核心素養(yǎng)理念的提出,順應(yīng)了當(dāng)今社會發(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,在整個教育教學(xué)體系中處于較為關(guān)鍵的位置,其涉及的知識不僅廣泛而深刻,而且與生產(chǎn)、生活緊密相連,對于促進(jìn)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的提升意義重大。而在實際的物理課堂教學(xué)中,通篇講授理論性知識、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,在此基礎(chǔ)之上對物理課堂教學(xué)進(jìn)行內(nèi)容的調(diào)整與方法、途徑的創(chuàng)新,以期實現(xiàn)對物理學(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)和育人價值的體現(xiàn)。核心素養(yǎng)不僅為課程改革指明了方向,也對物理教師的教學(xué)設(shè)計能力及課堂教學(xué)掌控能力提出了更高的要求。《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》指出,物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識的過程中逐漸形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(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)向開展教育教學(xué)實踐活動的意義是深遠(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立德樹人根本任務(wù),對于素質(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)時代潮流,緊跟課程改革與發(fā)展的趨勢,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,做到理論與實踐相結(jié)合,可以進(jìn)一步優(yōu)化高中物理教學(xué),同時有助于學(xué)生以下三個方面的成長。一為科學(xué)素養(yǎng)的提升。學(xué)生在習(xí)得物理知識與技能的同時,也能夠認(rèn)識到一些生活現(xiàn)象的本質(zhì),并將知識應(yīng)用到日常生活中去解決實際問題。知識的遷移運用,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)識與發(fā)掘自我價值,深挖自身潛力,從而確定人生的方向。三為社會參與。核心素養(yǎng)強調(diào)了科學(xué)探究的過程要通過學(xué)生交流、評估和論證來實現(xiàn),因此能夠培養(yǎng)學(xué)生團隊協(xié)作的精神,有意識地增強學(xué)生在活動中的責(zé)任感,鍛煉學(xué)生處理好自身與社會關(guān)系的能力。三、核心素養(yǎng)培養(yǎng)背景下物理教學(xué)實踐的探索(一)整合知識層級結(jié)構(gòu),建立物理觀念物理學(xué)科知識具有嚴(yán)格的學(xué)科邏輯框架,把學(xué)科知識有效地貫穿起來,可以幫助學(xué)習(xí)者更加容易且準(zhǔn)確地把握學(xué)科知識的整體性和系統(tǒng)性。所以,在物理學(xué)科教學(xué)設(shè)計的過程中,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)出一定的層級結(jié)構(gòu),從基本知識、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,其中學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)也在不斷提升的過程。以物理學(xué)科中的“圓周運動及其應(yīng)用”為例來說,底層為基本知識和基本概念,例如線速度、角速度、向心力及萬有引力定律等。第二層是對學(xué)科知識進(jìn)行整合之后,形成物理學(xué)科中的核心概念,例如力學(xué)概念和運動學(xué)概念。第三層是學(xué)科大概念,將高中物理學(xué)科知識圍繞大概念建構(gòu)出具有一定邏輯性的知識層級結(jié)構(gòu),也就是把物理學(xué)科不同單元中的知識內(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“力與運動”這一學(xué)科大概念,從“力與直線運動”到“力與曲線運動”,從一般運動到特殊運動,其邏輯關(guān)系如圖1所示。第四層,根據(jù)多個學(xué)科知識內(nèi)容通過整合而得到的概念,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,所闡述的知識范圍和內(nèi)容也就越寬泛,距離學(xué)科實際現(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力與運動示意圖以“圓周運動及其應(yīng)用”教學(xué)為例,這一模塊實際上是運動學(xué)和動力學(xué)知識在曲線運動中的特例,也是對運動學(xué)和動力學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步的拓展和延伸。整個單元教學(xué)的思路是從生活中認(rèn)識圓周運動,即理解圓周運動的基本概念、基本知識;接著分析這種運動的受力條件和初速度條件,讓學(xué)生對運動與力的關(guān)系認(rèn)識逐步深入;然后緊密聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際,其中涉及豐富的模型建構(gòu)和推理過程,進(jìn)而揭示知識間的聯(lián)系以及物理對生活的意義;最后從實際生活延伸到天體運動,從牛頓力學(xué)的局限到相對論的建立與發(fā)展,完成知識內(nèi)容的進(jìn)階過程,完善相互作用與運動的知識體系,整個教學(xué)過程是逐漸形成物理觀念的過程。(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個水平,可見建模意識和能力的培養(yǎng)對于學(xué)生來說有著重要價值。在高中物理知識體系中,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)過長期的探索和研究進(jìn)行論證歸納。二是作用過程的模型,這一模型是根據(jù)題型抽象概括出來的,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題而抽象出來的一種理想客體。由于實際物體都具有多種屬性,像形狀、體積和內(nèi)部結(jié)構(gòu)等,研究起來較為復(fù)雜,所以在認(rèn)識物體的某種特性時,那些與所研究的問題無關(guān)的屬性便可以忽略。高中物理在處理與運動相關(guān)的問題時引入質(zhì)點模型,能夠讓問題的解決過程大為簡化,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)“點電荷”模型、理想氣體模型等奠定基礎(chǔ),同時有利于聯(lián)系新舊知識,總結(jié)模型結(jié)構(gòu),促使知識和學(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.注重實驗教學(xué)在傳統(tǒng)實驗教學(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)生會做題的目的。然而這樣的教學(xué)方式,往往使學(xué)生對實驗原理及過程的認(rèn)識一知半解,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)以實驗為載體,讓學(xué)生積極參與進(jìn)來,經(jīng)歷實驗的探究過程,探究現(xiàn)象背后所包含的原理,體會科學(xué)探究的方法;而教師在這一過程中只作適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)?？茖W(xué)探究始于問題,所以在實驗探究中,教師要善于結(jié)合所學(xué)內(nèi)容提出問題,讓學(xué)生在深入思考的過程中找出解決問題的思路和方法,并通過實驗檢驗自己的猜想。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)生由被動接受轉(zhuǎn)化為主動參與,進(jìn)而提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)以及交流、溝通的能力。然而每個學(xué)生能力有所不同,所擅長的領(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)生取長補短、共同進(jìn)步。由于每個學(xué)生看問題的角度和理解問題的方式有所不同,以至于每個學(xué)生在思考問題的過程中會形成自己對問題獨特的想法。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”的實驗中,針對如何為小車提供恒定的牽引力這個問題時,可以選擇通過小組討論的方式,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)生在探究活動中經(jīng)歷、體驗和感悟,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.實事求是地開展實驗,認(rèn)識科學(xué)本質(zhì)實驗作為物理教學(xué)的重要內(nèi)容,也是學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的重要渠道,一般需要通過對現(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。而在實驗中不可避免地會出現(xiàn)誤差,以至于學(xué)生在實驗后得到的結(jié)果和所預(yù)想的結(jié)果出現(xiàn)一定的偏差。教師要強調(diào)不能因為和理論結(jié)果不同而去修改或者編造實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù),應(yīng)要求學(xué)生實事求是地記錄所觀察到的現(xiàn)象和所測得的數(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“驗證機械能守恒定律”的實驗中,通過測量數(shù)據(jù)所計算出的物體重力勢能的減小量和動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。對于這些客觀存在的因素,教師要做的就是引導(dǎo)學(xué)生實事求是,可以通過分析誤差產(chǎn)生的原因,找出解決辦法,從而在實驗中減小誤差,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)了人類探索并逐步認(rèn)識物理世界的現(xiàn)象、規(guī)律和本質(zhì)的歷程,包含了認(rèn)識論和方法論。在對物理學(xué)史的認(rèn)識中,學(xué)生不僅可以了解物理知識產(chǎn)生、物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過程,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),一開始牛頓提出的微粒說占據(jù)了統(tǒng)治地位,但是后來托馬斯·楊的雙縫干涉實驗和菲涅耳的泊松亮點發(fā)展了波動說,波動說便擊敗了微粒說。而到了20世紀(jì),當(dāng)微粒說基本被拋棄時,愛因斯坦又把它撿回來解釋光電效應(yīng)。至此,人們才明白光原來具有波粒二象性。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)家在追求真理時是嚴(yán)肅論戰(zhàn)的對手,在生活中又是友情深厚的朋友。這種實事求是、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STSE教育,密切聯(lián)系生活實際STSE教育的主要目的是給學(xué)生創(chuàng)造一個真實的社會環(huán)境,將社會發(fā)展、環(huán)境保護(hù)等科學(xué)知識與日常生活密切地聯(lián)系在一起,既提高了學(xué)生對物理的興趣,又為學(xué)生拓寬了知識視野,加深對科學(xué)前沿知識的認(rèn)識。通過STSE教學(xué)目標(biāo)與物理課堂