吴加澍：核心素养视域下的物理教学(华东六省一市物理年会2017.12.28)

(华东六省一市物理年会2017.12.28)浙江省义乌中学吴加澍文化基础自主发展社会参与人文底蕴科学精神学会学习健康生活责任担当实践创新人文积淀人文情怀审美情趣理性思维批判质疑勇于探究乐学善学勤于反思信息意识珍爱生命健全人格自我管理社会责任国家认同国际理解劳动意识问题解决技术应用核心素养下的物理教学学生发展核心素养，主要是指学生应具备的，能够适应个人终生发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。●中国学生发展核心素养全面发展的人•科学本质•科学态度•社会责任•STSE……•问题•证据•解释•合作与交流•模型建构•科学推理•科学论证•质疑创新•物质观•运动观•相互作用观•能量观●物理学科核心素养物理观念科学思维科学探究科学态度与责任核心素养下的物理教学●高中物理课程结构机械运动与物理模型；相互作用与运动规律必修1（2学分）必修3（2学分）静电场，电路及其应用，电磁场与电磁波初步，能源与可持续发展选修1-2（2学分）磁场，电磁感应及其应用，电磁振荡与电磁波，传感器固体、液体和气体，热力学定律，光及其应用，原子与原子核选修1-3（2学分）选修2-1（2学分）物理学与社会发展选修2-3（2学分）近代物理学初步选修2-2（2学分）物理学与技术应用必修课程选修Ⅱ课程选修Ⅰ课程毕业考试选拔考试自主开设选修1-1（2学分）动量与动量守恒定律，机械振动与机械波必修2（2学分）机械能及其守恒定律，曲线运动与万有引力定律经典力学的局限性与相对论初步核心素养下的物理教学◎义乌中学物理教学优化策略(“四句话”)重视演示实验强调教的过程突出教师思维教师预设变式开发学生实验关注学的过程激发学生思维学生生成变式教学*实验为基础*过程为主线*思维为中心*变式为手段◎雷树人:《试论我国中学物理教学的传统》（1982年7月）*重视基本概念和规律教学*加强演示和学生实验*强调理论联系实际*重视培养学生的能力这些传统还值得坚守吗？这些策略还能够适用吗？物理核心素养物理传统教学发展继承自废武功●厘清课改与传统的关系？核心素养下的物理教学◎回归本源物理核心素养物理传统教学继承●厘清课改与传统的关系核心素养下的物理教学“知识为本”“以人为本”(2.0转型升级版)双基目标三维目标核心素养(1.0初级版)(3.0聚焦强化版)万变不离其宗◎回归常识华东师大杜成宪教授：“以常理想、依常识说、按常规做。”教育常识看起来都很简单，其实大道至简，它们深刻地反映了教育自身最基本的规律。只有尊重教育规律和学生身心发展规律，才可能培育和发展学生的核心素养。叶圣陶立德树人发展◆why(为何)◆what(是何)从“物理教学”走向“物理教育”◆how(如何)从“学术形态”走向“教育形态”从“知识重现”走向“知识重演”课程内容的转型教学方式的转型教育观念的转型物理教学的三个基本问题核心素养下的物理教学●物理学科的价值从物理教学走向物理教育*2017诺贝尔化学奖:冷冻电镜技术——用物理学家的才思推动生物化学革命三位物理学家获得2017诺贝尔化学奖，奖励他们为医学生物学发展做出贡献。*美国《今日物理》杂志曾就“什么是物理”这一问题广泛征求读者意见，最后的答案是——物理学家所做的就是物理学20世纪中叶以来，在诺贝尔化学奖、生物医学奖、经济学奖的获奖者中，有一半以上的人具有物理学的背景；——这就是物理智慧的力量！华尔街物理学不只是图表和数据，它能带给你很多更珍贵的东西：一种理性的思维方式、人生的哲学和人生的道路.(陈佳洱院士)反过来，却从未发现有非物理专业出身的科学家问鼎诺贝尔物理学奖的事例。没有物理修养的民族是愚蠢的民族为提高学生的科学素养而教从物理教学走向物理教育◎物理教师的角色定位◎对“物理有什么用”的回答我是教物理的我是教人学物理的我是用物理教人的物理是有用的物理也是无用的学物理最终是有用的▲把人类社会积累的知识转化为学生的个体知识和观念;▲把前人从事智力活动的思想、方法转化为学生的认识能力和思维方式;▲把蕴含在知识载体中的观念、态度转化为学生的行为准则。——实现三个转化为发展学生的核心素养而教物理观念科学思维科学态度与责任●物理学科的价值科学探究●物理教学的转型这就要求我们在开展物理知识教学的同时，将物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任等物理核心素养，化大为小、变虚为实，自始至终贯穿在教学活动之中，从而使物理教学过程成为学生核心素养的形成过程。为此，我们要关注物理知识的文化取向，开发物理知识的育人价值，实现从传统的知识为本的物理教学，走向核心素养导向的物理教育。从物理教学走向物理教育物理教学通常是以知识为线索展开的，这就容易导致把教学的重点放在知识的落实上，而忽视了物理课程的育人功能。◎每课必问的问题——“我为什么要上这堂课？它的价值究竟在哪里?”或者问:“这堂课除了知识之外，还能让学生得到些什么?”◎知识的教育价值：功利价值——认知价值——发展价值【例】牛顿第三定律◎以知识为本位的教学⑴教师列举实例，说明物体间的作用是相互的；⑵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；⑶总结得出牛顿第三定律。评析这样的教学有什么问题？问题1：单靠老师的讲授，缺失学习者的主动参与和建构，即使对所学的知识，学生也是难以深入理解、切实掌握的；问题2：这种一步到位的教法，会使学生以偏概全，不利于科学思维的培养；同时更有悖于科学的本质（科学总是讲究证据，试图确定和避免偏见），长此以往将使学生对科学形成错误的认知，以为科学发现总是一帆风顺的。从物理教学走向物理教育磁铁导线【例】牛顿第三定律◎核心素养导向的教学㈠物体作用的相互性【实验观察】①③④⑤【分析归纳】螺旋桨空气物块水同学甲同学乙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。②汽车路面磁铁导线这样教学的意图何在？——不仅加深对知识的理解，更有助于物理观念的形成。从物理教学走向物理教育㈡相互作用力的关系【猜想假设】【实验探究】学生提出：一对相互作用力的方向相反，大小可能相同。•学生设计方案，交流后决定用两只弹簧秤对拉进行研究；•学生分组实验并进行交流，多数学生是将弹簧秤水平放置的，也有学生补充，他们还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。老师肯定了他们的做法。•交流中还有学生报告，他们实验时发现两只弹簧秤读数并不相等，即使将弹簧秤重新调零也是如此。教师请学生分析这种“反常”现象，并提出相应的实验改进方法。•至此可以得出结论了吗？学生指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。【归纳结论】学生尝试总结规律，并进行交流……•针对两只读数不准的弹簧秤,学生提出用第三只弹簧秤“等效替代”方案，经实际操作果然解决了问题。老师对学生创见表示高度赞赏。多种方案收集信息获取证据坚持实事求是彰显科学态度质疑、批判创造性见解强化证据意识体会科学本质分析、论证准确表述结果从物理教学走向物理教育◆why(为何)◆what(是何)从“物理教学”走向“物理教育”◆how(如何)从“学术形态”走向“教育形态”从“知识重现”走向“知识重演”物理教学的三个基本问题核心素养下的物理教学●部分教师的疑惑:•牛一律就是牛二律a=0时的特例，还有必要专门用一节课上吗？•机械能守恒定律能做的题用动能定理都能做，机械能守恒定律不能做的题动能定理也能做，那机械能守恒定律不是可以被替代了吗？•学生已经学过自由落体运动及相关知识，为什么还要学《伽利略对自由落体运动的研究》？评析：上述疑虑的产生，都是以狭隘的知识观，甚至单纯从解题的角度去权衡知识的价值的。——什么知识最有价值?“生有涯而知无涯”。今天看来，最有价值的知识，是能化为智慧、化为能力、化为品格的知识，或者说是能促进学生核心素养发展的知识。从学术形态走向教育形态启示：对于物理教师来说，不仅要有丰富的物理学科知识，还需具备关于知识的知识。可有可无●斯宾塞的百年课程难题多此一举小题大做感受科学方法精华加深科学本质理解牛顿运动定律基石物理学的真正开端树立能量守恒观念拓展分析问题思路“量子物理是现代文明的基础，可是很少人真懂，因为我们受经典物理的观念影响太深。让你的宝宝早点熟悉量子物理的观念吧，未来属于他们！”——朱清时院士的推荐语Facebook创始人马克·扎克伯格在“脸书”上晒出的一张照片他说:“我希望教给她的是一种好奇心，世界上很多东西不是显而易见的，我希望她能够自己去探索。”观念好奇心从学术形态走向教育形态●文化取向下的物理知识观相应地，物理知识也有着两种形态：一种是外显的学术形态,另一种是内隐的教育形态。学术形态教育形态学术形态对应的是知识的表层意义，即对物理世界的描述或解释；教育形态揭示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。对于教学范畴内的物理，有着作为科学的物理和作为教育的物理的两重性。从学术形态走向教育形态广义备课“奥妙的自然现象后面必然有优美的数学结构；美轮美奂的数学结构必然有自然的对应。”——丘成桐●学会广义备课【例1】开普勒第三定律所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。k=a3T2思考：除了陈述知识之外，是否还可让学生——*领略物理规律的简约之美*体会科学发现的艰难之旅29.469.539土星11.865.20木星1.881.524火星1.000I.000地球0.615O.723金星0.24O.387水星Taa3T20.0580.0580.3780.3781.0001.0003.543.54140.61140.66867.93867.89开普勒是怎样想到的？《宇宙和谐论》从学术形态走向教育形态它将时间与空间的关系表达得如此准确且简洁●学会广义备课光电效应实验规律经典的电磁理论爱因斯坦光子理论（遇到疑难）（圆满解释）理论解释光的粒子性正确认识科学本质建构模型科学论证转变观念敢于创新基于证据大胆质疑科学探究获取证据——“顺藤结瓜”教材的知识序核心素养因子【例2】光的粒子性（瓜果丰硕）（藤枝壮实）◎备课建议从学术形态走向教育形态◆why(为何)◆what(是何)从“物理教学”走向“物理教育”◆how(如何)从“学术形态”走向“教育形态”从“知识重现”走向“知识重演”物理教学的三个基本问题核心素养下的物理教学●从学生的“难题”说起f=?mS、t【例1】省会考题：把两支笔杆并在一起构成一条狭缝，使狭缝距离图甲约30cm,并与图中的横线平行，眼睛紧靠狭缝，你看到的图样将是下列各图中的()甲BCDA【例2】课外活动:估测自行车阻力f=?t22Smmaf==◎反思：我们的学生究竟缺什么?◎原因：物理教学远离了物理学的源头!学生缺的是实践意识学生缺的是建模能力从知识重现走向知识重演●杨振宁指出——从知识重现走向知识重演●两种教学方式◎从中间教起(精粮细作）◎从开头教起(粗粮细作）——教的是结论，学到的是技巧——教的是思维，收获的是智慧学科知识学科活动(重演知识发生过程)学科素养“绝大部分物理学是从现象中来的，现象是物理学的根源。”知识重现知识重演学科知识只是形成学科素养的载体，学科活动才是形成学科素养的渠道。一切知识，惟有成为学生探究与实践对象的时候，其学习过程才有可能成为素养发展过程。“要站在问题开始的地方，要面对原始的问题，而不要淹没在文献的海洋里。”●“生物重演律”的启示【教学重演律】教学过程人类认识历程的重演真知未知【生物重演律】胚胎发育物种进化历程的重演成熟体种细胞从知识重现走向知识重演重演律不仅揭示了客观世界的一种普遍现象，而且具有重要的方法论意义，可以作为指导教学的策略思想。◎德国生物学家海克尔提出（1866）——“个体发生就是种系发生的短暂而迅速的重演”“重演律”具有普遍意义。它不仅适用于生物学，还可以推广至其它领域，包括经济、文化以及教育等领域。从知识重现走向知识重演●波利亚的观点“在教一个科学的分支(或一个理论、一个概念)时,我们应该让孩子重蹈人类思想发展中的那种最