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浅谈物理学科的核心素养及养成

作者:张群哲 栏目:2018年-5期 教学研究

高中物理学科核心素养包括以下四个方面:一是“物理观念”,主要包括物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念及其应用等主要因素;二是“科学思维”,主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等四个主要因素;三是“科学探究”,主要包括问题、证据、解释、交流等四个主要因素;四是“科学态度与责任”,主要包括科学本质、科学态度、社会责任等要素。下面就结合前段时间的学习谈谈对物理学科的核心素养这四个方面浅显认识。

一、物理观念

课程标准关于“物理观念”的说明如下:“物理观念”是从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识;是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华;是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础。所谓概念和规律的提炼,重要的方面就是把这些概念和规律组合成优化的结构,成为某一知识领域的核心内容,是解决问题的关键视角和思维指南。物理概念和规律的升华指的是学生面对物理语言、文字和符号时,能自觉地联想相应的物理情境;当学生面对实践情境时,会自然联想到与此相关的物理概念和规律。“物理观念”主要包括物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念及其应用等要素。

高中物理课程标准的重要目标之一是:“形成物质观念、运动与相互作用观念、能量观念等,能用其解释自然现象和解决实际问题。”该目标明确提出两个要点:第一,形成物质观念、运动与相互作用观念、能量观念;第二,会用这三个观念解释自然现象和解决相关实际问题。为达成上述目标,教学时应重视以下两方面:

1.构建有优化结构的高中物理知识系统。

2.强化物理知识与实践情境的关联。

二、科学思维

“科学思维”是以物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式;是基于经验事实建构理想模型的抽象、概括过程;是分析综合、推理、论证等方法的内化;是基于事实、证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判、检验和修正,进而提出创造性见解的能力与品质。高中物理课程标准中的“科学思维”素养,主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等四个要素。

“科学思维”素养的培养要努力做到以下几个方面:

1.重视对理想模型的建构和应用。高中物理课程中的两种主要的理想模型是关于研究对象、装置或条件的理想模型(质点、轻杆、光滑曲面、弹簧振子、单摆、理想气体、点电荷、匀强电场、理想变压器等)和关于运动过程的理想模型(匀速直线运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动、简谐运动、弹性碰撞、等温过程、绝热过程等)。高中物理课程标准对模型建构有能说出、应用、选用、转换物理模型等几个不同层次的要求。

2.不仅要关注推理得出的结论,更要重视推理的过程。科学推理是指由一个或几个已知结论推出另一个新结论的思维方式。物理学中通常的推理方式有归纳推理、演绎推理和类比推理。高中物理课学生用的较多的是归纳推理和演绎推理。其中归纳推理是由个别性判断推出一般性判断的推理。例如,根据大量观察、实验的数据,通过分析与归纳,得出一般性结论。归纳推理能力是在对大量个别事物的归纳过程中提高的。应引导学生发现这些个别事物共同的特点,寻找其本质的特征。演绎推理是由一般性判断推出个别性判断的推理。例如,根据已知的一般性规律,在一定条件下进行数学推导,得出个别性结论。演绎推理能力是在对已知规律进行演绎的过程中提高的。应让学生明确演绎对象、物理条件,演绎方向以及对结果的解释。

3.科学论证中应加强证据意识。证据意识的五个层次:(1)能区别观点和证据;(2) 能使用简单和直接的证据表达自己的观点;(3) 能恰当使用证据表达自己的观点;(4)能恰当使用证据证明物理结论;(5) 能考虑证据的可靠性,合理使用证据。

4.在质疑、创新过程中发展思维能力。质疑的行为大致可以分为两个层次:一是对知识了解不够,没有弄懂,无法解决具体问题,提出疑问,这是低层次的;二是发现所观察到的现象与已有认知不吻合,或者发现已有认知之间不能自恰,从而对现有认知的科学性和合理性提出疑问,以至于萌发出新的猜想,这是高层次的。应倡导高层次的质疑行为,历史上物理学的重大发现都是由高层次的质疑行为引发的。发现、质疑、猜想、分析、设计,都是创造的基本要素,课堂上让学生经历这些行为,就是在培养创造能力。学生在课堂中完成一个具体项目的创造,就更能增强创新意识和提高创造能力。教学过程尽可能创设这样的情境。

三、科学探究

“科学探究”是指提出科学问题、形成猜想和假设、设计实验与制订方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释,以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。“科学探究”主要包括问题、证据、解释、交流与合作等要素。为了在课堂教学中真正做到“科学探究”应该重视如下三个方面:

1.设计符合逻辑的自主探究过程;

2.以“素养”的视角观察科学探究目标;

3.创设科学探究的真实情境,在探究中提升学生的科学素养。

四、科学态度与责任

“科学态度与责任”是指在认识科学本质,理解科学、技术、社会、环境关系的基础上,逐渐形成的对科学和技术应有的正确态度和责任感。“科学态度与责任”主要包括科学本质、科学态度、社会责任等主要因素。这里说的“科学态度”,是广义的,包括学习兴趣、求真精神和团队作风等,与原课程标准三维目标中“情感、态度与价值观”的含义有所不同,它涵盖了原课程标准三维目标中“情感、态度与价值观”的含义。

为了培养学生的“科学态度与责任”,物理课应尽可能让学生走向社会,用自己所学的知识分析、解释和解决社会实践中的实际问题,让学生体验在分析解决实际问题中成功的愉悦,增强勇于承担社会责任的信心,为学生树立社会责任感创造最基本的条件。兴趣与爱好是最好的老师,为了培养学生的“科学态度与责任”,应努力培养学习物理的兴趣,增强对大自然的好奇心,这也是物理课程的重要目标。在物理教学中,一方面要善于激发学生学习物理的兴趣,另一方面,还要注意让学生保持这种兴趣。

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