■天津市新華中學(xué) 馬 慧

隨著基礎(chǔ)教育課程改革的不斷深入，學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培育問題越來越受關(guān)注。2017年底，教育部印發(fā)普通高中課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)，新修訂的課標(biāo)明確提出物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括物理觀念、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。物理學(xué)科核心素養(yǎng)的修訂是在對(duì)10個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家的教材進(jìn)行比較，以及對(duì)科學(xué)課標(biāo)和物理課標(biāo)調(diào)研的基礎(chǔ)上，通過提煉核心素養(yǎng)的相關(guān)元素而得出的。它強(qiáng)調(diào)科學(xué)知識(shí)的理解、科學(xué)思維與方法、科學(xué)實(shí)踐與應(yīng)用，以及重視科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀。

筆者作為天津市“265農(nóng)村骨干教師培養(yǎng)工程”指導(dǎo)教師、“千名農(nóng)村校級(jí)骨干教師培養(yǎng)工程”指導(dǎo)教師，曾深入農(nóng)村校進(jìn)行師資培訓(xùn)、教學(xué)指導(dǎo)。在與青年教師交流的過程中深深體會(huì)到教師的教育觀念對(duì)促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的重要影響，教師教學(xué)能力的提高對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的促進(jìn)作用。為此，如何提高教師的學(xué)科教學(xué)能力是考試招生制度改革背景下急需解決的操作性問題?；诖耍疚倪x擇物理教師科學(xué)探究能力對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)培育的促進(jìn)關(guān)系這一視角，嘗試進(jìn)行探索研究。

一、核心概念的界定

（一）物理教師科學(xué)探究能力

基于一些文獻(xiàn)資料，物理教師科學(xué)探究能力主要是基于觀察和實(shí)驗(yàn)提出物理問題的能力、形成物理問題猜想和假設(shè)的能力、設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)與制作實(shí)驗(yàn)方案的能力、獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和處理信息的能力、基于實(shí)驗(yàn)證據(jù)得出結(jié)論并給出解釋的能力，以及對(duì)科學(xué)研究過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估、反思的能力。為此，物理教師科學(xué)探究能力要素主要包括問題、證據(jù)、解釋、交流等。

（二）核心素養(yǎng)

核心素養(yǎng)是當(dāng)前課改的一個(gè)核心概念。專家、學(xué)者們已對(duì)這一核心概念作出界定，并且進(jìn)行了闡釋。筆者認(rèn)為，不僅要對(duì)核心素養(yǎng)的概念進(jìn)行簡(jiǎn)明扼要的界定與闡釋，而且要深入認(rèn)識(shí)核心素養(yǎng)的價(jià)值、意義。核心素養(yǎng)的提出，將進(jìn)一步落實(shí)立德樹人的根本目標(biāo)，引領(lǐng)和促進(jìn)教師的專業(yè)發(fā)展，幫助學(xué)生明確未來的發(fā)展方向。

二、提升物理教師科學(xué)探究能力的路徑

（一）研讀物理學(xué)史，形成科學(xué)的物理觀念

在物理學(xué)發(fā)展史中，很多科學(xué)家以豐碩的理論筑起了物理學(xué)的大廈，他們的科學(xué)精神和高尚品格也成為不朽的精神財(cái)富。作為物理教師，不僅要研讀教材，分析學(xué)情，尋找教學(xué)策略，更需要研讀物理學(xué)史，把握其中蘊(yùn)含的哲學(xué)思想，形成科學(xué)的物理觀念。

（二）提出物理問題，提升問題的猜想與假設(shè)能力

伽利略在推導(dǎo)落體定律時(shí)，首先提出的問題是物體下落的速度與時(shí)間成正比，但在實(shí)際操作時(shí)無法測(cè)量物體下落的瞬時(shí)速度。伽利略進(jìn)一步通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)證明如果物體下落的速度與時(shí)間成正比，那么物體下落的位移與時(shí)間的平方成正比。由于自由下落的時(shí)間太短需要借助斜面，伽利略設(shè)計(jì)讓銅球沿阻力很小的斜面滾下，由于小球在斜面上的加速度比豎直下落的加速度小很多，所用時(shí)間長(zhǎng)很多，便于測(cè)量，從而得出結(jié)論。這些事例告訴大家，正是科學(xué)家們堅(jiān)持不懈地提出問題、數(shù)學(xué)推演、形成猜想、設(shè)計(jì)方案、得出結(jié)論，才使得物理世界如此精彩。

筆者在講解萬用表歐姆檔測(cè)電阻原理時(shí)，學(xué)生提出了用其測(cè)電阻的阻值到底是多大的問題。于是，筆者針對(duì)電阻測(cè)量方法，帶著學(xué)生進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究，一改平時(shí)做實(shí)驗(yàn)先由教師將實(shí)驗(yàn)器材準(zhǔn)備好、實(shí)驗(yàn)過程交代好，再由學(xué)生操作的模式，而是讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)所需要的器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟。設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生懂得愛護(hù)實(shí)驗(yàn)器材，嘗試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)方案的可行性，在實(shí)踐的過程中，使學(xué)生經(jīng)歷基本的科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，培養(yǎng)科學(xué)探究能力，形成尊重事實(shí)、探索真理的科學(xué)態(tài)度。實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生在設(shè)計(jì)利用橋式電路測(cè)電阻時(shí)，采用了在靈敏電流表上串一大電阻的方法以保護(hù)儀表。先串一個(gè)大電阻進(jìn)行粗調(diào)，待靈敏電流表上顯示基本為零時(shí)再將大電阻撤去進(jìn)行微調(diào)，體現(xiàn)出學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)及科學(xué)思維。另外，在利用伏特表的半值測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生構(gòu)思了利用補(bǔ)償?shù)姆椒ㄒ詼p小試驗(yàn)誤差，確實(shí)是一種好方法。通過科學(xué)探究充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、動(dòng)手意識(shí)及參與意識(shí)，在實(shí)驗(yàn)中也拓展了教師的思維，科學(xué)探究勢(shì)在必行。

（三）設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)，提升設(shè)計(jì)與制作物理實(shí)驗(yàn)方案的能力

對(duì)于高中物理來說，教師要教給學(xué)生扎實(shí)的學(xué)科知識(shí)，就必須尊重物理的本質(zhì)，堅(jiān)持實(shí)踐取向。高中物理知識(shí)可以分為三方面：一是物理學(xué)科的本質(zhì)。物理既是科學(xué)，又有其獨(dú)特的思想和方法。學(xué)生在學(xué)習(xí)物理多年后，大部分知識(shí)會(huì)遺忘，但會(huì)留下慣有的思維方式。如在講解加速度概念時(shí)，首先要知道加速度是用來描述速度變化快慢的物理量，其次要知道加速度定義為速度的變化量與發(fā)生這些變化所用時(shí)間的比值，再次要知道加速度的表達(dá)式及單位，引導(dǎo)學(xué)生知道加速度是矢量。每學(xué)一個(gè)概念都要清楚它用來描述什么、怎么定義以及相關(guān)的定義式、單位、量性。二是物理知識(shí)的“生本化”。教師要以學(xué)生為基本立場(chǎng)，依據(jù)學(xué)生的心理特點(diǎn)和認(rèn)知水平去審視、組織教學(xué)，使其轉(zhuǎn)化為學(xué)生能夠接受的形式，從學(xué)生原有的概念出發(fā)，激發(fā)認(rèn)知沖突，引導(dǎo)他們自主建構(gòu)。三是采用各種手段重演知識(shí)發(fā)生的過程。在教學(xué)中，做到“問題合理引導(dǎo)，以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以思維為中心，優(yōu)化教學(xué)過程”，通過合理的教學(xué)邏輯，使知識(shí)的學(xué)科邏輯順利轉(zhuǎn)化為學(xué)生的認(rèn)知邏輯，從而提高課堂的有效性。

（四）獲取物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提升統(tǒng)計(jì)分析及處理信息的能力

物理素養(yǎng)中的探究能力不僅是探究物理問題的能力，也是通過探究物理問題掌握解決辦法的能力。比如，在物理實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、加速度與質(zhì)量的關(guān)系教學(xué)中，不僅需要平衡摩擦力，還要求小車的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砝碼的質(zhì)量，然而在面對(duì)一些靈活性較高的探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，很多學(xué)生會(huì)對(duì)如何滿足這兩項(xiàng)要求感到困難。對(duì)此，筆者拋出問題“什么是平衡摩擦力的目的”，學(xué)生們紛紛發(fā)表見解，對(duì)這一問題提出不同看法，可以一起探討，也可以小組互助，使每名學(xué)生都得到不同程度的提高。接著，筆者乘勝追擊，讓學(xué)生思考在什么情況下要求小車的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砝碼的質(zhì)量。學(xué)生們經(jīng)過個(gè)人思考、小組討論、實(shí)驗(yàn)反思自評(píng)、再實(shí)驗(yàn)再反思再自評(píng)，最終得到了答案。這種看似由學(xué)生任意發(fā)揮的評(píng)價(jià)過程，卻能讓他們以放松的心情、開放的思路來整理知識(shí)、理解知識(shí),同時(shí)加深自我的認(rèn)識(shí)。如此，使學(xué)科教育的發(fā)展方向真正從知識(shí)本位轉(zhuǎn)向育人本位。

三、提升得出結(jié)論并科學(xué)解釋的能力

培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)是教師和學(xué)生協(xié)同努力、共同進(jìn)步的過程。學(xué)生感覺物理難學(xué)的主要原因是物理觀念沒有正確建立，物理思維沒有真正形成。在青年教師培訓(xùn)中，筆者發(fā)現(xiàn)很多青年教師都是電腦高手，他們很少給學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，演示實(shí)驗(yàn)都是用PPT進(jìn)行動(dòng)畫演示。筆者在培訓(xùn)中布置了一個(gè)探究電容器電量轉(zhuǎn)移的問題，很多青年教師都選擇用動(dòng)畫進(jìn)行演示，然而筆者按照他們動(dòng)畫演示中提到的方式進(jìn)行實(shí)際操作，卻根本看不到轉(zhuǎn)移情況。對(duì)此，筆者積極引導(dǎo)青年教師改變實(shí)驗(yàn)方案，在親自實(shí)驗(yàn)后修正方案，最終得出正確結(jié)論。這樣，青年教師在提出問題、引發(fā)質(zhì)疑、得到提升的過程中，領(lǐng)悟到了科學(xué)探究的真諦。

后來很多青年教師反饋，在講解電容器知識(shí)時(shí)應(yīng)用了筆者在培訓(xùn)中提到的探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)生討論很激烈，提出了很多探究方案，學(xué)生積極思考、積極探究的學(xué)習(xí)熱情也鼓舞了教師。

四、提升交流、評(píng)估、反思的能力

提升物理教師科學(xué)探究能力對(duì)培養(yǎng)學(xué)生物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度能夠起到積極促進(jìn)作用。通過研讀物理學(xué)史、發(fā)掘其中的哲學(xué)道理，促使教師從科學(xué)發(fā)展觀的角度去解釋物理知識(shí)與物理現(xiàn)象，并潛移默化地影響學(xué)生的物理觀念；教師提出物理問題，會(huì)直觀地向?qū)W生展現(xiàn)科學(xué)探究精神與科學(xué)思維過程；教師設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)，獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、信息，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論并進(jìn)行科學(xué)解釋，可以向?qū)W生展示科學(xué)態(tài)度，對(duì)培育學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)效果明顯。

培育學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)與教師科學(xué)探究能力密切相關(guān)，應(yīng)從本源上找到解決問題的突破口。如果只是關(guān)注于學(xué)習(xí)成績(jī)，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的培育，也難以落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)。