初中物理学科核心素养的要素分析

◎李 岩

初中物理学科核心素养的要素分析

◎李 岩

十八大报告中提到，把立德树人作为教育的基本任务，全面实施素质教育。2014年3月30日，教育部印发《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》，该意见首次提出：“将组织研究提出各学段学生发展核心素养体系，明确学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。”学科教学是培养学生核心素养的主渠道。学科核心素养应是核心素养在学科上的具体化表现。作为物理研训教师，笔者最为关心的是问题是，如何将核心素养分解到初中物理学科核心素养？初中物理学科核心素养要素有哪些？如何在教学实践中发展学生的物理学科核心素养？本文尝试分析初中物理学科核心素养的要素组成，旨在抛砖引玉，引起广大物理教师对物理核心素养的关注与讨论，推动课堂教学改革的进一步深入。

一、从核心素养到物理核心素养的转化

核心素养是知识、能力、情感态度价值观的综合表现，是适应自身终身发展与社会发展所需要的必备品格和关键能力。2013年5月，我国“基础教育和高等教育阶段学生核心素养总体框架研究”项目启动，项目组在征求意见稿中提出了有关核心素养的九大综合表现，即社会责任、国家认同、国际理解；人文底蕴、科学精神、审美情趣；身心健康、学会学习、实践创新。核心素养培养的最重要阶段就是基础教育阶段，最主要的方式就是通过学校的学科教学。因此，从核心素养到学科核心素养是课程改革深入推进的必然选择。通过分析九大核心素养表现，将其真正分解、转化、落实到学科教学之中，是发展学生核心素养的落脚点。

物理学科是自然科学的重要组成部分，毋庸置疑，担当着培养学生科学素养的重任。结合核心素养的九大综合表现，物理教学需要拓宽思路，改变学科本位的思想，以提升学生核心素养为最终教育目标。笔者将九大素养与现行初中物理课程标准中的总课程目标相比对，发现课程目标所提到的知识、方法、能力、科学意识、科学态度与科学精神是九大素养中人文底蕴、科学精神、实践创新这三方面落实到物理学科的特色化、具体化、形象化表述。将物理核心概念和规律、思维方法、应用能力以及科学精神等统领起来，形成更为全面统一的物理核心素养体系，在提倡教学中深入落实，矫正实践中普遍存在的知识中心论的教学倾向，才得以促进学生形成和发展适应未来的核心能力与必备品格。

二、初中物理核心素养的要素分析

物理学是人类科学文化的重要组成部分，是研究物质、相互作用和运动规律的自然科学。初中物理课程立足于帮助学生从物理学视角认识自然，了解人类探索大自然的知识成果以及探索者的科学思想方法；经历科学探究过程，形成科学思维习惯、创新意识及科学态度与精神，为适应未来发展、做合格社会公民奠定基础。基于学科特点及核心素养体系要求，结合社会发展需要和初中物理课程标准要求，笔者认为，初中物理核心素养主要分解为“基本物理观念”、“基本物理思维”、“实验探究能力”和“科学精神与态度”四个方面。

（一）基本物理观念

基本物理观念是学生在获得知识、方法和技能的过程中逐步形成较为基础的物理认识观，并能够内化成解释自然现象、解决实际问题的物理能力。物理认识观可通过对“物质”“运动和相互作用”“能量”三部分较为全面、系统地学习，形成初中物理知识形成基本认识，并能够将其中核心概念和规律在头脑中进行提炼和升华，最终建构出初步的物质观、运动观、相互作用观和能量观。例如，在煮饺子过程中，水沸腾后为什么要改为小火加热？学生经历初中热学中物态变化相关知识的学习，他们知道水沸腾时持续吸热、温度保持不变的特点，如果用大火加热，水内部大量的气泡可能会破坏饺子外皮的完整性，同时造成环境的污染和能源的浪费。学生有了这种物理认识观，在今后生活中会养成科学节能的意识。这不仅保护自身利益，也对保护人类生存环境起到一定推动作用。

（二）基本物理思维

“思维是具有意识的人脑对客观事物间接的、概括的和能动的反映”物理思维,具有意识的人脑对客观物理事物(包括物理对象、物理过程、物理现象、物理事实)的本质属性、内部规律和事物间相互联系进行抽象，形成间接的、概括的和能动的反映。物理思维分为形象思维和抽象思维，感觉、记忆、图形、空间、想象等属于形象思维；分析、综合、演绎、归纳、推理、判断、数学运算等属于抽象思维。发展学生物理核心素养，最关键的是要提升学生的物理思维。

根据初中物理的学段特点，基本物理思维应包含物理意识、物理方法和思维能力。物理意识是指能够有意识地从物理学的视角去看待自然现象和实际问题；有意识地使用物理知识去解释现象和解决问题。物理方法则分为显性方法和隐性方法两种。常见的控制变量法、转化法、模型法、极限法、数学分析法等属于显性物理方法。以模型法为例，在光线、磁感线等的教学过程，学生应明确光线或磁感线等不是实际存在的，是为了研究方便而某一物理现象建立的理想模型化处理，这是在研究物理现象常用的思维方法。还有是针对实际物理过程、物理情境抓住主要矛盾，忽略次要因素而进行理想模型化处理。比如小车在笔直马路上匀速行驶，即看作小车做匀速直线运动，这其实忽略了地面、空气、发动机等作用在小车上的力的微小变化差异。同样道理，分析滑轮组时忽略绳重和轮、轴间的摩擦也是一种理想模型化处理。

另外，学生通过物理的学习也会形成一种默会的物理思维方式。比如，对应有关液化、凝华现象，学生的思维路径是先分析物质初态、吸放热过程及物质末态，依照这样的思维路径进行相关现象的解释。再如针对动态电路分析，学生会先判断电路的连接方式、再分析电路中变化因素（滑动变阻器电阻变化、开关状态变化等），随后利用串并联电路特点规律进行相应分析，这就是隐性的思维方法，即思维习惯。思维能力是指学生能够通过定性或简单定量两个方面进行分析推理、归纳综合、形成结论、合理评估、结论应用及拓展创新。其中创新能力是当今时代所需的个人发展关键能力，是需要教师在日常物理教学中引导学生独立思考、敢于质疑，让学生获得在实际情境中解决物理问题的大量体验，进而促进学生创新思维的发展。

（三）实验探究能力

“科学探究既是学生的学习目标，也是重要的教学方式。”科学探究也是物理核心素养的重要组成部分。由于实验教学是物理教学的重要组成部分，是落实物理课程目标、全面提高学生科学素养的重要途径。实验探究也具有多维的课程目标，除了学习知识、训练技能以外，物理实验还应在发展实验能力、提高科学素养方面发挥重要作用。应使学生通过设计实验、收集和分析实验数据等自主活动来提高实验能力，使学生在实验中认识尊重客观数据的重要性，从而养成实事求是的科学态度，在实验的相互配合中发扬合作精神，在认真收集实验信息中培养严谨的科学态度和科学精神等。因此，实验探究是科学探究的重要组成部分，实验探究能力也是初中物理核心素养的要素之一。与科学探究的能力要求类似，实验探究能力的基本要素也应为提出问题、猜想、设计实验、进行实验、分析论证、评估、交流与合作七个要素。学生通过观察物理现象，提出问题；针对问题作出合理猜想；在教师指导下，设计探究方案；利用已选器材进行实验并记录数据、收集证据；通过表格、图像等实验信息的分析归纳，得出结论；反思评估所用方案、分析过程的合理性，并能够适当提出改进意见和方法。学生在今后成长与发展中，面对真实情境，可能不是物理问题，但他们具备了探究能力，会准确地提出并正确表述问题，从而进行猜想预测，并设计方案来得出结论做出正确解释，这也就实现了核心素养的价值。

（四）科学态度与精神

“初中物理课程不仅注重科学知识的传授与技能的训练，而且要注重对学生学习兴趣、探究能力、创新意识以及科学态度、科学精神等方面的培养”。作为适应社会和未来发展的合格公民，科学态度与精神也是核心素养的组成之一。科学态度与精神包含为四个要素：物理好奇心与求知欲、实事求是与敢于质疑的态度、科学服务人类的使命感和责任感、保护环境和促进可持续发展的意识。科学态度与精神不像物理知识或技能可以通过短时间的学习而获得，而是需要漫长的内化过程。在教学过程中，可以结合学习内容利用物理学史中的名人传记、典故等为素材对学生进行科学精神、文化素养的思想浸润，也可以利用当今科技发展利弊共生的案例给学生以警惕等等。

三、初中物理核心素养的界定反思

物理学科是一门以观察和实验为主的基础科学，通过物理实验可以探寻物理新发现，验证物理概念、规律或定理，并将物理理论应用于生活实际。它对学生科学素养的培养承担着重要的责任。本文所涉及的初中物理学科核心素养的要素筛选主要以学科理论和社会发展需求为依据，以学科本体论、认识论、方法论为基础，根据物理学科课程标准，再结合理论思辨而生成。有关物理核心素养体系建设还需要进一步深化和量化的分析，需要各层面的研究者作进一步分析和研讨，对确定的成分进行精确定义，最终才能构建学科核心素养的结构体系。

（作者单位：大连教育学院）

（责任编辑：杨强）

本文系辽宁省教育科学“十三五”规划2016年度课题“基于核心素养发展的初中物理知识建构策略研究”阶段性成果，课题编号JG16CB314。