高中物理教学如何培养核心素养

高中物理教学如何培养核心素养物理学科核心素养的内涵物理学科核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质，是学生科学素养的关键部分。物理学科核心素养主要包括以下内容：物理观念。物理观念是从物理学视角形成的关于物质、运动、相互作用、能量等的基本认识，是物理概念和规律在头脑中的提炼和升华。物理观念包括物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念及其应用等要素。通过高中阶段的学习，学生应初步形成物理观念，能用其解释自然现象、解决实际问题、描述自然界的图景。科学思维。科学思维是从物理学视角认识客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的方式；是基于经验事实建构理想模型的抽象概括过程；是分析综合、推理论证等科学思维方法的内化；是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判，进而提出创造性见解的能力与品质。科学思维主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素。通过高中阶段的学习，学生应具有建构理想模型的意识和能力；能从定性和定量两个方面进行科学推理，找出规律，形成结论，并能解释自然现象和解决实际问题；具有使用科学证据的意识和评估科学证据的能力，能运用证据对研究的问题进行描述、解释和预测；具有批判性思维，能基于证据大胆质疑，从不同角度思考问题，追求科技创新。实验探究。实验探究是指提出物理问题，形成猜想和假设，通过实验获取和处理信息，基于证据得出结论并作出解释，以及对实验探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。实验探究主要包括问题、证据、解释、交流等要素。通过高中阶段的学习，学生应具有实验探究意识，能在学习和日常生活中发现问题、提出合理猜测与假设；具有设计实验探究方案和获取证据的能力，能正确实施实验探究方案，使用各种科技手段和方法收集信息；具有分析论证的能力，会使用各种方法和手段分析和处理信息，描述和解释实验探究结果和变化趋势；具有合作与交流的意愿与能力，能准确表述、评估和反思实验探究过程与结果。科学态度与责任。科学态度与责任指在认识科学本质，理解科学、技术、社会、环境（英文简称STSE）的关系基础上逐渐形成的对科学和技术的正确态度以及责任感。科学态度与责任主要包括科学本质、科学态度、科学伦理、STSE等要素。通过高中阶段的学习，学生应正确认识科学的本质；具有学习和研究物理的好奇心与求知欲，能主动与他人合作，尊重他人，能基于证据和逻辑发表自己的见解，实事求是，不迷信权威；在进行物理研究和物理成果应用时，能遵循普遍接受的道德规范；理解科学、技术、社会、环境的关系，热爱自然，珍惜生命，具有保护环境、节约资源、促进可持续发展的责任感。从传统物理教学到基于核心素养的物理教学的转变第一，从物理教学到物理教育。物理教学通常是以知识为线索展开的，这就容易导致教师把教学重点放在知识的讲授上，而忽视物理课程的育人功能。为了防止这种倾向，设计和开展教学时必须以物理核心素养为导向，将物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任等要求，自始至终贯穿在教学活动之中，使物理教学过程成为学生核心素养的形成过程。例如，关于牛顿第三定律的教学，传统的以知识为本位的教学流程为：教师列举实例，说明物体间的作用是相互的；演示两个弹簧秤对拉实验，讲解相互作用力的大小、方向关系；总结得出牛顿第三定律。这样单靠教师的讲授教学，缺少学习者的主动参与和建构，学生对知识难以深入理解、切实掌握。这种一步到位的教法有悖于科学的本质，长此以往，将使学生对科学形成错误认知，认为科学发现总是一帆风顺的，甚至会以偏概全，有碍科学思维的培养。以核心素养为导向的牛顿第三定律的教学流程应为：首先，解决物体作用的相互性问题。实验观察：1.两个同学拔河；2.玩具车在桌面上行驶；3.螺旋桨在空中旋转；4.放在玩具车上的蹄形磁铁与导线间的作用。分析归纳：无论是不同种类的物体（固体、液体、气体等），还是不同性质的力（重力、弹力、摩擦力、电磁力等），两个物体之间的作用总是相互的。其次，解决相互作用力的关系问题。可分为以下步骤。一是猜想假设：学生提出，一对相互作用力的方向相反，大小可能相同。二是实验探究：学生设计方案，交流后决定用两只弹簧秤对拉进行研究。多数学生是将弹簧秤水平放置的，也有学生做了弹簧秤竖直或斜向摆放的实验，结果两个力的大小都是相等的。教师肯定他们的做法，问学生：“至此可以得出结论了吗？”学生提出上述实验都是物体处于平衡状态下做的，他们试图做非平衡状态（如加速运动）时的实验，但读数困难。教师采用传感器演示，发现相互作用关系与运动状态无关。三是归纳结论：学生尝试总结规律，并进行交流。以核心素养为导向的教学，能够培养学生的科学探究意识，学生能在真实情境中提出物理问题，形成猜想与假设，利用科学方法获取和处理信息，形成结论。第二，从重学术形态到学术、教育形态并重。中学物理教学具有作为科学的物理和作为教育的物理的两重性。相应地，物理知识也有两种形态：一种是外显的学术形态，另一种是内隐的教育形态。前者揭示的是知识的表层意义，即对物理世界的描述或解释；后者折射的是知识的深层意义，即蕴含在知识背后的思维方式和价值取向。例如，关于法拉第发现电磁感应现象的教学中，电磁感应的现象、条件、规律为学术形态；猜想假设、实验探究的科学方法，电磁互变、世界多样统一的科学观念，锲而不舍、十年磨一剑的科学精神为教育形态。教学中在重视学术形态的同时，应重视教育形态，形成学生对科学的正确态度及责任心，使其具有学习物理和探索自然的内在动力，严谨认真、实事求是、持之以恒的探索精神，独立思考、敢于质疑、善于反思的创新精神。第三，从重结论应用到重科学思维过程。科学思维是物理核心素养，中学物理教学的任务之一是培养学生的科学思维能力。传统教学重视结论应用，轻视思维过程。例如，法拉第电磁感应定律的教学，很多教师只关注定律应用，因为这样学生可以得高分，而将电磁感应发现过程中的思维方法丢掉不讲，失去了提升学生核心素养的机会。如何提高学生的思维能力？创设问题情境能唤起认知思维，激发内驱力，使学生进入探索者角色，参与到学习活动之中。以学生已有的经验为基础引入相关的物理问题，可以唤起学生已有知识与将要学习的知识间的联系，激发学生的学习兴趣。例如，讲到“时间”与“时刻”的区别、“路程”与“位移”的区别时，从上课、下课以及乘坐不同交通工具到同一地点这些非常生活化的例子出发，逐渐展开对这些问题的讨论；以生产中的实例来分析物理问题，尽量避免用抽象的分析来阐述问题，这样既便于学生学习、理解，同时也有利于培养理论联系实际的意识和能力。在教学中注意选取与所学内容密切相关的、典型的、学生感兴趣的素材，用生动活泼的语言展示物理概念和规律及其中的科学思想和方法，展示应用物理知识的情境，使学生对所学的内容有兴趣、有亲切感。例如，以百米运动员的赛跑为例得出“速度”的概念；分析飞机起跑的过程，体会“加速度”的概念；简单介绍与人们的生活密切相关的“全球卫星定位系统”等。