核心素养视角下物理师范生实践教学的改革与探索

蔡剑华 陈雪娟 庹满先

摘   要：“面向地方，面向行業”培养人才是地方本科高校的根本任务，目前地方高校物理本科师范生实践教学的培养体系滞后于国家对“物理核心素养”能力培养的要求。尤其是在师范类专业认证的大环境下，对物理师范生核心素养的培养提出了更高、更具体的要求，也对现行本科师范生物理实践教学的课程体系、教学内容、教学模式和教学资源等提出了挑战。笔者拟在物理本科师范生的实践教学方面做些改革与探索，以期为地方高校对物理本科师范生的“物理核心素养”能力培养提供一些经验与参考。

关键词：核心素养    物理    师范生    改革与探索

中图分类号：G642.3；G648.9                             文献标识码： AReform and  Exploration of Practical Teaching of Physics Normal Students from the Perspective of Core Quality

CAI Jianhua*     CHEN Xuejuan  TUO Mianxian

（School of Mathematics and Physics， Hunan University of Arts and Science， Changde，  Hunan Province，  415000  China）

Abstract： It is the fundamental task of local undergraduate universities to train talents for "local areas and industries". At present， the training system of the practical teaching for physical undergraduate normal students in local colleges and universities lags behind the national requirements for the training of "physics core quality" ability. In particular， under the environment of teacher training professional certification， higher and more specific requirements are put forward for the cultivation of the core quality of physics normal students， and challenges are also proposed to the curriculum system， teaching content， teaching mode and teaching resources of the current practical teaching for physics undergraduate normal students. The author intends to do some reforms and explorations in the practical teaching of physics undergraduate normal students， in order to provide some experience and reference for local universities to cultivate the "physics core quality" ability of physics  undergraduate normal students.

Key Words： Core literacy; Physics;  Normal students; Reform and exploration

在地方高校用传统的培养学术型人才的课程体系和教学方法来培养物理师范类人才是不相适宜的。因此，坚持职业需求与学生培养相统一，全面提升物理师范生的“物理核心素养”能力培养势在必行。通过实践教学来培养学生的综合素养，是一种非常直接和高效的手段。实践教学在国外采用的形式比较多，且非常注意与生活场景的结合来设计实验，以此在实践中来提高学生的动手、探究能力和合作交流能力。国外基于实践教学的研究也较国内早，他们非常注重对实践形式的创新[1-2]，根据不同的实验目的，探索不同的实验形式，如比较实验、优化实验和探索实验等。2014年教育部研制印发《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》，指出要研究和提出各阶段学生发展核心素养体系，自此“核心素养”的研究在近些年来受到很多学者的重视，教育部也制定了核心素养培养的指标体系和课程标准[3-4]。尤其是国家出台了《关于全面深化新时代教师队伍建设改革的意见》和《教师教育振兴行动计划（ 2018—2022年）》文件，提出要开展师范类专业认证，推动师范类专业内涵建设，聚焦师范生能力培养，对物理师范生核心素养的培养提出了更高、更具体的要求[5]。如何落实核心素养的培养任务，是高校教学研究及改革的重点之一。该研究拟针对物理实践教学这一块，从课程体系、教学内容及模式、教学资源、特色打造和评价体系等方面进行改革与探索，重点解决原有课程体系相对落后、教学模式相对单一、实践教学载体相对缺乏、学生个性化学习与发展不足和评价机制相对落后的问题，旨在形成一些可供参考的经验。

1   改革与探索

1.1   确立课程体系

课程体系是完成学生培养目标的基础，也是开展教学活动的总括图。要进行教学改革，先要根据教学目标，对课程体系进行调整或完善。根据物理学科“核心素养”4个具体维度（即“物理观念”“科学思维”“科学探究”和“科学态度与责任”）的要求[6-7]，构建不同于普通物理学专业的实践课程体系。并根据教学目标和学生能力达成的要求，将课程进行分类，如将实验分门别类为：必做性、选做性实验，验证性、探究性实验，实操性、演示性实验，设置情境创设或建模类实验等，丰富实验种类，完善实验课程体系，为师范生物理实验教学的实施提供多样的课程形式。课程构建以学生为主心，以“核心素养”能力培养为导向，从培养学生的专业知识和教学技能两个维度，分为通识教育层、专业基础层和教师技能发展层这3个层面来实现，构建“多模块”的递进式实践课程体系。以此构建“多模块”的课程体系，每个模块设计都有对应能力达成的目标和标准，从顶层构建至底层细化，层层嵌套，形成一个完整的递进式课程体系。进而达成从基础能力培养、专业能力培养到教师技能培养3个阶段的培养目标。

1.2   改革教学模式

根据模块化课程特点，搭建“多维立体”化教学课堂，实施项目式教学，解决原有教学模式单一的问题。建设项目式教学模式，对模块化课程的教学目标、内容和教学模式进行研究和探索，实施以项目为载体，任务为驱动，训练为主线，学生为中心，教师为主导的项目式教学模式。在教学场域上，将第一课堂与第二课堂、第三课堂（网络课堂）有机衔接起来，建立起由课内到课外、由学校到社会、由虚拟到真实的多维立体化教学课堂，扩展学生的学习空间。切实将教学改革落脚在提升课程教学水平、提高学生师范技能能力方面。依托校内外科教平台，对接教师科研、学科竞赛、顶岗实习等社会服务，实施个性化的教、学方式和本科生專业导师制度，使不同类型的学生在各自的兴趣方向取得进步，满足学生个性化学习与发展的需求。一方面，以学科竞赛、科研项目、创新训练和项目孵化为“四轮”，带动学生应用能力培养；另一方面，与当地中学实现资源共享、专业共建、项目共研、人才共育，双方互派人员、互为服务、互为评价的深度合作模式。以此，构建“多元协同驱动”的实践教学体系，丰富实践教学载体和教学资源，并对实践教学过程进行系统集成的设计与制度创新，进而带动实践教学各维度、各环节有效融合，良性互动。 改变传统的在物理本科师范生系列实验教学中，先教师引导或演示，学生再重复的 “实验箱”式的实验教学模式（所有的实验用具收集在一个实验箱内，学生重复实验讲义中的步骤或重复老师的演示）。将现代教育技术手段和多样的实验室管理模式应用到实验教学改革中来。如将要开展的实验的一些先导性知识、重点难点和实验安全等，预先录制为视频，在班级群里发布或挂在网上，引导学生去预习实验，为后续实验的开展提供保障，同时也可为实验预留时间，供同学们讨论和分享实验。在实验室的管理上，研发实验室管理系统，同学们可以预约进入实验室，有利于学生和实验室的灵活安排。同时建设网络实验室，并将与实验教学相关的电子书籍、典型案例、优质的教学资料和实验视频等共享开放，方便同学们查找、观看和下载。一些实验，也可让学生根据实验要求，在虚拟仿真实验室完成并提交，老师给出评价和反馈。

1.3   调整教学内容

根据物理师范生“物理核心素养”能力培养的目标，改革物理实践教学的教学内容。尤其是在师范类专业认证的大背景前提下，“以学生发展为中心”的教育理念要求从以“教”为中心的传统模式向以“学”为中心的新模式转变。所以在教学内容上，要求根据不同的实验课程的性质和培养目标，以师范生学习效果和个性发展为中心，来设置教学内容。如探究性实验，教学内容上鼓励本科生设计实验、并掌握选择最合适的实验方案，体会物理学的科学性和严谨性，提高其发现和解决问题的能力。演示性实验内容的设计，以培养学生的“物理观念”，激发学习兴趣为目的。如在讲毛细现象原理时，老师可要学生找来2个一次性纸杯和1根细线，1个纸杯装水放在高处，1个空纸杯放在低处，然后用1根细线搭在2个纸杯之间，过一段时间后就会看到，细线被浸湿，随后会有水滴沿着细线落在空杯子上，最后高处杯子的水会被转移到低处的空杯子中。验证性实验教学内容的设置，应以激励学生正确的科学思维、提升科学素养为目的，以达到学生物理学科核心素养的4个方面的培养目的。

1.4   丰富教学资源

物理学是一门传统的老学科，物理学（师范）专业的实践教学也有很多成熟的教材、案例和影像资料等。但随着社会的发展和信息时代的到来，高科技实验仪器不断被引入高校普通实验中来，虚拟仿真实验也突破了实验仪器和场地的限制，改变了传统实验的教学模式[8-9]。从学校到社会，从线上到线下，从现实到虚拟，有很多资源可以应用或借鉴到师范生的实践教学中来。笔者团队依靠依托单位的省级基础物理实验中心和省级虚拟仿真实验室，以及学校附近常德市科技馆等资源，开发和建立了适合多种课程性质和课程类型的实验教学资源，并以“核心素养”能力培养的要求分类罗列。如得益于湖南省科普基地——基础物理实验中心的支持，学校每年都组织学生参加湖南省和常德市举办的科普讲解大赛，也会组织学生参加湖南省的大学生物理竞赛等，每年都会有有关物理实验的优秀作品、视频和案例，极大地丰富了学校的教学资源。

1.5   打造特色实验

物理学是一门基于实验发展起来的学科，物理理论的建立都得通过实验来验证。基于湖南省科普基地——基础物理实验中心、中学物理教学法实验室和依托学院的科研、教学平台，为师范生的培养设计系列特色的物理实验，并指导学生自己根据实验目的开发和设计实验。如在讲授大气压强实验时，可设计“用有孔的纸片托水”的实验。为学生准备纸张（可用A4纸）、大头针、瓶子和一杯带颜色的水。先用大头针在纸张上扎很多小孔，把带颜色的水倒满整个瓶子，然后用带孔的纸张盖住瓶子，随后用手壓住纸片并迅速将瓶子倒转，瓶口朝下，再将手轻轻移开。此时纸片不会脱落，依然会封住瓶口，瓶里的水也不会滴落。实验有趣地展示了由于大气压强作用于纸片，产生了向上的力，使他拖住了瓶里的水。但若只给瓶子装半瓶水，再重复上述实验，实验就会失败，此处可设问，留给学生思考并作答。再者，这个实验也可应用于液体表面张力的教学。同样的实验材料和步骤，瓶子倒立后，有孔的纸“盖子”也不会滴水，是由于水的液体表面张力，使得在纸的表面形成了一层水的薄膜，束缚了水的流动。可进一步引申到人们平时生活中常用油布做雨伞。油伞也有很多细小的孔，但人们可以用它来挡雨。但雨下大了，如遇到暴雨天，油伞下还是会漏下细雨，这一现象又可进一步引申到力学问题，设问并留给学生思考、作答。这样有趣又有特色的实验，可根据不同的实验内容和实验目的来开发和设计。又如硬币搭桥、火柴制作简易火箭等，这类实验有趣、简单易操作，且实验器材来自生活，容易激起学生的创造力和想象力，要求学生自主设计实验方案，培养学生的创新意识，并进一步开发和积累实验案例，编制师范生物理实验教材。

1.6   改革评价体系

教学管理中，基于课程体系和教学模式，提出以课程模块为教学管理单元，建立模块负责人制度，制定课程模块的管理和考核办法。将学生的自主学习和学分进行结合，确立基于实践业绩的学分计算办法（如顶岗实习和创新实践学分的认定）。构建激励式评价模式，认可和鼓励师生的工作。采取动态的教学质量监控体系，为完善教学改革提供依据。从制度、方法、考核和保障上，系统构建教学新机制，促进“教”与“学”的统一。

2   实施保障

（1）该研究的依托单位湖南文理学院数理学院在专业建设、教学改革等方面取得了较好的成绩。配齐配强了教学管理队伍，由院长、主管教学副院长、教务秘书、教研室主任、实验室主任组成管理队伍，院长任组长。 建立教学指导委员会，规范各类教学活动。采用教师工作室（研究所）模式对本科生进行特色教学。 组建模块化课程教学团队，规范课程规划、教学大纲，加强教材建设。鼓励教师开展教学研究，积极申报各级各类教研项目。学院的 “物理学”专业为省级一流专业，并申报了国家级一流专业。学院拥有省级基础物理实验中心（湖南省优秀科普基地）和以及湖南省重点实验室，并建有省级虚拟仿真实验教学中心和省级校企合作创新创业教育基地（中学教育），为教学改革提供了条件保证。学院开展了物理学专业的师范专业认证，优化教学内容，以学生为中心，以产出为导向，实施“创新人才+师范生融合”的培养策略，改革实践教学环节，构建“物理核心素养”能力培养的实践教学链。

（2）学校重视教学改革。学校出台了《湖南文理学院教学改革研究项目管理办法》 等相关政策，明确了教学改革项目管理和经费使用的办法，为项目的开展和完成提供了有力的保障。学校和所归属的院（部）在项目所涉及的人、财、物等方面予以充分保障，尤其为搭建开放实验平台，购买创新性实验的实验耗材提供了方便。并出台了《湖南文理学院学生顶岗实习试行办法》《湖南文理学院创新创业实践学分认定及成绩加权实施条例》等支持实践教学改革的文件，为实践教学的改革和本研究的实施提供了制度保障。

（3）学校注重实践教学条件的建设。得益于中央财经专项基金和学校的配套建设费用，尤其是湖南省科普基地——基础物理实验中心和几个省级科研教学平台的建设，极大改善了该校物理学（师范）专业实验条件落后的状况，目前具备了集教学、服务、科研于一体的多功能实验基地。这不仅可以较好地满足学生开展各类验证性和探究性实验，也为学生开展开放或创新实验提供了条件。

（4）学校有良好的保障。湖南文理学院为了贯彻落实党中央、国务院关于高等教育发展的相关要求，在院党委的统一领导下，成立由书记、校长担任组长的“深度转型发展领导小组”，着力推进课程教学改革。一是整合相关课程，将创新创业教育纳入教学全过程，更加专注培养学生技术技能和创新创业能力。二是加大技能培养课程开设力度。这些为培养地方高校物理本科师范生“中学物理核心素养”能力培养的提供了良好的环境。

3   改革成效

教学团队取得的教学成果丰硕，出版了高等学校应用型本科“十二五”规划教材等4部，教材被广泛采用，产生了良好的反响，在国内优秀刊物上发表教改论文30余篇，获省级教改项目5项，获省级教学成果奖2项。学生综合素质全面提升， 具备了中学物理教学的基本能力，就业率连续3年稳定在95%以上，考研比例稳定在30%左右，其中近80%被双一流高校录取。 学生创新能力突出，各类竞赛屡获佳绩， 近几年学生在湖南省大学物理竞赛中先后获得省级一等奖2项，二等奖3项 ，三等奖14项；在湖南省师范技能竞赛中获得省级二等奖1项；在湖南省科普讲解大赛中获得二等奖1项，三等奖2项。

4    结语

本科师范生物理实践教学体系的改革涉及课程体系、教学内容、教学方法、评价体系和条件保障等诸多方面。笔者团队本着求真务实的态度，在学校和学院的支持下，根据国家对“物理核心素养”能力培养的要求，对接师范专业认证，结合地方院校的特点，建立相对独立的物理学（师范类）实践课程与教学体系，改革实践教学内容，加强师范生物理实践的教学资源建设和评价体系建设，取得了一些经验。这些为在师范生物理实践教学中如何解决“物理核心素养”能力培养的问题提供了参考。

参考文献[1] 夏雄平，梁秋群，曹雪丽. 浅谈高校教师核心素养：以高校物理专业教师为例[J]. 教育现代化，2019，6（86）：141-142.