基于核心素养的物理教学案例研究

焦学美

摘 要：目前，素质教育已得到人们的普遍认可，但仍存在着许多问题：迫于升学压力，学生的身心发展受到一定的阻碍，学生的能力没有得到全面发展，不能完全适应社会经济变革的要求，更不能很好地满足国际竞争的需求。因此，以素质教育的成果为基础，发展学生核心素养的教育改革进入一个更高质量的发展阶段。在此背景下，本文主要陈述了基于核心素养的物理教学改革及笔者如何在物理教学中实现核心素养的教学案例。

关键词：核心素养；物理教学；课程改革；教学案例

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2018）9-0065-4

1 核心素养的提出

2014年4月，教育部颁布《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》（以下简称《意见》），该文件深入解答了“培养什么样的人、如何培养人”的问题，并提出将研制与构建“学生发展核心素养体系”作为推进课程改革深化发展的关键环节，并以此来推动教育发展。《意见》的出台，为教育者指明了方向：课改的核心和根本任务是落实立德树人，育人的重要目标是培养学生的核心素养。

2 核心素养的内涵

什么是核心素养？我们可以从三个维度来解读核心素养的内涵，即思想基础、具体内容、呈现方式。培育学生核心素养的思想基础是“人的全面发展”，诠释学生在受教育后应该拥有怎样的基本素养和能力，应该成为怎样的人才。核心素养的具体内容包括知识、能力、情感等多方面，如语言交往、信息处理、问题解决、社会合作、创新意识等素养，都是学生将知识、能力、情感融合而得的产物。核心素养的呈现方式是三维整合，更侧重培育学生的生存能力和人文素养，有较强的综合性和实践性。总之，核心素养是个体适应社会需要、获得全面发展、提高生存能力的必备素养，是满足终身学习的基本条件，是提升国民素质的重要保障。

物理核心素养是学生在学习物理这一学科过程中逐渐形成的，适应个人终身发展和社会可持续发展的且带有物理学科特点的知识、能力、情感、态度及价值观等方面的集合体；是学生通过学习物理获得的带有物理学科特征的品质，是当代学生最需要培养的科学素养。现阶段，物理核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面的要素构成。从学生核心素养发展的角度看，物理核心素养的提出集中体现了物理学科的育人价值。如何将核心素养融入到物理教学中将是一线教师实践教育改革的重要问题。

3 在物理教学中融入核心素养

3.1 合理组织课堂教学，重视物理核心素养的基础——物理观念

物理观念主要包括物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念等，侧重三维目标中的知识与技能方面。物理观念与物理知识不同，它对物理知识具有引领作用。学生只有理解物理知识的内涵，亲身体验物理知识的形成过程，才能将物理知识转化为物理观念。这就要求教师合理创设教学情境，让学生亲身体验知识形成和规律探索的全过程，引导学生在头脑中将具体的物理知识中蕴含的观念认知提炼升华，建构属于学生自己的物理知识体系，形成物理观念。

案例1：以人教版必修一第四章第二节《弹力》为例，其教学过程中关于微小形变的教学设计如下：

师：同学们，生活中遇到太小的字看不见怎么办呢？

生：用放大镜。

师：很好！那么生活中也有很多形变过于微小不易用肉眼观测到，我们也可以用放大的思想。现在同学们的课桌上有两个装了半瓶水的粗细不同的塑料瓶，请同学们动手实验，探究哪个瓶子形变后水位变化易观测。

生：细的瓶子。

师：做得很好！玻璃瓶子在挤压后会产生形变吗？形变又怎么观测呢？请同学们交流讨论并用实验桌上的器材设计实验。

实验桌上有装满水的玻璃瓶、细管、带小孔的橡胶塞。

学生讨论实验时，教师巡视并引导学生。

学生能够设计出实验：将细管插进橡胶塞再塞入瓶口，当有压力作用在瓶上时，细管中的水位上升即证明瓶子发生了微小形变。

以上教学中，通过生活中放大镜的使用启发学生利用放大的思想来设计并进行实验观测微小形变。此前，学生对形变的观念和放大的思想已经形成，教师通过设置问题来引导学生逐步解决问题主要有三个目的：一是促进学生回顾物理概念和方法，理解形变和放大思想的内涵，形成物质观念；二是要体现物理观念的实际应用，让学生体验“学以致用”；三是让学生亲历解决实际问题所需的知识和规律探索的过程。

3.2 运用多种教学方法，训练物理核心素养的中心——科学思维

科学思维主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等思维方法。科学思维是物理核心素养的中心，传统的“一言堂”“满堂灌”等教学模式很容易使学生形成思维定势，因此我们要改变传统的教学模式，采用情境化教学、类比教学、探究式教学、实验教学和互动式教学等更有效的课堂教学方法。在物理教学中，教师要加强对科学思维的培养，重视学生科学思维的锻炼。主要体现在促进学生理解科学思维方法，能够从不同的角度思考问题，对于物理问题有自己的观点并对不同的观点和结论提出质疑和批判；锻炼学生学会评估科学证据并使用科学证据，利用科学证据解释说明、分析预测物理问题。这就要求在课堂上教师要着重激励学生发现问题、提出问题并解决问题。

案例2：以人教版必修一第二章第五节《自由落体运动》为例，教学过程中通过情景化教学、实验教学、互动式教学，促进学生提出问题、分析问题、寻找证据并解决问题能力的提升。

师：同学们，轻的物体和重的物体下落一样快吗？

学生有说一样快的，也有说重的下落較快。

师：那请同学们用实验桌上的器材（小球一个，相同的纸片若干），设计合理的实验来证明自己的观点，并进行解释说明。

教师巡视并引导学生进行实验，选出学生代表进行演示实验。

学生A演示：将轻重不一的纸片和小球从相同高度同时释放，实验发现较重的小球先落地，说明重的物体下落快。

学生B演示：将纸片揉成纸团后，将纸团和与之一样重的纸片从相同高度同时释放，实验发现纸团先落地，说明并不是重的物体下落得快。

学生C演示：将纸团和小球从相同高度同时释放，实验发现小球和纸团几乎同时落地，说明轻的物体和重的物体下落一样快。

师：同学们讨论下，为什么A同学的实验现象是重的物体下落得快？

生：因为空气阻力。

师：以上实验，我们能得出什么结论呢？

生：如果不计空气阻力，比如在真空中，轻的物体和重的物体下落应该一样快。

以上教学情境，通过问题引导、实验教学、情景化教学和互动引导来锻炼学生的科学思维。通过问题引导学生提出问题和自己所持的观点，进而引导学生利用现有实验器材进行实验设计，通过实验现象得出实验结论。三组演示实验学生得出截然相反的结论，进一步引导学生发现“轻重物体下落快慢”的核心要素——空气阻力，最终得出正确的认知。整个教学过程通过多种教法的综合运用， 对学生学习的科学思维进行训练，提升学生的思维品质。

3.3 加强实验教学，把握物理核心素养的关键——实验探究

物理学是一门以实验为基础的科学，学生通过经历实验探究等活动，发现问题、解决问题、建构知识、形成观念的过程就是学生学习物理的过程。这就要求教师在教学中要合理设置并引导实验的实施，从而提高学生科学探究与实践的能力。使学生在实验探究过程中，要拥有自主探究的意识，能够通过实验现象提出物理问题， 并设计实验探究方案，最终正确实施实验，将通过实验获取的证据和信息进行处理， 从中发现物理规律、得出结论，并作出正确的解释。

案例3：以人教版选修3-2第一章第三节《楞次定律》为例。

师：上节课我们学习的感应电流产生的条件是什么？

生：通过闭合回路的磁通量发生变化。

师：下面请同学们观察实验，注意在实验过程中你观察到了什么实验现象？

实验：将螺线管和灵敏电流计连接成回路，再将条形磁铁插入螺线管中，停顿半刻后再拔出。

师：请同学们回答，在实验中你观察到了什么实验现象。

学生A：插入条形磁铁和拔出条形磁铁的过程中，灵敏电流计偏转的方向不同，也就是两次产生的电流方向不同。

师：那么感应电流的方向是不是和磁铁的插入或拔出有关呢？

学生产生疑问。

师：感应电流的方向与插入或拔出条形磁铁的哪些因素有关呢？请同学们大胆地猜想。

生：可能与插入和拔出的快慢有关；可能与插入和拔出时条形磁铁的方向有关。

师：同学们提出的猜想很好！请同学们根据自己的猜想设计实验，看看感应电流的方向究竟和哪些因素有关。

学生进行实验并得出结论，感应电流的方向既与条形磁铁插入和拔出有关，还与插入和拔出时条形磁铁的方向有关。

师：条形磁铁的方向是哪个物理量的方向？插入和拔出的过程实际上引起了螺线管中哪个物理量的变化？

生：条形磁铁的方向是磁场方向，插入和拔出的过程实际上是螺线管中磁通量增加和减少的过程。

师生共同总结：感应电流的方向与磁场方向及磁通量变化有关。

师：下边请同学们设计实验并记录数据，分析感应电流方向究竟有何规律。

教师巡视并指导学生实验，设计表格。

学生在实验中记录表格如表1所示。

师：同学们，通过实验我们得出的现象并不能总结出感应电流方向的规律，还需我们进一步深入分析思考。比如，我们记录了引起磁通量变化的磁场方向及磁通量变化，需要对比分析的却是电流，那么电流和磁场本身就有关系。

生：磁生电，电生磁。

师：对了！也就是说产生的感应电流也会感应出磁场。那我们是不是应该分析感应电流的磁场和原来磁场及磁通量的变化就可以得出实验结论了呢？

学生受到一定启发。

师：请同学们进一步研究感应电流在螺线管中产生的感应磁场方向，将实验表格完善，再对比分析。

学生得出新的实验记录表格如表2。

教师巡视并引导学生分析数据。

学生结论：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

以上教学案例主要运用了学生自主实验探索的教学方法，教师边实验边教学，边教学边引导，把引导学生的实验探究贯穿于整个实验探究的过程，最大限度地激发学生，发现学生的个性并发展学生的探究和创新能力，体现了重视和培养学生观察实验的能力及对实验现象分析、归纳、总结的能力。在本节课的学习过程中，通过让学生参与物理规律的形成过程，激发学生对科学实验的探究热情和学习自然科学的兴趣，有利于培养学生实事求是的科学态度和追求真理的科学精神。

3.4 利用大事件或是物理学新理论进行高中物理教学扩展，培养科学态度与责任——物理核心素养的灵魂

科学态度与责任是物理学科从价值层面要培养的核心素养，是物理核心素养的灵魂，主要指对待科学的态度与价值观。在这一层面需要学生在认识科学本质、理解科学·技术·社会·环境（STSE）的关系的基础上逐渐形成的对科学和技术应有的正确态度以及责任感。此环节需要教师走在科技的前沿，时刻学习新的科学理论，关注热点新闻尤其是科学界的重大事件。

案例4：在进行动量守恒的教学时，引入2016年物理学界的大事件。

师：据英国《每日邮报》12月20日报道，中国已开发出低轨道太空测试设备，目前在天宫二号上进行了安装测试。预计，如果EM引擎能够成功投入实际运用，人类将能在10个星期内抵达火星。而目前根据美国国家航空航天局（NASA）估计，目前使用的传统火箭，从地球前往火星的单程“旅行”大约是6到7个月。相比起来，美国的设备目前还只能待在实验室中进行研究，毫无疑问，中国目前在此方面处于领先地位。同学们，我们国家的领先科技离不开科学的探索精神和坚持不懈的努力。青年兴则国家兴，青年强则国强。同学们，祖国的未来肩负在你们的身上！

学生感到自豪和激动，纷纷有一种想要投入科研事业，投入祖国建设的热情。

师：但目前关于EM引擎还存在很多的争论，有人认为EM引擎违反物理学的动量守恒定律，是不可能实现的。那么，EM引擎的原理是什么？究竟能否为人类所用呢？这一问题留给同学们课下了解，下节课我们一起交流探讨。

通过大事件或物理新理论对高中物理教学进行扩展，可以帮助学生形成探究与创新意识，改变对物理的学习态度，帮助学生形成用心学物理、懂物理、爱物理的学习态度。在教学中引入科技前沿的科学大事件，不仅能让学生了解国家发展现状，培养学生的爱国热情，更能将情感、态度与价值观深入到教学中，使学生更深刻地理解科学·技术·社会·环境。

4 小 结

综上，体现物理课程价值的主要途径是教师将物理核心素养融入课堂教学中。这就要求高中物理教学要将物理学科核心素养的培养作为教学重点，关键是要培养学生的思维习惯，提升学生的思维能力，以增强学生的科学探究意识与创新能力；引导学生将物理知识与实际生活结合起来，体验物理理论与思维在实际生活中的积极作用，领悟到物理贴近于生活并应用于社会。这就要求我们教师调整教学内容、理念和方法，以提升学生核心素养为核心目标，关注学生个体知识的构建和学习能力的发展；要求教师具备物理核心素养能力，通过语言和行为潜移默化地培养学生的物理核心素养；要求教师更加深入地研究课程，清楚所授课程中所蕴含的科学思想和方法，在教学中创设鲜活、真实的学习情境，引导学生领略物理学的价值，通过体验研究物理问题的科学精神，促进学生科学素养的提升。

参考文献：

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