陶昌宏

編者按

2018年秋季，全國范圍內(nèi)開始實施高中新課程。怎樣認識本次課程改革的本質(zhì)意義，依據(jù)新課程方案和學科課程標準進行教學，跟上課程改革的步伐，就成為中小學教師迫切需要解決的問題。為此，本刊依托北京教育科學研究院基礎教育教學研究中心，開辟了“課堂教學研究”子欄目，邀請市、區(qū)教研員、一線名師答疑解惑，指點迷津，并提供優(yōu)質(zhì)的實踐范例，供有需要的教師參考。

筆者根據(jù)多年以來對課堂教學的實踐探索，結(jié)合對新一輪課程改革的理解，將核心素養(yǎng)理念下的課堂教學從理論層面到操作層面做相關(guān)闡述，以期幫助廣大青年教師理清思路、樹立信心、實踐探索、奮力前行。

理解核心素養(yǎng)課程目標，樹立正確課程觀

物理學科核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學思維、科學探究和科學態(tài)度與責任。

1.物理觀念

物理觀念主要包括物質(zhì)觀念、運動與相互作用觀念、能量觀念等要素。物理觀念是通過對具體的實物、具體的運動形式、具體的相互作用和具體的能量形成清晰的感知和正確的表象，再經(jīng)過概括和抽象、實踐和體驗而逐步形成的。具體到教學中，要經(jīng)歷從具體到抽象、從簡單到復雜、從感性到理性的過程。例如，建立力的概念，就要從具體的人推桌子、腳踢球、馬拉車的具體實例開始。

2.科學思維

科學思維主要包括模型建構(gòu)、科學推理、科學論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素。

十七世紀，伽利略、牛頓開創(chuàng)了近代物理學的新篇章，他們采用的實驗（事實）+邏輯推理的方法，奠定了科學探究的堅實基礎，發(fā)展了科學思維的邏輯體系，達成了提供證據(jù)的思想共識，并成為人類思想史上最偉大的成就之一。教師在教學中要使學生逐步感悟、理解和掌握物理學研究方法。堅定邏輯推理的前題，按照科學理論中的因果關(guān)系，尊重邏輯推理的結(jié)果。在進行科學論證的過程中，要強化基于事實證據(jù)的科學推理，要敢于對不同觀點和結(jié)論提出質(zhì)疑。例如，教師在闡述觀點時，要有接受學生質(zhì)疑的胸襟，要鼓勵學生敢于提出自己的見解和主張，要給每一名學生插上想象的翅膀。

3.科學探究

科學探究主要包括問題、證據(jù)、解釋、交流等要素，這幾個要素之間是有機聯(lián)系的。

①科學探究中的“問題”

愛因斯坦曾說：“提出一個問題往往比解決一個問題更有意義?！碧骄炕顒又惺滓氖切纬商骄繂栴}，而問題的形成可有不同的方法。我認為，為學生創(chuàng)設合理的問題情景，通過對問題情景的觀察、思考，加之“道而弗牽”的啟發(fā)，引導學生提出有價值的問題，逐步使學生養(yǎng)成提出問題的意識，這應該是教師努力實踐的形成探究問題的方式，也正符合課程標準中提出的對“科學探究”的界定——基于觀察和實驗提出物理問題。例如，課上，教師演示一根手指斷鋼絲的實驗，引發(fā)學生興趣和思考：小力變大力，是如何實現(xiàn)的呢？實驗裝置中兩塊木板的角度比較大，一個力產(chǎn)生兩個效果，原理是什么？進而提出研究一個力與兩個分力關(guān)系的課題。

②科學探究中的“證據(jù)”

科學探究中的“證據(jù)”必須是客觀真實的，經(jīng)得住檢驗的，并且要與假設相關(guān)。例如，在探究單擺的振動周期與擺長的關(guān)系中，通過改變擺長，測出相應的周期，通過多次測量，進行數(shù)據(jù)處理得到周期的平方與擺長成正比的結(jié)論。實驗也是為了獲取證據(jù)，實驗結(jié)果就是一種客觀證據(jù)。

在科學精神中不可或缺的是實證精神。如果具有實證精神和證據(jù)意識，物理學系的過程會變得有趣，學習生活會更充實，學習效果會更好。因為有了實證精神，有了證據(jù)意識的時候，就會去追尋，去探究，探究的效果自然會好。

教學中“證據(jù)”可以通過實驗獲得，可以從自然界中的客觀事實得到，也可以從現(xiàn)實生活、生產(chǎn)、科學技術(shù)中得到。例如：可以通過觀察雨后彩虹，了解光的折射這個客觀事實；行駛中的汽車突然剎車，人會向前傾倒，可為慣性概念提供事實證據(jù)；陽光下人會留下影子，可為光在空氣中沿直線傳播提供事實證據(jù)；飛機連續(xù)投下炮彈后，炮彈在空中排布在一條豎直方向的直線上，可為說明做平拋運動的物體水平方向作的是勻速直線運動提供事實證據(jù)。

③科學探究中的“解釋”

科學探究中的“解釋”不同于日常生活中的解釋。日常生活中的“解釋”，往往是為了消除人們之間由于某種原因產(chǎn)生的誤解?？茖W探究中的“解釋”是建立在觀察、實驗基礎上，用實驗得到的結(jié)論對之前所做的假設做出分析和說明。在“解釋”的過程中，要根據(jù)已有知識，進行邏輯推理。

④科學探究中的“交流”

交流是探究活動中的一項內(nèi)容。探究活動中同伴之間要進行溝通和交流，這是做好探究的重要基礎。交流中要能夠清晰地表達探究結(jié)果，能夠?qū)μ骄窟^程做出客觀的分析和評價，要具有分享成果的意識，有愿意接受他人質(zhì)疑的心理狀態(tài)。展示與交流，可以培養(yǎng)學生的合作意識與合作能力，培養(yǎng)學生的表達能力，使學生獲得成功的體驗?？茖W探究中的交流，是在獨立思考、探索的實踐基礎上進行的自由的表達。

4.科學態(tài)度與責任

一名諾貝爾獎獲得者說道：“推動科學進步的不是天才，而是興趣，是對世界的好奇心！”教師不僅要讓學生學習科學知識、掌握科學方法、提高科學思維能力，還要在這個過程中激發(fā)學生的好奇心、求知欲和探索自然的內(nèi)在動力，培養(yǎng)實事求是的科學態(tài)度，形成正確的價值觀。要讓學生覺得物理就在身邊，不僅有用，而且有趣。而科技工作者在建構(gòu)科學概念、創(chuàng)建科學方法、揭示自然規(guī)律、進行科學實踐的過程中體現(xiàn)出的那種執(zhí)著的精神，那種追求真、善、美的情操和境界，都應該成為學生學習的內(nèi)容。

掌握物理概念體系，建立物理觀

我認為，專業(yè)素養(yǎng)應包括專業(yè)情懷、專業(yè)知識和專業(yè)能力。就專業(yè)知識層面而言，教師應掌握物理學基礎知識、物理學基本方法，形成大概念體系，建立物理觀，進而從物理觀的角度，去審視每一個具體的物理知識，去教授每一個具體的物理知識。

物理觀，即建構(gòu)物理學知識結(jié)構(gòu)、物理學方法體系、物理學觀點體系、物理學思想方法體系，并將上述知識、方法、觀點、思想方法形成有機整體。

1.物理學

物理學從組元上劃分，包括物理現(xiàn)象、物理概念、物理實驗、物理規(guī)律、物理學理論。就中學物理課程涉及的內(nèi)容來看，上述各部分包括如下的具體內(nèi)容：

物理現(xiàn)象，包括：落體運動、反沖現(xiàn)象、摩擦生熱、鉆木取火；擴散現(xiàn)象、蒸發(fā)、沸騰、液化、氣化、升華、凝固、云、雨、霧、露、霜，虹吸現(xiàn)象，毛細現(xiàn)象；聲音的傳播、回聲、燥音；光的反射、光的折射、光的色散、光的散射、光的干涉、光的衍射；光電效應現(xiàn)象、霍爾效應、偏振現(xiàn)象、康普頓散射；靜電感應現(xiàn)象、電磁感應現(xiàn)象，摩擦起電、電流的熱效應，電流的磁效應，等等。

物理概念，包括：機械運動、參考系、質(zhì)點、位移、速度、加速度，質(zhì)量、長度、時間、密度、壓強，重力、彈力、摩擦力、勁度系數(shù)、動摩擦因數(shù)，分力、合力、力的合成、力的分解，動能、勢能、機械能，分子力、溫度、內(nèi)能、熱力學溫度，萬有引力定律常量、靜電力常數(shù)、介電常數(shù)，電場強度、電勢、電勢差、等勢面、電場線，電流、電壓、電阻、電動勢、電功、電功率，電容、電感、電感系數(shù)、電阻率，磁感應強度、磁感線、磁通量、安培力、洛倫茲力，角速度、周期、頻率、波長、波速、橫波、縱波、波的疊加，光線、折射率，原子、電子、原子核、質(zhì)子、中子、光子、半衰期、核裂變、核聚變，等等。

物理實驗，包括：小孔成象、理想斜面實驗、比薩斜塔實驗，布朗運動實驗、楊氏雙縫實驗、α粒子散射實驗、庫侖扭稱實驗、威爾遜云室實驗、柏松亮斑實驗、卡文迪許實驗、熱功當量實驗、密立根油滴實驗，等這些近代物理中非常著名的實驗。中學物理課程中有探究性實驗、驗證性實驗、測量性實驗、練習性實驗、應用性實驗等。

物理規(guī)律，包括：牛頓第一定律、第二定律、第三定律，開普勒第一定律、第二定律、第三定律，萬有引力定律，阿基米德定律，機械能守恒定律，能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，動量守恒定律，電荷守恒定律，庫侖定律，部分電路歐姆定律、閉合電路歐姆定律，焦爾定律，電阻定律，法拉第電磁感應定律，楞次定律，光的反射定律、光的折射定律，玻意爾定律、查里定律、蓋—呂薩克定律，熱力學第一定律、熱力學第二定律，愛因斯坦質(zhì)能方程，等等。

由物理概念、物理規(guī)律構(gòu)成的有機整體統(tǒng)稱為物理學理論。近代物理學的發(fā)展經(jīng)歷了物理現(xiàn)象—物理概念—物理實驗—物理規(guī)律—物理學理論—物理學應用的過程。教師要對上述發(fā)展過程有一個整體性認識。

物理概念是物理學的基石，物理概念的教學具有舉足輕重的意義。物理概念的教學應盡量從現(xiàn)象入手，要給學生自主建構(gòu)概念的時間，既需要理解概念的物理意義，又需要掌握概念的定義。例如，加速度的物理意義是描述質(zhì)點速度變化快慢；定義是速度的變化量與所用時間之比。

2.物理學思想方法體系

物理學發(fā)展的過程中，建立了卓越的方法體系、觀點體系、物理學思想方法體系。

物理學方法有：觀察的方法、實驗的方法、歸納的方法、演繹的方法、理想化方法、模型的方法、實驗（事實）+邏輯推理的方法、等效的方法、類比的方法、極限的方法、假說的方法、宏觀規(guī)律微觀解釋的方法等。這些方法具有普適的意義，是人類思想史上寶貴的財富。感悟、體會和掌握物理學方法，是提高學習能力，提高探究能力、提高研究能力的重要基礎。

物理學觀點有：物質(zhì)的觀點、運動的觀點、相互作用觀點、能量的觀點、力和運動關(guān)系的觀點、做功和能量變化關(guān)系的觀點、守恒的觀點等。這些觀點貫穿整個中學物理課程的始終，是解釋自然現(xiàn)象、解決問題的出發(fā)點和基礎。

物理學思想方法有：轉(zhuǎn)換的思想，替代的思想，放大的方法，對稱的方法，假說與驗證的方法，圖像表達物理概念、物理規(guī)律的方法，復雜問題簡單化、實際問題理想化的方法，抽象問題形象化、理論問題具體化的方法，等等。物理學思想方法有助于提高學生的思維方式，為問題的解決尋找到新的路徑奠定課基石。

物理學知識、物理學方法、物理學觀點、物理學思想方法、物理學應用，在頭腦中完成一個整體性認識和建構(gòu)，即形成物理觀。建立起物理觀，具體的物理知識就不再是一個孤立的知識點，而是物理學知識結(jié)構(gòu)中的一分子。這個知識的建立過程會顯示物理學的研究方法，使教學設計變得從容、有序、有張、有馳。

例如，高一物理課講授“速度”概念時，若頭腦中建立了物理觀，在備課時，頭腦中就會出現(xiàn)一些背景：運動快慢是一種客觀存在的自然現(xiàn)象，描述運動快慢是社會生活、生產(chǎn)的需要；從時、空的角度去觀察、比較運動的快慢；從時、空的角度采用比值定義的方法定義速度概念；對于瞬時速度體現(xiàn)極限的方法；速度是個狀態(tài)量，它科學地描述了物體運動的快慢；速度的測量既有傳統(tǒng)的方法，也有現(xiàn)代的方法；速度是建立加速度概念的前提，因此，是形成力和運動觀點的基礎；速度概念豐富了體育運動，使體育比賽有了共同的標準；速度概念使摩托車、汽車、船舶、高鐵、飛機等制造業(yè)有了技術(shù)指標；有了速度概念，才有了速度表，使人類自身安全得到進一步保障。

再如，高二物理幫助學生建立電容的概念時，若頭腦中建立了物理觀，就會從實驗中得到電容器兩板間的電勢差與帶電量成正比的結(jié)論，在這個狀態(tài)下做比值，即帶電量與電勢差之比，分析比值的含義：不同電容器比值不同，同一電容器比值是個常數(shù)，分析此常數(shù)大小的意義，從而引出電容的定義。在這個過程中，讓學生體會比值定義物理量的方法，了解知識的形成過程。

編輯 付江泓