟課程改革與發(fā)展的趨勢(shì),適應(yīng)物理學(xué)科特性與學(xué)生身心狀態(tài)、學(xué)習(xí)狀況等具體因素。從核心素養(yǎng)培育的角度出發(fā),結(jié)合物理學(xué)科具體內(nèi)容,思考物理課堂教學(xué)的設(shè)計(jì),做到理論與實(shí)踐相結(jié)合,可以進(jìn)一步優(yōu)化高中物理教學(xué),同時(shí)有助于學(xué)生以下三個(gè)方面的成長(zhǎng)。一為科學(xué)素養(yǎng)的提升。學(xué)生在習(xí)得物理知識(shí)與技能的同時(shí),也能夠認(rèn)識(shí)到一些生活現(xiàn)象的本質(zhì),并將知識(shí)應(yīng)用到日常生活中去解決實(shí)際問(wèn)題。知識(shí)的遷移運(yùn)用,可以讓學(xué)生保持一定的理性思維,以及善于探究、質(zhì)疑與批判等良好的學(xué)習(xí)品質(zhì)。二為學(xué)生自主性的培養(yǎng)。自主性是人作為主體的本質(zhì)屬性,能夠使學(xué)生有效地去管理學(xué)習(xí)與生活,發(fā)展身心,認(rèn)識(shí)與發(fā)掘自我價(jià)值,深挖自身潛力,從而確定人生的方向。三為社會(huì)參與。核心素養(yǎng)強(qiáng)調(diào)了科學(xué)探究的過(guò)程要通過(guò)學(xué)生交流、評(píng)估和論證來(lái)實(shí)現(xiàn),因此能夠培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神,有意識(shí)地增強(qiáng)學(xué)生在活動(dòng)中的責(zé)任感,鍛煉學(xué)生處理好自身與社會(huì)關(guān)系的能力。三、核心素養(yǎng)培養(yǎng)背景下物理教學(xué)實(shí)踐的探索(一)整合知識(shí)層級(jí)結(jié)構(gòu),建立物理觀念物理學(xué)科知識(shí)具有嚴(yán)格的學(xué)科邏輯框架,把學(xué)科知識(shí)有效地貫穿起來(lái),可以幫助學(xué)習(xí)者更加容易且準(zhǔn)確地把握學(xué)科知識(shí)的整體性和系統(tǒng)性。所以,在物理學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)的過(guò)程中,教師要在遵循高中學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和認(rèn)知水平的基礎(chǔ)上,從學(xué)科核心素養(yǎng)的角度建立邏輯框架,促使學(xué)生完成物理學(xué)科知識(shí)體系的構(gòu)建。隨學(xué)習(xí)范圍的廣大,物理學(xué)科概念呈現(xiàn)出一定的層級(jí)結(jié)構(gòu),從基本知識(shí)、技能到一般概念,然后再凝練和升華為學(xué)科大概念,最后甚至上升到哲學(xué)觀點(diǎn),其中學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)也在不斷提升的過(guò)程。以物理學(xué)科中的“圓周運(yùn)動(dòng)及其應(yīng)用”為例來(lái)說(shuō),底層為基本知識(shí)和基本概念,例如線速度、角速度、向心力及萬(wàn)有引力定律等。第二層是對(duì)學(xué)科知識(shí)進(jìn)行整合之后,形成物理學(xué)科中的核心概念,例如力學(xué)概念和運(yùn)動(dòng)學(xué)概念。第三層是學(xué)科大概念,將高中物理學(xué)科知識(shí)圍繞大概念建構(gòu)出具有一定邏輯性的知識(shí)層級(jí)結(jié)構(gòu),也就是把物理學(xué)科不同單元中的知識(shí)內(nèi)容根據(jù)內(nèi)在的邏輯關(guān)系科學(xué)而合理地鏈接到一起。例如,在必修一和必修二的教材中,主要介紹“力與運(yùn)動(dòng)”這一學(xué)科大概念,從“力與直線運(yùn)動(dòng)”到“力與曲線運(yùn)動(dòng)”,從一般運(yùn)動(dòng)到特殊運(yùn)動(dòng),其邏輯關(guān)系如圖1所示。第四層,根據(jù)多個(gè)學(xué)科知識(shí)內(nèi)容通過(guò)整合而得到的概念,也就是物理學(xué)和其他學(xué)科共通的概念;最后一層是引領(lǐng)其他所有知識(shí)的“元認(rèn)知”,一般情況下,涉及的概念范圍越大,所闡述的知識(shí)范圍和內(nèi)容也就越寬泛,距離學(xué)科實(shí)際現(xiàn)象就更遠(yuǎn),出現(xiàn)的形式也就越抽象,那么所處的層次就越高。圖1力與運(yùn)動(dòng)示意圖以“圓周運(yùn)動(dòng)及其應(yīng)用”教學(xué)為例,這一模塊實(shí)際上是運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)知識(shí)在曲線運(yùn)動(dòng)中的特例,也是對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步的拓展和延伸。整個(gè)單元教學(xué)的思路是從生活中認(rèn)識(shí)圓周運(yùn)動(dòng),即理解圓周運(yùn)動(dòng)的基本概念、基本知識(shí);接著分析這種運(yùn)動(dòng)的受力條件和初速度條件,讓學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系認(rèn)識(shí)逐步深入;然后緊密聯(lián)系生產(chǎn)、生活實(shí)際,其中涉及豐富的模型建構(gòu)和推理過(guò)程,進(jìn)而揭示知識(shí)間的聯(lián)系以及物理對(duì)生活的意義;最后從實(shí)際生活延伸到天體運(yùn)動(dòng),從牛頓力學(xué)的局限到相對(duì)論的建立與發(fā)展,完成知識(shí)內(nèi)容的進(jìn)階過(guò)程,完善相互作用與運(yùn)動(dòng)的知識(shí)體系,整個(gè)教學(xué)過(guò)程是逐漸形成物理觀念的過(guò)程。(二)重視模型構(gòu)建,提升科學(xué)思維模型構(gòu)建作為科學(xué)思維的要素之一,是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的一種重要方法。學(xué)業(yè)質(zhì)量水平不僅對(duì)構(gòu)建模型提出了要求,還將模型構(gòu)建細(xì)分成了便于操作的5個(gè)水平,可見(jiàn)建模意識(shí)和能力的培養(yǎng)對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)有著重要價(jià)值。在高中物理知識(shí)體系中,物理模型一般有兩種:一是物質(zhì)結(jié)構(gòu)的模型,這一模型的建立需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的探索和研究進(jìn)行論證歸納。二是作用過(guò)程的模型,這一模型是根據(jù)題型抽象概括出來(lái)的,例如小船渡河模型、雙星系統(tǒng)模型等。比如,理想模型是為了便于研究問(wèn)題而抽象出來(lái)的一種理想客體。由于實(shí)際物體都具有多種屬性,像形狀、體積和內(nèi)部結(jié)構(gòu)等,研究起來(lái)較為復(fù)雜,所以在認(rèn)識(shí)物體的某種特性時(shí),那些與所研究的問(wèn)題無(wú)關(guān)的屬性便可以忽略。高中物理在處理與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的問(wèn)題時(shí)引入質(zhì)點(diǎn)模型,能夠讓問(wèn)題的解決過(guò)程大為簡(jiǎn)化,從而便于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)應(yīng)用,也為后面學(xué)習(xí)“點(diǎn)電荷”模型、理想氣體模型等奠定基礎(chǔ),同時(shí)有利于聯(lián)系新舊知識(shí),總結(jié)模型結(jié)構(gòu),促使知識(shí)和學(xué)習(xí)能力的遷移。(三)優(yōu)化課堂教學(xué),促進(jìn)科學(xué)探究能力的發(fā)展1.注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師往往只是從理論層面去講授,或者把相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容、結(jié)論等進(jìn)行概括后直接告知學(xué)生,從而達(dá)到讓學(xué)生會(huì)做題的目的。然而這樣的教學(xué)方式,往往使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理及過(guò)程的認(rèn)識(shí)一知半解,并不能有效提升學(xué)生科學(xué)探究能力,也讓學(xué)生失去了觀察的興趣。要改變這一現(xiàn)狀,教師應(yīng)以實(shí)驗(yàn)為載體,讓學(xué)生積極參與進(jìn)來(lái),經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)的探究過(guò)程,探究現(xiàn)象背后所包含的原理,體會(huì)科學(xué)探究的方法;而教師在這一過(guò)程中只作適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)?？茖W(xué)探究始于問(wèn)題,所以在實(shí)驗(yàn)探究中,教師要善于結(jié)合所學(xué)內(nèi)容提出問(wèn)題,讓學(xué)生在深入思考的過(guò)程中找出解決問(wèn)題的思路和方法,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)自己的猜想。2.小組合作交流高中物理學(xué)習(xí)中的科學(xué)探究更多的是需要通過(guò)小組合作完成,小組合作突出了學(xué)生才是學(xué)習(xí)的主體,能夠促進(jìn)學(xué)生由被動(dòng)接受轉(zhuǎn)化為主動(dòng)參與,進(jìn)而提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)以及交流、溝通的能力。然而每個(gè)學(xué)生能力有所不同,所擅長(zhǎng)的領(lǐng)域也不同,這就需要在小組學(xué)習(xí)中進(jìn)行合理的分工,有效地促使學(xué)生取長(zhǎng)補(bǔ)短、共同進(jìn)步。由于每個(gè)學(xué)生看問(wèn)題的角度和理解問(wèn)題的方式有所不同,以至于每個(gè)學(xué)生在思考問(wèn)題的過(guò)程中會(huì)形成自己對(duì)問(wèn)題獨(dú)特的想法。因此,在小組合作學(xué)習(xí)中教師需要引導(dǎo)并鼓勵(lì)學(xué)生之間相互交流討論、分析論證,在合作中取得共贏。例如,在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,針對(duì)如何為小車(chē)提供恒定的牽引力這個(gè)問(wèn)題時(shí),可以選擇通過(guò)小組討論的方式,讓學(xué)生充分交流,提出方案,分析其合理性和可操作性。學(xué)生在探究活動(dòng)中經(jīng)歷、體驗(yàn)和感悟,逐步形成科學(xué)探究的能力。(四)基于核心素養(yǎng),培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感1.實(shí)事求是地開(kāi)展實(shí)驗(yàn),認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)實(shí)驗(yàn)作為物理教學(xué)的重要內(nèi)容,也是學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的重要渠道,一般需要通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的分析或數(shù)據(jù)的搜集整理,歸納總結(jié)得出一般規(guī)律或結(jié)論。而在實(shí)驗(yàn)中不可避免地會(huì)出現(xiàn)誤差,以至于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)后得到的結(jié)果和所預(yù)想的結(jié)果出現(xiàn)一定的偏差。教師要強(qiáng)調(diào)不能因?yàn)楹屠碚摻Y(jié)果不同而去修改或者編造實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù),應(yīng)要求學(xué)生實(shí)事求是地記錄所觀察到的現(xiàn)象和所測(cè)得的數(shù)據(jù),分析偏差出現(xiàn)的原因,提出相應(yīng)的改善措施,從而培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)所計(jì)算出的物體重力勢(shì)能的減小量和動(dòng)能的增加量并不完全相等,兩者只是很接近,這其中主要是由于受到阻力的影響。對(duì)于這些客觀存在的因素,教師要做的就是引導(dǎo)學(xué)生實(shí)事求是,可以通過(guò)分析誤差產(chǎn)生的原因,找出解決辦法,從而在實(shí)驗(yàn)中減小誤差,得出更為準(zhǔn)確的結(jié)果。2.將物理學(xué)史引入教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感物理學(xué)的發(fā)展史體現(xiàn)了人類(lèi)探索并逐步認(rèn)識(shí)物理世界的現(xiàn)象、規(guī)律和本質(zhì)的歷程,包含了認(rèn)識(shí)論和方法論。在對(duì)物理學(xué)史的認(rèn)識(shí)中,學(xué)生不僅可以了解物理知識(shí)產(chǎn)生、物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過(guò)程,還能了解到物理觀念的形成不是一蹴而就的,往往需要幾代科學(xué)家的努力,且隨著科技的發(fā)展進(jìn)步甚至推翻重建。例如光的本質(zhì),一開(kāi)始牛頓提出的微粒說(shuō)占據(jù)了統(tǒng)治地位,但是后來(lái)托馬斯·楊的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)和菲涅耳的泊松亮點(diǎn)發(fā)展了波動(dòng)說(shuō),波動(dòng)說(shuō)便擊敗了微粒說(shuō)。而到了20世紀(jì),當(dāng)微粒說(shuō)基本被拋棄時(shí),愛(ài)因斯坦又把它撿回來(lái)解釋光電效應(yīng)。至此,人們才明白光原來(lái)具有波粒二象性。在20世紀(jì)初,量子力學(xué)的發(fā)展史中最有名的便是玻爾和愛(ài)因斯坦關(guān)于量子力學(xué)完備性的論戰(zhàn),兩位科學(xué)家在追求真理時(shí)是嚴(yán)肅論戰(zhàn)的對(duì)手,在生活中又是友情深厚的朋友。這種實(shí)事求是、敢于質(zhì)疑、追求真理的科學(xué)態(tài)度,有利于感染并激勵(lì)學(xué)生將這些精神應(yīng)用到日常的物理學(xué)習(xí)中。3.加強(qiáng)STSE教育,密切聯(lián)系生活實(shí)際STSE教育的主要目的是給學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)真實(shí)的社會(huì)環(huán)境,將社會(huì)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)等科學(xué)知識(shí)與日常生活密切地聯(lián)系在一起,既提高了學(xué)生對(duì)物理的興趣,又為學(xué)生拓寬了知識(shí)視野,加深對(duì)科學(xué)前沿知識(shí)的認(rèn)識(shí)。通過(guò)STSE教學(xué)目標(biāo)與物理課堂