关注物理核心素养 优化物理教学设计

冯开平

【摘要】物理核心素养是学生在接受物理教育的过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的关键能力和必备品格，是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质，是学生遗忘了物理本位知识后所剩下的潜在素养。如何通过具体的物理学习培养学生的物理核心素养，是广大初中物理教学正在研究、探索的课题。

【关键词】物理核心素养;物理教学设计;课堂效率

2014年，教育部印发的《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》中明确提出：“教育部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个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。”[1]从此，“核心素养”成为国内教育界热议的话题，成为深化基础教育课程改革和素质教育目标的关键要素。本文将结合具体课堂实例，探索初中物理课堂教学的优化设计，探索培养学生物理核心素养的具体策略。

一、物理学科核心素养的内涵

我国著名的物理教学专家、北京师范大学教授郭玉英从物理观念、科学思维、科学研究和科学态度与责任四方面来界定物理核心素养，这四个方面也称为物理学科核心素养的四要素。其中，物理观念是指关于物质、运动相互作用、能量等的基本认识;科学思维强调认识方式，即从物理学的角度看透事物的本质属性，通俗地说就是用物理的眼光看事物;科学探究就是始于2001年的课程改革给物理教学带来的最大变化的教学方式（教学内容），科学探究中的提出问题、形成猜想与假设、设计实验并制定方案、获取并处理信息、基于证据得出结论、对探究过程与结果进行交流评估与反思等，形成了构建物理概念与规律的异于传统教学的模式;科学态度与责任强调学生在物理学习中对科学与技术要有一种正确的态度以及责任感。物理学科核心素养具体内涵可以用下图表示（图1）。

也就是说，从物理学科的培养目标来看，物理学科的核心素养包括四个方面：第一，认识世界的物理学核心概念;第二，研究物理学问题的科学思想和方法;第三，对待物理学问题的科学态度和精神;第四，解决实际物理问题的意识和能力。

二、基于物理核心素养下的物理教学设计

物理核心素养有物理观念、科学思维、科学研究和科学态度与责任四个要素，这四个要素普遍存在于物理教学内容当中。因此，教师在进行教学设计时，要明确方向和意识，开展培养学生物理核心素养的教学设计。

1.构建物理核心概念，优化课堂教学

物理核心概念就是位于物理学科中心，拥有课堂之外的恒久价值以及迁移类推价值的关键性原理、概念和方法。利用物理核心概念引导课堂教学，让学生从更高的角度看待物理学科，更深层次地理解物理核心概念，从而为学生研究、解决现实物理问题打下基础。

“机械能与内能的相互转化”是九年级物理课程的重点内容，它是让学生认识做功是改变物体内能的一种方式，观察和分析内能转化为机械能的过程，了解四冲程汽油机的基本结构和工作的原理。教师在教学过程中，要抓住“内能”这一核心概念，优化课堂教学设计，引导学生进行物理学习。“内能”概念是一个抽象的物理概念，一切物体无论温度高低，都具有内能。改变物体内能有两种方式：一是热传递可以改变物体的内能;二是做功可以改变物体的内能。教师要引导学生观察生活中的具体事物，让学生可以将抽象的“内能”理解为具体形象的对象，并了解物体之间内能转化的方法。比如，冰块虽然温度低，但是也具有内能，人用手握住冰块时，手与冰块之间的热传递改变了它的内能。又如，在寒冷的冬天，人们常常搓手取暖，这是因为摩擦力做功使物体内能发生变化。

通过生活实例，优化物理课堂教学，培养学生的物理观念和科学观念，构建学生的物理核心概念。

2.内化物理实验，培养学生的科学思想和探究能力

新课程标准强调物理课程应该有助于学生切身体验科学探究的过程，了解科学研究的方法，同时提高学生的创新能力和实践能力。正如美籍匈牙利数学家波亚利所说的：“学习任何知识的最佳途径是由学生自己去发现的，因为这种发现理解最深，也最容易掌握其中的规律、性质和联系。”[2]因此，教师要改变“满堂灌”的教学模式，让学生通过物理实验操作，把科学家探索自然形成的思想方法内化，从而达到培养学生的科学思想、探究能力和物理素心素养的目的。

例如，在教学“内能”一课时，教师可以让学生自己动手进行实验，感受物体内能的变化。

学生通过亲自动手实验，就会在实验1中感受到当活塞迅速下压时，空气被压缩时内能增大;通过实验2，学生就会明白当空气推动塞子，瓶塞跳出来时，内能减少。因此，教师要善于利用物理实验，让学生不断地反思，不断地探究物理实验过程出现的问题。只有这样，才能培养学生的动手能力和探究能力，從而达到提升学生物理学科核心素养的目的。

3.善于运用物理学史，让学生体验科学精神

物理学发展的历史，就是物理学基本观念演变的历史。因此，教师要善于运用物理学发展史，让学生理解和领悟物理基本观念和思维方法，培养学生的实验探究能力，培养学生的科学态度和责任，从而提升学生的物理核心素养。

例如，在教学“内能的利用”时，教师可以给学生介绍蒸汽机的发明、运用和改进历史，让学生从不同的角度、不同侧面了解它的发明、发展历程，以及这些物理学史中蕴含的科学思维方法和精神（图4）。

科学史家吴国盛教授认为：“科学史有助于理科教学，能增加自然科学教学的趣味性，诱发儿童对神奇科学世界的向往。”教师在授课过程中，要善于运用物理学发展历史，让学生体会到科学家们严谨的科学态度，理解其中的科学思维方法，从而培养学生的科学态度和社会责任感，提升学生的物理核心素养。

三、走进生活，发现生活中的物理知识，解决现实问题

物理学是人类长期以来对生活中物理现象和物理问题的观察和总结，它来源于生活，也要运用于生活，为人类解决现实问题。因此，物理学科的教师要将物理知识和学生的生活实际联系起来，让学生把物理学的知识与技能有效地迁移到实际的生活中，从而实现物理学的现实价值。

例如，汽车是人类现实生活中不可缺少的交通工具，它的动力机械就是内燃机，而内燃机的工作原理就是“机械能与内能的相互转化”。因此，教师在教学“机械能与内能的相互转化”一课时，可以重点介绍贴近生活的汽油机和柴油机两大类内燃机，让学生了解它们的工作原理，帮助学生解决现实生活中的问题（图5）。

物理课程标准明确指出，物理课程应该加强与学生生活、现代社会及科技发展的联系。美国认知教育心理学家奥苏贝尔也曾提出“认知结构迁移理论”，他认为：“一切有意义的学习都是在原有的认知结构的基础上产生的，先前学习所获得的新经验，通过影响原有认知结构的有关特征影响新学习。”因此，初中物理教师要紧密联系生活实际，从学生的生活出发对所学的物理知识进行验证，让学生在生活体验中建构物理新知识、新经验，从而提高学生的科学素养，提高学生解决现实问题的能力和意识。

物理是初中生必修的重要课程之一，物理核心素养的培养是物理学科教学的重要内容。教师要在深入理解物理学科核心素养内涵的基础上，从物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任等四个方面出发，不断优化教学设计，多方面、多维度培养学生的物理学科核心素养，从而达到提高学生综合素质的目的。

【参考文献】

中华人民共和国教育部.关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见[Z].2014-04-08.

（美）G·波亚利.怎样解题——数学思维的新方法[M].上海：上海科技教育出版社，2011.