方貴榮

作者簡介：男（1964-），云南陸良人。云南省教育科學研究院副院長，中學物理特級教師，云南師范大學碩士研究生導師。教育部課程教材專家委員會第一、二屆委員，教育部“國培計劃”第一批入庫專家，中國教育學會物理教學專業(yè)委員會常務理事，云南省教育學會物理教學專業(yè)委員會秘書長。參與審定了現(xiàn)行各版本初中物理教科書和《高中課程標準（物理）》，參與人教版高中物理教材與初中物理教師教學用書編寫工作。發(fā)表過《怎樣培養(yǎng)學生物理學習興趣》《反思變革可入大道——課程改革的思考》等文章。長期從事課程教學與學校管理研究，參與云南省基礎教育發(fā)展問題咨詢研究和評估工作，曾受邀到全國多地進行教學指導。

摘 要：高中物理課程改革的亮點之一就是要形成和發(fā)展學生的核心素養(yǎng)，物理學科核心素養(yǎng)大致由物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任構成，通過真實物理情景為載體，延緩物理概念的形成過程，追尋物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)足跡，培養(yǎng)學生的推理論證能力，有利于培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)。

關鍵詞：高中物理；核心素養(yǎng)；培養(yǎng)

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2017）10-0001-4

1 引 言

從教育部所給的高中物理課程標準的征求意見稿大致可以判斷，下一輪物理課程改革最大的亮點之一，就是提出了物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任四個維度的高中物理學科核心素養(yǎng)，并把核心素養(yǎng)四個維度進行五級分層，從而形成了學生的學業(yè)質量標準。這就意味著，培養(yǎng)學生物理學科核心素養(yǎng)成為下階段物理教學改革的主要目標。換句話說，怎樣形成和發(fā)展學生的物理學科核心素養(yǎng)，是當下物理教學亟待研究破解的重要課題。

2 物理學科核心素養(yǎng)的解析

2.1 物理學科核心素養(yǎng)與教學目標的關系

物理學科與其他學科一樣，從上世紀60年代開始，教學目標經(jīng)歷從“雙基”時代過渡到“三維目標”時代。從現(xiàn)在的態(tài)勢看教學目標必然要進入“核心素養(yǎng)”時代。

從雙基到三維目標是對物理教育教學本質與精髓在認識上的一次飛躍。一是，讓學生經(jīng)歷物理概念與規(guī)律的形成過程，就是跟隨科學家們經(jīng)歷科學探索的過程。感受物理學方法就是讓學生體會和領悟科學家們“點石成金”的秘訣，使自己真正掌握科學的真諦，牛頓曾說過“我是站在巨人的肩上”就是這種思想最精密的詮釋。二是，通過物理學科的學習，了解科學家們的崇高精神與高貴品質，從而熱愛物理學習，立志攀登物理科學高峰，形成為國家、為世界作出積極貢獻的品質，應該是物理學科教育的重要目標。因此，三維目標的提出，是物理教學從應試教育向素質教育轉軌的重要標志。

物理學科核心素養(yǎng)目標是對物理三維目標的升華。首先，核心素養(yǎng)具有綜合性。三維目標所涉及的內容要素無一不被核心素養(yǎng)目標所包含。第二，核心素養(yǎng)具有整體性。核心素養(yǎng)是就一個“人”這一客體應該具有的某種屬性的直接描述，但三維目標則不是對一個人所具有的某種屬性的直接描述。換句話說，我們肯定某人具有物理核心素養(yǎng)，但從來不說某人具有三維目標。當然，也未見把三維目標分開描述，說某人物理知識與技能好，過程與方法強……第三，核心素養(yǎng)具有高階性。三維目標體現(xiàn)了對教學目標的整體要求，對學科本身的內容并無具體指向，而核心素養(yǎng)從四個維度進行了內涵確定的描述，特別是物理觀念的提出，突出了物理學科特征，四個維度要素的界定，提高了認知度，也有利于教學的把握。

可以說，形成和發(fā)展學生物理學科核心素養(yǎng)作為新時代的物理教學目標是物理學科教育的正本清源、返璞歸真，也意味著物理教學的品質升華。

2.2 物理學科核心素養(yǎng)的理解

物理學科核心素養(yǎng)從學術層面進行研究，內涵豐富，要素較多。為了有利于培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)，可以在操作層面進行適當?shù)暮喕硎觥?/p>

例如，我們試問什么樣的學生具有物理學科核心素養(yǎng)呢？設想有這樣的場景：

老師：“我剛買的保溫杯，昨天感覺保溫效果很好，今天怎么感覺就不是太保溫，真煩人。我該怎么辦呢？”

學生A說：“老師，扔掉，換一個新的、好的、名牌的！”

學生B說：“老師，問問商家杯子是不是‘三無產(chǎn)品，如果有問題，退貨?！?/p>

學生C說：“老師，我想想，這個杯子為什么它就不保溫了？”

老師說：“怎樣分析它不保溫呢？”

學生C說：“那要先分析保溫杯里的水溫變化與哪些因素有關。然后，通過實驗或者推理論證逐一排除影響因素，就能找到原因……”

顯然，學生C具有較好的物理學科核心素養(yǎng)。具體說來，具有較好的物理學科核心素養(yǎng)，除了具備物理學基礎知識與基本技能外，更為重要的是，首先要有質疑的精神。就是對學習、生活等各種社會實踐中司空見慣、習以為常的現(xiàn)象，進行刨根問底式探究緣由或尋找答案的精神，即事事都問為什么。如“正午晴朗的天空呈藍色，為什么？”有對學習、工作等各種社會生活中長期接受、從無疑問的現(xiàn)象，進行懷疑式的再追問、再驗證的精神，即事事都問“真的嗎？”如“在勻速運動的船中跳遠不能提高成績。真的嗎？”

其次，是思考的習慣。通俗地說，有不斷追問影響一個事物變化的原因的習慣。從物理上說，有不斷追問一個物理量（變化）與哪些其他物理量（變化）有關，有什么關系的習慣。

再次，是科學的方法。物理學中最基本的研究方法如圖1所示。

從圖中可以看出，物理學最基本的研究方法就是科學探究的方法，所以有人說，物理學發(fā)展史就是一部探究史。因此，要把探究的方法作為物理學最基本的方法進行確認，引導學生感知、領悟，直至靈活運用。當然，還有物理學中更加具體的實驗的方法、模型的方法、假設的方法、類比的方法等，同樣需要重視。

最后，是嚴謹?shù)膽B(tài)度。第一，崇尚實踐。堅持物理知識（真理）來源于實踐，即實踐出真知，實踐是檢驗理論正確與否的判據(jù)。第二，獨立思考?？朔嗽埔嘣频膹谋娦睦?，堅持相信自己所見、所聞以及自己感官所感知，進而理解領悟的物理知識、思想和觀點，不唯書本，不唯權威。第三，遵守規(guī)范。物理學習的一切行為，從現(xiàn)象觀察、問題表達、猜想假設、方案設定、實驗與推理論證、數(shù)據(jù)分析、總結結論、練習、課題研究等，都要有證據(jù)意識，遵守邏輯的規(guī)范。endprint

3 物理學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)路徑

我們認為，受應試教育的影響，物理教學中最突出的問題是教學模式化（概念規(guī)律+訓練）和試題結構化（固定模式+結構良好）的相互作用，導致題海戰(zhàn)術，不利于培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)。因此，應以下述路徑進行破局，提高學生的物理學科核心素養(yǎng)。

3.1 以“真實”物理情景為教學載體

以真實的情景性問題展開教學，避免直接從抽象模型進入，有利于激發(fā)學生的興趣，有利于啟迪學生思維，有利于學生建模體驗。如加速度教學中，緊緊抓住課本給出的引導性問題：一輛小汽車在10 s內，速度從靜止達到100 km/h，一列火車在300 s內，速度也可以從靜止達到100 km/h，但是它們的運動情況顯然不同。你覺得用“速度大”或“速度變化大”就能表示它們的不同嗎？如果不能，怎樣才能說明它們的不同呢？引導學生層層深入、逐步逼近加速度的概念。又如，在進行伏安法測電阻的教學時，用表1的信息進行課題引入。

教學時，表中第2列、第3列的數(shù)據(jù)，先提問，后實驗測量填入。填完后，追問：從表中信息，你得到什么啟示？逐步展開后面的教學，學生必定思維激活、興趣倍增。

以“真實”物理情景為教學載體，對于學生的質疑精神、思考習慣、科學探究等要素的培養(yǎng)無疑是有效的。當然，所謂真實，可以直接來自于對自然現(xiàn)象的觀察，也可以是實驗現(xiàn)象，還可以應用多媒體網(wǎng)絡技術，甚至可以通過VR技術來創(chuàng)設，以達到以情激趣，以景生疑的作用。

3.2 延緩物理概念的形成過程

物理概念的形成過程需要對研究對象進行觀察、實驗，解剖、分析，尋找共同屬性，進行抽象、概括，從而確定描述的物理量。這一過程需要強烈的科學思維活動，需要合理的方法，還需要科學的態(tài)度。應試教育背景下，快速得出概念與規(guī)律，強化解題訓練的教學模式，淡化了物理概念形成過程的育人價值，忽視了學生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，應該予以糾正。例如，電場強度概念的教學，可以按下述思路進行：

首先，根據(jù)圖2所示教材演示實驗，可以得知，離場源電荷遠近不同的點，電荷所受電場力大小不同。能否用電場力的大小來描述電場強弱呢？顯然不行，因為電場力的大小不僅與電場強弱有關，還與試探電荷量大小有關。因此，必須尋找新的物理量來描述電場強弱。這一物理量在電場中同一點應該是一確定值，且該值應該與試探電荷無關。

為了尋找該物理量，試想在電場中某一點放置一試探電荷Q，其所受靜電力F，可以猜想Q與F的對應關系應該如表2所示。通過分析關系表，可以得到：=恒量。

顯然，該恒量滿足前述的同一點有確定值，且與試探電荷量無關的要求?？磥泶笾驴梢杂么撕懔縼砻枋鲭妶鰪娙?。能否進一步證實這一觀點呢？我們考慮用庫侖定律去分析點電荷產(chǎn)生的電場。試探電荷在點電荷Q的電場中一點所受力滿足以下關系：

觀察（2）式可知，（F/q）能夠滿足上述要求。另外，盡管（2）式是從點電荷產(chǎn)生的電場中推導出來，但任何一個電場都可以看成大量點電荷的電場的集合，因此可以推廣到任意電場。至此，可以判斷前述的分析完全正確。因此，物理學中就定義：E= F/q為電場強度，用于描述電場強弱，F(xiàn)為試探電荷所受電場力，q為試探電荷的電荷量。

該思路從模型建立，猜想假設，分析歸納，到推理論證，一環(huán)緊扣一環(huán)，充分體現(xiàn)科學探究思想。同時，從一般電場的猜想，到特殊（點電荷）電場的論證，又從特殊（點電荷）電場到一般電場的推理，實現(xiàn)了認識上的二次飛躍，對學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是全面的，也是深入的。

物理概念的形成過程方法不一而足，但思維過程卻是相通的，充分挖掘其育人價值，著意進行延緩拓展，對學生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)一定大有裨益。

3.3 追尋物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)足跡

每一條物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程既蘊含著物理學家們光輝的科學思維和研究方法，同時物理學家們在黑暗中摸索前行的艱難歷程、千百次探索失敗的沮喪心情，甚至成功后的不安與名譽之困，無不成為對學生物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)的重要素材。例如，法拉第電磁感應現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)過程就是一個典型例子。因為，法拉第有“一切自然現(xiàn)象都是相互聯(lián)系著”的堅強信念，才會在奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應后，立即就能產(chǎn)生磁能生電的創(chuàng)新猜想。而后歷經(jīng)十年的艱難歷程，“偶然”觀察到了電磁感應現(xiàn)象，進而通過嚴謹?shù)恼撟C，總結出了電磁感應現(xiàn)象產(chǎn)生的條件。其過程跌宕起伏，引人入勝。在發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象后，對實驗的不斷追問：

（1）鐵環(huán)是必須的嗎？鐵環(huán)的作用是什么？

（2）線圈A是必須的嗎？線圈A的作用是什么？

（3）感應電流大小取決于磁場大小還是磁場變化快慢？

（4）線圈B的匝數(shù)多少有什么影響？

（5）磁棒不動，線圈動行嗎？為什么？

讓學生“身臨其境、感同身受”。

在進行這一內容教學時，不應過分渲染法拉第這位鐵匠的兒子的天才和發(fā)現(xiàn)的偶然，而重點要突出由于法拉第有著自然現(xiàn)象是相互聯(lián)系著的堅強信念，才會產(chǎn)生磁生電的閃光思想，有了對對稱思想的深入思考與探究，才會出現(xiàn)必然中的偶然，有了科學探究的方法和嚴謹作風，才能進行理性分析總結出電磁感應現(xiàn)象產(chǎn)生的條件。

同理，有的物理學家在作出重大發(fā)現(xiàn)后，對其應用的擔憂，反映出科學家的理性與良知，也是對學生態(tài)度、責任與價值觀的極好教育，理應得到重視。如1945年7月，美國率先試爆了原子彈。美國原子彈之父奧本海默表示，在看到原子彈爆炸場景時，他想起了古印度史詩《摩訶婆羅多》中的一段話：“漫天奇光異彩，猶如圣靈逞威，只有千只太陽，始能與它爭輝?，F(xiàn)在我成了死神，世界萬物的毀滅者?！?/p>

物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程閃耀著物理學家的光輝足跡，我們在追尋中，在物理大家們的引領下，模仿而創(chuàng)新，感悟而升華，難道還有更好的教學之道嗎？

3.4 培養(yǎng)學生的推理論證能力

所謂推理論證能力是指根據(jù)給定的物理情景，利用已知的物理知識和科學方法，針對問題進行邏輯推斷、歸納和論證，并得出正確結論的能力。顯然培養(yǎng)科學推理論證能力是學生物理核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要內容。如兩同學分別測得同一導體的伏安特性曲線如圖3所示，怎樣分析兩同學的測量結果？

該問題就是要學生推理論證兩位同學的測量結果誰是誰非，也就是分析兩位同學的測量結果誰滿足歐姆定律。這種推理論證能力對學生來說，就是物理核心素養(yǎng)的一種表現(xiàn)，應該給予重視。但由于受大規(guī)模紙筆測試的限制，考試中明確考查學生的推理論證能力的試題很少，教學中也普遍被弱化，這種傾向應該予以糾正。好在一些自主命制的試題已明確考查學生的推理論證能力，相信這一趨勢會發(fā)揚光大 。如2016年北京市的考試題中有：

某同學想用下述方法研究機械能是否守恒：在紙帶上選取多個計數(shù)點，測量它們到起始點O的距離h，計算對應計數(shù)點的重物速度v，描繪v2-h圖像，并作如下判斷，若圖像是一條過原點的直線，則重物下落過程中機械能守恒。請你分析論證該同學的判斷依據(jù)是否正確。

4 反 思

物理學科核心素養(yǎng)的提出，并不意味著物理教學將進行一場新的革命，理論上說一切符合物理教學規(guī)律的方法都能夠對學生進行核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，上述分析是針對現(xiàn)實提出來的。

參考文獻：

[1]龔燕江.物理新課程教學與教師成長[M].北京：中國人民大學出版社，2011.

[2]陳時.物理學漫談[M].北京：北京師范大學出版社，2012.

（欄目編輯 廖伯琴）endprint