羅雁雁 黃樹清

(福建師范大學物理與能源學院 福建 福州 350108)

1 研究背景

2 新舊課標教學建議對比分析

從整體上來看，2017版課標用較長的篇幅給出教學建議，結構更加清晰完整，內容設置更具體、全面；列舉具體實施案例，對教學實施更有指導與操作性.將兩版課標的教學建議內容進行梳理(圖1)發(fā)現：兩版課標中教學建議均為4條，均比較關注“實驗”“科學探究”“創(chuàng)設情境”“聯系社會實際”等內容.但2017版教學建議穩(wěn)中有變，在2003版基礎上引入了新思想、新理念，是對2003版教學建議的進一步整合、深化與創(chuàng)新.具體分析結果如下.

圖1 教學建議比較表

(1)凝練物理學學科核心素養(yǎng)，關注學生發(fā)展

2017版教學建議提出“基于物理學科核心素養(yǎng)確定教學的目標和內容”，提倡素養(yǎng)為本的物理教學，從三維目標時代走向素養(yǎng)時代.分析發(fā)現，物理學科核心素養(yǎng)是三維目標的整合與優(yōu)化，解決了三維目標對物理學科自身特征表象力不強的問題，突出物理學科自身的內涵特征，是對三維目標的繼承、發(fā)展和超越.從三維目標到核心素養(yǎng)，從側重教學過程中目標是否達成向注重學生終身發(fā)展所需的必備品格與關鍵能力轉變，凸顯物理課程的育人功能.

相比于三維目標在實際教學中未能被充分整合，即“過程與方法”未能充分落實，“情感、態(tài)度和價值觀”被形式化和虛化的現象，物理學科核心素養(yǎng)強調4大核心素養(yǎng)并不是彼此割裂的，而是彼此交織、互為補充的關系，其內在聯系密切，如表1所示.

表1 物理核心素養(yǎng)之間的聯系

教學中要注重4大核心素養(yǎng)的互補與融合.例如，“自由落體運動”可設計如下教學環(huán)節(jié)：一方面融入科學史，即亞里士多德與伽利略關于自由落體運動跨時代的“辯論”，讓學生經歷從亞里士多德“觀察加直覺”到伽利略以實驗為武器的科學研究方法的發(fā)展過程，感悟科學家善于觀察生活現象、發(fā)現物理問題、勇于質疑的科學精神；另一方面發(fā)揮科學探究在發(fā)展物理思維、建立物理概念和規(guī)律方面的作用.在牛頓管實驗中，開展STSE教育，讓學生感受現代科技的力量，形成將信息技術運用于物理學習中的觀念；同時也要讓學生經歷伽利略的理想斜面實驗，領悟其提出問題→合理猜想→數學推理→實驗驗證→合理外推→得出結論的精密科學思維，利用斜面“沖淡”重力從而延長運動時間、用水鐘計時的精巧實驗方法.學生會驚嘆于即使是在科學落后的年代，科學家們驚人的物理實踐力.經過一系列科學探究與物理模型的建構，最終抽象出自由落體運動的概念，使其內化于自身知識體系中，而不僅僅停留在認知層面.

可見，物理觀念的形成過程是學生發(fā)展科學思維和科學探究能力的過程，同時伴隨著對科學本質和STSE的認識不斷深化以及對科學態(tài)度與責任感的認識不斷加深[3].在教學中要使4大核心素養(yǎng)相互融合，相互助益，促進學生全面發(fā)展.

(2)重視科學能力的培養(yǎng)，深化信息技術運用

2003版教學建議把第2條“提高科學探究的質量，關注科學探究學習目標的達成”、第4條“突出物理學科特點，發(fā)揮物理實驗在教學中的作用”單獨作為兩部分，而2017版教學建議將這兩條進行提煉、整合和深化，提出第3條“重視科學探究能力的培養(yǎng)和信息技術的應用”.

響應面法優(yōu)化山藥飲片多糖的提取條件……………………………………………………… 李 靜，操慶國，韓艷麗，凡軍民（118）

通過分析發(fā)現，2003版?zhèn)戎貜慕虒W實施維度進行闡述，強調教師要根據科學探究的流程進行教學活動，側重科學探究目標的達成.因此，在實施過程中部分教師過于強調科學探究的形式和結果導致對科學能力的培養(yǎng)停留在表層，并沒有真實促進學生內在品質和能力的發(fā)展.2017版教學建議將“科學探究”的角色由“途徑”進階為“能力”，指出完整的科學探究流程并不是學生學習的目標，探究精神和科學能力培養(yǎng)才是最終目的；注重學生的需求和物理學教育功能相結合，重在知識的內化、科學探究的方法和物理思維的培養(yǎng)，將科學探究過程推向了科學素養(yǎng)時代.

實驗是培養(yǎng)科學探究能力的重要途徑.除了課堂的演示實驗、探究實驗，教師也可以作業(yè)為出發(fā)點，布置學生設計簡單的實驗.例如，在“重力與重心”一課中，學生設計出穩(wěn)度演示器，如圖2所示.在板上有3個用同樣質地的紙板做成的均勻紙盒.當3個紙盒豎立時支持面相同，重心高度不同，慢慢傾斜紙盒觀察到重心高的C紙盒最先倒下，A紙盒最后倒下，如圖2(a)所示；當3個紙盒倒下后，3個紙盒重心高度相同而支持面不同，慢慢傾斜紙盒觀察到支持面最小的A紙盒先立起，C紙盒最后立起，如圖2(b)所示.從而得出結論：當支持面相同時，重心越低穩(wěn)度越好；當重心高度相同時，支持面越大穩(wěn)度越好.在此教具設計過程中，學生需熟練運用控制變量法，掌握其思想本質；需合理選取實驗材料等.這不僅培養(yǎng)了學生的實驗設計能力和實踐動手能力，還可以提升學生科學探究的質量和科學思維品質，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識.

圖2 穩(wěn)度演示器

2017版教學建議中特別提出重視信息技術的應用、信息技術與物理學習的融合.一方面，教師要擅于開發(fā)和應用以信息技術為基礎的教學手段.例如，利用DIS系統探究牛頓第二定律、驗證機械能守恒；利用幾何畫板探究合力與分力的關系；利用Flash動畫演示伽利略理想斜面實驗等.另一方面，學生要形成利用信息技術解決物理學習問題的必備能力.學校可開發(fā)相應的校本課程，如基于Ardunio單片機的實驗研究，學生可在此基礎上進行編程設計實現數據的采集、設計創(chuàng)意作品等；或開設文獻檢索課程，普及查閱相關國內外文獻的方法，提高學生利用網絡資源的能力.

信息素養(yǎng)的提升是科學探究能力培養(yǎng)的重要內容.教學中要將信息技術與課堂教學有效整合，使信息技術更好地服務教學，從而促進物理教學開放程度，豐富現有教學形式，改變學生學習方式，提高學生的科學探究能力和實踐能力.

(3)重視情境的創(chuàng)設，使學科生活化

兩版教學建議中皆在科學探究部分提到通過創(chuàng)設情境，讓學生提煉科學問題.但在2017版教學建議中將情境創(chuàng)設單獨剝離出來成為獨立主題，突出情境創(chuàng)設在物理概念的建立、物理規(guī)律的探究、應用物理知識解決具體問題模塊中的重要作用.通過分析發(fā)現，2003版中第3條“使物理貼近學生生活、聯系社會實際 ”中指出通過家庭、學校、社會等學生感興趣的物理問題進行教學，其本質也是創(chuàng)設情境進行物理教學，加強物理與生活的聯系.可見，2017版教學建議將2003版中的第3條進行整合，強調通過創(chuàng)設問題情境，將物理與生活聯系起來.

現象是物理學根源，來源于生活現象中真實而具體的情境是學生物理學科核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展的重要資源平臺.應該讓學生認識到物理并不是一個冷冰冰的學科，不只有計算、推理、習題等，它更像是記錄生活變化的百寶書，推動科技發(fā)展的馬達，探索神秘宇宙的鑰匙，認識世界的敲門磚.物理生長于生活的方方面面，要從生活現象中積累創(chuàng)設情境的素材，讓物理在教學匯中煥發(fā)生命活力，增強物理學習的生活性、立體感.

實際的STSE問題和物理科學史實等都能提供有真實有價值的情境素材，為學生物理素養(yǎng)的發(fā)展提供真實的表現機會.例如，在“向心力與向心加速度”教學中，通過生活現象創(chuàng)設一系列情境，如表2所示，抽象出物體做圓周運動的模型，運用物理知識與科學思維方法分析、概括出共同點，從而抽象出向心力的概念.

表2 “向心力與向心加速度”情境創(chuàng)設實例

同時，情境創(chuàng)設的素材選取也需斟酌，既要貼近生活，也要有利于實際教學，而不是為了實現生活化教學而造成素材的堆砌，或者出現無效素材.在本例中素材的選取是經過精挑細選的，在課堂引入部分設置高腳杯搬運乒乓球小游戲，引發(fā)學生思考“為什么高速運轉的乒乓球才不會掉下”，激發(fā)學生繼續(xù)探究的欲望.同時此例是重力和彈力的合力提供向心力，另兩例中向心力的來源則分別是彈力和靜摩擦力.通過對3種向心力不同來源的例子“同中求異”“異中求同”，找出共同點，從本質上理解向心力是按效果來命名的一種等效力.這樣的情境創(chuàng)設讓學生自然體驗到“物理即生活、生活即物理”的理念，糾正學生“物理學就是一些演算”的錯誤認識，感悟到物理是一個有生命、有活力、有“人間煙火味”的學科.

(4)凸顯問題式教學，增強物理實踐力

“通過問題解決促進物理學科核心素養(yǎng)的達成”是2017年版的新增內容.可見，新課標更加重視運用物理知識解決問題的能力，強調在解決問題中進一步提高探究能力、實踐意識、養(yǎng)成科學態(tài)度，促進物理學科核心素養(yǎng)的形成.

問題解決是問題式教學的核心.通過分析，筆者認為該部分內容主要從抽象問題和原始物理問題兩部分進行闡述.教科書、教參和各種輔導書中的例題、習題絕大多數屬于抽象問題[4].原始物理問題則指自然界及社會生活、生產中客觀存在且未被加工的物理問題[5].在物理教學中，要將原始物理問題與物理習題相結合，培養(yǎng)學生將原始物理問題經過一系列處理轉化為抽象問題(圖3)，繼而運用物理知識解決問題的能力.

圖3 原始物理問題解決模式

原始物理問題的編制可從教科書的插圖獲得靈感.例如“機械功”一課中的插圖(圖4)就可設計一簡單原始物理問題：一位果農將蘋果筐挑起來大約做了多少功？引導學生根據原始物理問題解決模式抽象出物理模型(圖5)，繼而運用物理知識和數學工具解決問題.顯然，問題是簡單的，所建立的物理模型也是極簡單的.但就是這樣最真實簡單的問題卻易活躍學生多方面思維.學生需對生活有一定感知能力，能估算農夫的身高、重心上升的高度兩筐蘋果的重量等.而在日常教學中往往會發(fā)現學生對一個蘋果的重量、一斤有多重是沒有概念的.這樣的原始物理問題基于生活常識，需學生根據生活經驗獲取相關數據從而建立精確的物理模型解決問題.在教學中有利于培養(yǎng)學生在生活中善于觀察與實踐，從而獲得對生活事物真實感受的意識.

圖4 果農挑蘋果

圖5 果農挑蘋果的物理模型

習題也是原始物理問題編制的有效素材，有些習題還原成原始物理問題能增強教學效果.例如“平拋運動”一課中的例題：一架裝載救災物資的飛機，在距地面500 m的高處，以80 m/s的水平速度飛行.為了使救援物資準確地投中地面目標，飛行員應在距目標水平距離多遠的地方投出物資？可設計成如下問題：在一個被洪水圍困的孤島上，群眾正等待著救援.如果讓你駕駛飛機在水平飛行過程中投放物資，怎樣做才能將物資準確投放到指定地點呢？并制作Flash動畫(圖6)，讓學生進行小游戲.游戲后教師引導學生把飛機投放物資這一具體問題轉化為物理模型，從而引出平拋運動概念.這樣的問題設置將原本較枯燥的習題改造成小游戲，有利于激發(fā)學生的學習興趣，讓學生在解決問題中搜集資料、主動思考，達到激發(fā)學生思維的目的.

圖6 投放物資小游戲

因此，在教學中要合理編制問題，培養(yǎng)學生運用在物理課程中所形成的物理觀念和科學思維建立與問題相關的知識結構，分析解決生活中問題的能力，通過一個個具體問題的解決，促進物理學科核心素養(yǎng)的達成.

3 結束語

此次教學建議的修訂，充分體現了從三維目標走向核心素養(yǎng).要將培養(yǎng)學生物理學科核心素養(yǎng)落實到實處，還需通過物理教學，教學工作者要把課程標準的目標、理念和要求，教材的教學內容和所體現的教學方法轉化為符合自身特點的教學設計，將教學設計有效實施，從而有效地提升學生的學科核心素養(yǎng)，落實立德樹人根本任務.