从活动设置谈物理学科核心素养的培养

摘   要：物理学科活动是物理学科核心素养形成的主要途径之一，物理学科活动具有实践性、思维性、自主性和教育性四个基本特性。文章从“创设生活化的学科活动”“创设高阶思维学科活动”“创设认知冲突型学科活动”和“创设具有系统化目标的学科活动”四方面例谈物理学科核心素养的培养。

关键词：核心素养;学科活动;直接经验;高阶思维;认知冲突;系统化目标

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2020）7-0077-4

如果说物理知识是物理学科核心素养形成的主要载体，那么学科活动则是物理学科核心素养形成的主要途径之一。有学者强调，“能力只有在需要能力的活动中才能得到培养，素养只有在需要素养的活动中才能得以形成。”物理学科核心素养是学生在经历物理活动的过程中形成和发展的，其生成依赖于学生对物理的体验、感悟、反思和表现。教师在教学过程中要以丰富、恰当的学科活动为依托，培养学生的物理学科核心素养。

1    学科活动的基本特性

1.1    实践性

物理知识即间接经验，与此对应的是直接经验。间接经验是基于直接经验而形成的，是无数直接经验整合的结果。只有当间接经验真正转化为学生的直接经验时，它才具有教育价值，才能对人有发展价值。没有一定的直接经验，学生较难理解和掌握间接经验。

1.2    思维性

思维主要指抽象概括与逻辑分析的一种认知过程、方法或能力，它是学生接受知识、发现知识和建构知识的基本前提。学科认识活动的核心是科学思维，其认识过程本质上是一种学科学习的思维过程，是学科特有的理解问题和分析问题的思维方式。参与学科活动不仅仅是学生的亲身参与和感官体验，更是学生在学科知识的发现或再发现中学习科学家们探索世界时运用的科学思想和研究方法，并将其内化为自身的思维方式，构建自己的思维习惯，促进自身科學素养不断提升的过程。

1.3    自主性

德国教育家第斯多惠在《德国教师培养指南》中说：“发展与培养不能给予人或传播给人。谁要享有发展和培养，必须用自己内部的活动和努力来获得，从外部只能受到激发”，强调了学习主体的自主性。教师组织和设计学科活动时，要重视学生的独立参与、自主参与，而不能一切按照教师的意志来安排和设计教学。不论是活动的过程，还是活动的设计、组织、总结、评价，学生都应该是主角、主体。

1.4    教育性

学科活动的价值归宿是学生的发展，即学科核心素养的形成。中小学的学科活动是以发展和完善素养为目的的，它的最终指向不是学科问题的解决，而是学科教育价值的实现。我们要依据学科核心素养形成与培育的要求，同时考虑物理学科特点和学生特点，来处理两者的关系，使物理学科教学过程真正成为学生物理学科核心素养形成的过程。

2    基于学科活动的设置培养学生物理学科核心素养

知识是核心素养形成的媒介，知识转化成素养的重要途径之一是学科活动。学生对知识的感悟乃至其素养的提升也只有在具体的学科活动中才能达成。教师需要根据学科活动的基本特性，精心组织和设计教学情境，将物理学科核心素养的培养落实到具体的教学活动中去。

2.1    创设生活化的学科活动，丰富学生的直接经验

教育心理学研究表明：学生掌握知识的过程是一个间接经验向直接经验转化的过程。如果学生的感性认识丰富、表象清晰、想象生动，理解和掌握间接经验就比较容易。物理学科活动的设置中，教师需结合多样化的生活实践，引导学生多感官参与学习，以丰富的形式与外界交流。

案例1 “牛顿第三定律”突破“力的作用是相互的”的学科活动设置。

为了落实“理解力的作用是相互的”这一教学目标，笔者设置了如下三个学科活动（见表1）。

教学反馈：初中阶段，学生已经对物体间的相互作用有了初步的定性了解，知道相互作用力总是成对出现的。高中阶段要深化学生对作用力与反作用力的认识，体现牛顿第三定律的普遍性，就需要在学生积累的大量生活经验的基础上进行教学。学科活动的三个情境从固体间、固液间、固气间的相互作用全面展示了相互作用的普遍性。教学素材取材于生活，学生可听、可见、可感。基于这样真实而丰富的学科活动体验，继而展开作用力与反作用力的大小和方向关系的探讨也更自然顺畅，学生的反馈良好。

2.2    创设高阶思维学科活动，内化学生的思维方式

高阶思维是指发生在较高认知水平层次上的心智活动或认知能力，表现为分析、综合、评价和创造。与之对应的是低阶思维，表现为记忆、理解和应用。直接传授的教学方式，看起来可以让学生在短时间内习得更多的物理知识，但却很难转化为解决问题的能力与智慧，对提升学生的核心素养作用有限。在学科活动的设置中，教师应尽可能创设恰当的高阶思维活动，引发学生的思考与探究，培养学生的问题意识、思维习惯。这种问题意识既可以培养科学探究中要求的“发现问题、提出问题”的能力，又可以使学生带着问题进行概念的建构、规律的探究。

案例2 “自由落体运动”的学科活动设置。

笔者在教学中尝试以“高空坠物的危害有多大”为情境（见表2），展开自由落体运动的教学。

教学反馈：学生通过“问题1”发现物理问题，然后通过“问题2”进行提炼和论证，并对“问题3”中可能的答案作出假设。接下来，他们在“问题4”中运用已有知识制订探究计划，选择符合情境要求的实验装置进行实验，获取客观、真实的数据，通过对数据的分析形成关于自由落体运动规律的结论，得出重力加速度g的值;最终，在“问题5”中得到自由落体运动规律的应用，并评价“高空坠物”的危害性。相比传统的教学设计，本方案的课堂教学更能培养学生发现问题、提出问题、解决问题的能力，形成自己的物理思维和科学方法，培养学生的社会责任意识。

2.3    创设认知冲突型学科活动，激发学生的学习自主性

认知冲突是指认知发展过程中原有认知结构与现实情境不符时在心理上所产生的矛盾或冲突。面对新知识或新问题，学习者能利用已有知识经验去解决时，认知心理处于一种平衡状态。当学习者发现用已有知识经验无法解决、或新知识与已有知识经验不一致时，认知冲突就产生了。皮亚杰认为：“个体的认知发展是在认知不平衡时通过同化或顺应两种方式来达到认知平衡的，认知不平衡有助于学生建构自己的知识体系”。在学科活动的设计中，教师可从学生认知结构中最近发展区的问题入手，创设认知冲突型教学情境，使学生处于“愤”“悱”状态，从而激活学生的思维热情，为自主学习打下良好的基础。

案例3 “摩擦力”突破“相对运动和相对运动趋势”的学科活动设置。

摩擦力是一种常见的、重要的力，对解释生产和生活中的现象具有重要价值。判断摩擦力的方向是本节课的难点，这是因为：第一，认识摩擦力需要在大量体验的基础上进行概括、归纳，学生在日常生活中往往缺乏这些体验的积累;第二，摩擦力与机械运动紧密联系，比如相对运动、相对运动趋势等概念，这些概念本身就是比较抽象的。学生通过初中物理的学习，能准确地判断摩擦力的种类（静摩擦力还是滑动摩擦力），但是初中的摩擦力探讨局限在接触面不动的情况下进行，容易让学生产生表3的三种错误前概念。笔者在教学时，根据学生的前概念设置了三个问题（见表3）。

教学反馈：笔者直接抛出问题时，学生本能地回答“是”，迟疑后认为这样的说法可能并不准确，立马积极寻找反例，这样的设问已达到了“激疑”的作用。“不愤不启、不悱不发”，在学生积极举例的基础上，笔者筛选了三种常见的生活情境（如图3、图4、图5所示），让学生判断摩擦力的种类。学生发现静止的物体也可以受到滑动摩擦力的作用;运动的物体也可以受到静摩擦力的作用。这样的结论与学生原有的认知结构产生冲突，内心认知平衡被打破。学生置身于问题情境之中，积极寻找答案的根源。此时，物理教学已从“激疑”转变到了“激趣”。教师只要稍加引导，学生便可发现，接触面运动时，静止的物体也可受到滑动摩擦力，运动的物体也可受到静摩擦力，从而自行突破“相对运动或相对运动趋势”这个教学难点。

2.4    创设具有系统化目标的学科活动，寻求学生的可持续发展

物理学科的知识点是零散的，但零散的知识点间又有着千丝万缕的关联，众多知识点由于这些关联形成了相对完整的学科知识体系。系统化的学科活动设计需要充分考虑到学科知识的各个方向、各个知识点以及各能力点之间的内在联系，并基于这个关联进行学习内容的框架构建和具体教学的实施规划。在系统化的学科活动完成以后，学生核心素养的培养也就水到渠成了。

案例4  “探究弹簧弹力与形变量的关系”学生实验学科活动设置分析。

2019版《物理》必修第一册明确将“探究弹簧弹力与形变量的关系”（如图6）列为高中物理学生的必做实验，是必修课程12个学生实验之一。教材的这一更改既体现了学科活动的实践性和学生的主体性，又能在分组实验中形成系统化目标要达成的核心素养要求。笔者也尝试用系统化的眼光对该实验的学科活动进行了分析（见表4）。

教学反馈：学习的内容按性质分一般有两种类型，一类是知识性的，一类是方法性和观念性的。知识性内容的学习需遵循由浅入深、由易到难、由片面到全面的过程，如此，当较为繁复的物理知识呈现的时候，学生能自然地接纳，不至于觉得突兀。而图像法、类比法、比值定义法等物理方法的学习，则需要多次接触，才能逐步渗透，深入领悟。教师在学科活动的设计中不能因课时受限，任意修改或删减课程内容，需有全局观念和系统性布局，注重学生可持续的核心素养的培养。

3    结束语

我们要根据学科核心素养形成与培育的要求，同时考虑物理学科特点和学生特点来处理两者的关系，牢牢抓住物理学科活动这个主要途径，使物理教学过程真正成为学生学科核心素养形成的过程。

参考文献：

[1]余文森.核心素养导向的课堂教学[M].上海：上海教育出版社，2017.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[3]人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心.普通高中教科书教师教学用书物理必修第一册[M].北京：人民教育出版社，2019.

[4]余颖，袁芳.基于核心素养的物理概念教学探究[J].物理教学，2018，40（2）：5-7.

（栏目编辑    李富强）

收稿日期：2020-04-15

作者简介：方晓平（1983-），女，中學一级教师，主要从事高中物理教学工作，曾获桐乡市物理骨干教师荣誉称号。