基于核心素养的物理课程创新教育的策略——以高中鲁科版教材为例

李新疆

（连江尚德中学，福建 连江 350514）

党的十九大报告中指出，创新是引领发展的第一动力，是建设现代化经济体系的战略支撑。创新的培养在于教育，物理本身就是一种具有实践性和创造性的学科，在物理学科开展创新教育具有得天独厚的优势。物理学科的核心素养包括物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任等四个要素。本文基于核心素养的视角谈谈高中物理课程实施创新教育的策略。

一、鼓励质疑的科学态度，催生创新动力

清华大学钱学森班首席教授郑泉水指出：“对科学发现或技术创新有着极强的志趣和追求卓越的内在动力是创新素养重要维度。”［1］发现问题并提出问题是创新活动的起步，是创新内生动力的体现，而质疑是其前提。质疑，指带着否定的观点或批判性的思维来审视事物并提出疑问，它要求质疑者具有不迷信权威并敢于挑战权威的勇气。因此，鼓励学生质疑是开启学生创新动力的重要途径。

（一）鼓励学生在日常生活观察中质疑。生活是课程知识的形成基础，物理课程知识源于生活。由于认知与经验的局限性，日常生活中存在着诸多值得质疑的事物：公路拐弯处为什么要修成外高内低？为什么跳高技术中的“背越式”会取代“跨越式”？电子钟的计时原理是什么？微信中的视频图像是如何传递的？等等，这些既是学生司空见惯但又是学生不明物理的现象。如果学生能提出这些疑问，那么这何以不是一种良好的好奇心或强烈的求知欲望，而这种好奇心或求知欲望往往催生着创新动力。

（二）鼓励学生在课程学习中质疑。教材是课程学习的蓝本，但顾及到学生的认知能力与水平的欠缺，其中不少的物理规律仅是定性研究，然而在表述方面又是定量描述。如单摆周期规律，教材实验仅研究了振动周期与摆角、摆球质量、摆长这三个因素关系，然后直接给出单摆周期公式 T=2π g。可以说，几乎所有的学生对公式中的2π和根号形式都感到茫然，这就是学生值得质疑的内容。另外，教材中的“空白点”也是学生的质疑之处。在仪表读数方面，学生以前只掌握了最小刻度为1/10分度的读数方法，然而对于诸如最小分度为0.02A的安培表量程和最小分度为0.5V的伏特表量程的估读就存在着疑问。对于学生的质疑，有的可以在课堂内解决，有的则可以让学生在课外自主探索，教育的主要目的是通过质疑活动来催生学生的创新动力。

二、融物理观念于史实，培养创新意识

在课程教学中适当地融入某些物理史实，尤其是人们在探究发现过程中曲折的经历和另辟蹊径的突破故事，既可以培养学生的创新意识，促使学生认识科学探究与发现的艰巨性，还可以使学生领悟坚毅力是从事科学创新的必备品质。

（一）突破原有传统观念。库仑定律是电学中最基本且又是最重要的物理规律，它揭开了电学领域定量研究的序幕，其中库仑扭秤的问世对库伦定律的验证起着重要的作用。然而库仑扭秤的问世并不是一蹴而就，而是库仑能以富兰克林的“电荷表面分布”理论为实验技术基础，以普利斯特利的“电荷间作用力与距离平方成反比”的预言为指针，以卡文迪许实验思想为借鉴，从而巧妙地设计了库仑定律扭秤实验。［2］如果教学中融入这些过程史实，那么就可以促

l使学生树立科学发现中的团队合作意识、重视吸纳他人研究成果、勇于开拓进取等有关如何创新的各种意识。由此看出，在科学研究中能够突破原有传统观念，勇敢地接受新事物，保持一种创新的思想是非常的重要。

（二）树立科学观念意识。库仑扭秤实验仅验证了“库仑力与电荷间距离平方成反比”的事实，对于“库仑力与两电荷电量乘积成正比”的结论，学生自然会提出质疑。当教师指出库仑是借助牛顿的万有引力的力学模型而进行类比推理而得到的，那么学生又会树立科学观念意识。库仑扭秤实验仅是验证同种电荷间的排斥力，对于异种电荷间的吸引力，教师又可以介绍库仑借鉴力学单摆模型而类比设计了电摆实验，并依据单摆原理来类比推证异种电荷间的库仑力也与距离平方成反比。［2］这样的史实融入，既可以强化学生的科学观念意识，又可以促进学生形成严谨的科学创新意识。

三、突出实验科学思维，启迪创新智慧

突出实验的科学思维，不仅是物理课程教学的应然要求，也是实施创新教育的重要途径。

（一）重视引导学生尝试实验设计活动。重视实验设计是新课程标准的基本要求，也是有效增强科学探究精神和思维能力的重要手段。如“摩擦力大小与压力关系”的研究实验，学生在初中曾依据二力平衡原理（滑块所受的摩擦力等于弹簧秤拉力）做过了定性实验，学生熟知，能否控制滑块做匀速运动是该实验设计的难点。对此，教学中就可以要求学生重新设计新的实验装置，以绕开这个难点。如果学生能想到“弹簧秤与滑块连接并固定，在滑块下增设一块木板，在抽动木板中，滑块保持静止，从而得到摩擦力等于弹簧秤拉力”的实验方案，这何以不是一种创新性的实验设计?

（二）改教材中的定性实验为定量实验。物理实验改革是物理课程教学改革的重要组成部分，新课标要求教学中不能拘泥于教材内容，改教材的定性实验为定量实验，是根据教学实际情况创造性使用教材的一种探索，有助于科学思维的培养。如“探究安培力”的定性实验，教学中就可以引导学生改为定量研究实验。在实验设计中，对于如何确定安培力的大小，如何研究安培力大小与导体长度、电流大小、磁感应强度大小这三者之间的关系，课题中会出现各种各样的方案，有的可能是某种知识与原理的巧妙应用，有的可能仅是一种符合科学原理但又不便于实际操作的思想性方案，等等，这些都能见证学生的思维与智慧得到一定的激发或启迪。

四、基于科学探究引导探究，促进创新实践

前面所说的在实验教学中引导学生尝试实验设计虽是一种创新实践，但在质和量方面还不能满足创新实践教育的要求，必要的做法是注重引导学生开展课外自主的探究性学习。

（一）利用教材内容的“空白点”开展课外探究。教材由于篇幅限制或编写意图的需要往往留下许多“空白”之处，如果教师能抓住这些“空白点”，会给师生留下了广阔的课外探究空间。如在“测定电源电动势和内阻”实验中，安培表的内接或外接都会给测量结果带来系统误差。教材仅介绍了安培表内接或外接测电阻的系统误差分析方法，其潜在意图就是要求学生能借助测电阻的误差分析方法来分析电动势和内阻的测量误差，这既是教材留下的“空白点”，又是教材在误差分析方法拓展运用方面的“延伸点”。为促进学生的课外创新实践，教学中就可以引导学生分析“电动势和内阻的测量误差原因”并探究消除测量误差的测量手段与方法。在误差分析方面，有的学生可能会依据电路原理并采用数学形式进行演变或推理，也可能有的学生会采用图像方法来对误差进行定性分析。在探究消除系统误差方面，学生可能会想到改进电路，也可能引入某个参数已知的电路元件等。

（二）利用教材实验的“延伸点”模拟科学探究。挖掘高中物理教材实验“延伸点”的衔接，将教材实验进行有效整合，是物理实验探究教学的有效补充和延伸。如学完牛顿运动定律后，引导学生自主探究水平面上“两滑块碰撞是否动量守恒”问题。“动量守恒定律”属于高二下学期学习的选修内容，然而对于现阶段的学生来说，无疑是一种真实的探究创新。在启发引导方面，教师可以提出“你将设计怎样的实验装置”“在重复实验中如何获得相同的初速度”“如何确定碰前初速度和碰后速度大小”“能否依据牛顿运动定律与运动学规律来论证系统动量守恒”等问题，用以启发并促进学生的探究活动。