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在高中物理教学中如何培养学生的核心素养

教育部2014年印发的《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》中,首次提出“核心素养体系”概念.同时,正在进行的普通高中课程标准修订,也将核心素养作为重要的育人目标.这说明,学校的任务绝不再是“灌输”知识,而是给未来发展提供核心素养.

爱因斯坦在《论教育》中说：如果人们忘掉了他们在学校里所学到的每一样东西,那么留下来的就是教育.“忘掉的”是具体的内容、知识等,而“留下来的”则是核心素养.

高中物理教学应重视培养学生的核心素养.物理核心素养是学生在接受物理教育过程中形成的适应个人终身发展和社会需要的必备品格和关键能力,是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质.它包括四个方面：物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任.在教学中可以通过以下途径对学生的核心素养进行培养.

一、在物理概念教学中渗透核心素养

物理学知识最核心的就是物理概念,它是学生学习物理的基石.高中物理课程所涉及的基本概念,其本身就蕴含着丰富的科学思想和观点.学生在学习物理概念之前,基于生活经验已经形成了大量的日常概念,要在此基础上建立物理概念,必须对所观察的现象重新加工,在诸多客观情境中概括事物的共同属性,抽象事物的本质特征,完成从日常概念向物理概念的转变.在这个过程中,教师要引导学生体会科学思维和日常思维的差异,重视基础知识教学与科学素养培育的有机结合和渗透,使学生自然而然地受到科学素养的熏陶,使其核心素养在潜移默化中得到提升.

在物理概念教学中,教师需要给学生营造一个适应教学要求,借以引导学生发现问题、思考问题、探索问题本质属性的物理环境,从而使学生明确为什么要引入这个概念,引入它有什么意义,这样才能把教学目的转化为学生学习的目的,从而激起学生的学习兴趣和求知.例如人教版必修1第一章“运动的描述”,教学的任务就是要引导学生了解质点、时间和时刻、位移和路程、速度和速率、加速度等概念.这些概念涉及到运动的研究主体、研究背景、描述运动的物理量、数学表达方法等,同时对后续相关章节的学习也有很好的铺垫作用.但是平常的教学中,有的教师大量减少概念教学的时间,只要求学生记住几个概念,再做大量的练习题,这种功利性的教学方法忽视了学生核心素养的培养,也使学生对于物理概念、研究方法没有真正的理解.

二、创设真实问题情境培养核心素养

真实的情境是学生核心素养培育的途径和方法,是核心素养实现的现实基础.知识是素养的媒介和手段,知识转化为素养的重要途径是情境.如果脱离情境,知识就只剩下符号,知识的应用和知识蕴含的文化精神就无从谈起.

教师为学生创设面对未知的、“原始”的问题情境,这些原始问题可以是课堂生成的,也可以来自生产生活现象,让学生像科学家那样“独立地尝试用各种方法研究问题”,在不断尝试的过程中,开拓视野、发展能力,不仅获得了知识,更重要的是体验到了科学探究的乐趣和科学精神,养成良好的科学研究态度.

因此,我们要改变以往以讲授为中心的模式,变为以学习为中心.问题往往产生于情境,知识问题化,问题情境化.在教学设计中,要将知识转化为问题,将问题融合于情境；学生学习时,在情境中思考问题,在思考问题中掌握知识.比如在“加速度”的教学中,我们可以引入短跑名将张培萌与战斗机的比赛：张培萌和山鹰FTC-2000教练机比赛跑50米,结果张培萌以明显优势取胜；但是在和歼-10战斗机展开100米的较量中,张培萌败下阵来.针对这个情境,教师可以引导学生思考,为什么会出现两种不同的结果？然后结合加速度的概念解释：短跑运动员蹬地的爆发力能够达到4000牛顿,虽然其中向前力量只占一部分,但是相对于人体的自重,依然能够获得非常大的加速度.而飞机的推力虽然大,但相对于其自重,加速度还是比短跑运动员的小,所以,在短距离内人比飞机速度变化快.然而人体的极限速度一般不超过12米每秒,而飞机则能够持续加速,因此如果距离比较长,飞机最终会反超短跑运动员.

三、在实验中落实核心素养

物理实验是高中物理教学的重要内容.物理实验在培养学生的科学思维、探究能力、科学态度和科学精神方面具有特殊的地位.高中生有着强烈的好奇心和求知欲,而物理实验具有真实、直观、形象和生动的特点,易于激发学生的兴趣.学生观察老师做实验,自然会产生自己动手的.看到实际的物理现象和情景,学生会产生探其究竟、发现现象背后规律的求知,从而主动去探索新知识、获得新知识.这是使学生牢固掌握知识的有效途径,也是教师突破教学重点难点、提高教学质量的重要保证.古人所说“耳闻易忘,目睹为实,躬亲则明”就是这个道理.

调查表明,只有12%的学生喜欢以老师讲授为主的方式,86.7%的学生表示喜欢有较多的动手操作或亲身实践、讨论交流或自学等课堂教学方式.所以物理教师应该根据物理学科特点,以实验为基础,创造条件,使教学活动围绕着实验来进行,并尽可能保留探究的性质,把教学活动变成“模拟的科学发现过程”.教材中的学生实验,有的已为学生做好了设计方案,主要是培养学生的实际动手操作能力和对实验结果的分析能力,有的则只给学生提出了问题,其余部分如制定计划、实施计划、分析结果、得出结论等完全要靠学生自己去独立完成,这对培养学生的综合实践能力、提高学科素养很具有积极的作用.

四、利用物理学史体现核心素养

物理学史中有许多科学家为真理献身的动人事迹,有利于培养学生实事求是、尊重自然规律的科学态度,有利于培养学生的批判精神.如：布鲁诺为捍卫日心说牺牲在罗马鲜花广场的熊熊烈火之中；伽利略为捍卫日心说受到罗马教皇残酷的迫害和折磨,但他没有放弃对真理的追求；利赫曼为引雷电而捐躯；居里夫人把自己的一生奉献给科学事业,在物理和化学方面都作出了巨大的贡献；法拉第舍弃荣华富贵,几次拒绝接受封爵而甘当“平民法拉第”.

学习物理学史,可以培养学生主动与他人合作的精神,认识交流与合作的重要性.牛顿的万有引力定律是在哥白尼、开普勒、伽利略、惠更斯、胡克等人研究的基础上,又经过牛顿长达20年的探索才得以完成的；人们对于原子结构模型的认识,经历了道尔顿、汤姆生、卢瑟福和波尔等众多科学家的努力,到现在,科学家已经能利用电子显微镜和扫描隧道显微镜拍摄表示原子图像的照片.从这些史料中我们可以看到,科学是全人类的事业和财富,任何一个科学概念的形成,每一个科学定律的建立,所有重大的科学发现,都是经过不同国家,一代乃至几代人的艰苦努力,汇聚和利用了许多人的研究成果才得以完成的.将这部分内容引入课堂,强化学生们的合作意识,培养学生的合作精神,善于与他人相处与交流,尊重他人的品质.

物理教学中,还可特别介绍改革开放以来,我国在航天领域和高科技领域中所取得的巨大成就.如：两弹一星、神舟系列飞船、神威与曙光超级计算机、蛟龙号、辽宁舰等.通过介绍使学生了解科学技术给社会发展和经济建设带来的巨大动力,树立民族自尊心和自信心,从中受到良好的科技与人文精神教育.

总之,要根据高中物理的学科特点,在教学过程的各个环节,多方位、多渠道培养学生的核心素养,让学生能够在以后运用物理思维的方式方法去解决问题.

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