刍论现行人教版高中物理教材必修1对物理学科核心素养的体现

2019-07-15吴昊张磊邹斌

中学教学参考·理科版 2019年6期

吴昊张磊邹斌

[摘要]物理学科核心素养概念的提出比现行高中物理教材要晚，但是教材中依然有许多方面体现了物理学科核心素养。文章通过梳理高中物理人教版教材必修1和新课标中对物理学科核心素养的体现，指出新课标对物理学科核心素养解读的创新之处，并结合实际情况对培养物理学科核心素养的四个维度提出相应的教学策略。

[关键词]物理学科核心素养;高中物理教材;新课标

[中图分类号] G633.7 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058（2019）17-0046-03

“核心素养”是学生在接受相应学段的教育过程中逐步形成的、必须具备的、能够适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力[1]。按照这个表述，核心素养的本质应该被解读为教育性与获得性的统一、内在性和必要性的统一、稳态性和适用性的统一、社会性和价值性的统一[2]。为落实“立德树人”的根本任務要求，体现物理课程的育人功能，我国的教育工作者在教育教学中已经越来越重视学生核心素养的培养。普通高中物理课程标准（2017年版）中明确提出了物理学科核心素养的概念，物理学科核心素养主要包括“物理观念”、“科学思维”、“科学探究”和“科学态度与责任”等四个方面[3]。

物理学科核心素养的四个维度不是相互割裂的，而是相互依存、互为补充的[4]。物理观念是科学思维和科学探究能力的基础，在物理观念的形成过程中，学生也会自发地发展科学思维和科学探究能力，对其的养成和提高具有促进作用。科学思维的形成过程是对物理观念的深化，学生在对物理模型构建的过程中，同时也发展了学生的科学探究能力，科学思维能力在这个过程中起到承上启下的作用。科学探究是对物理观念和科学思维的具体化，科学探究可以有效培养学生的实际操作能力[5]。而科学态度与责任是在整个解决物理问题的过程中对学生进行道德责任与情感态度的培养。

现行高中物理教材是根据普通高中物理课程标准（实验版）编写的，依据是三维课程目标——知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观[6]。虽然那时还没有核心素养的概念，但是三维目标与核心素养不是替代与被替代的关系，核心素养是对三维目标的深化、继承与发展，现行高中物理教材中依然有对物理学科核心素养的体现。

本文简要总结物理学科核心素养在新课标和人教版高中物理教材必修1（以下简称“必修1”）中的体现，结合具体事例说明新课标中对物理学科核心素养的要求及相关内容的创新，并在论文最后提出培养学生物理学科核心素养的策略。

一、新课标中对物理学科核心素养的体现

基于对物理课程功能的探索，新课标提出了物理学科核心素养的概念，凸显物理课程的育人功能[7]，主要包括“物理观念”等四个方面[8]。新课标除了提出物理学科核心素养的概念外，还对课程结构做了一定的调整。

将新旧两个课程结构做对比，不难发现，新课标中的课程结构增加了选择性必修课程，在课程结构的划分上，新课标中的课程结构也更加具体和系统。在新的课程结构中，必修课程、选择性必修课程和选修课程有明确的学习对象。必修课程为所有高中生所必须学习的课程，选择性必修课程为学生参加高等院校招生录取考试所必须学习的课程，选修课程为学生根据自己的兴趣爱好自主选择学习的课程，从制度上有效解决了学生进入大学后学习基础参差不齐的问题。

在新的课程结构中融合了物理学科核心素养，在进行必修、选择性必修和选修模块的划分时体现了物理学科核心素养的四个维度。必修模块主要培养学生基本的物理观念、建立物理模型的科学思维，在培养学生的科学探究能力的同时，融入了可持续发展的科学态度与责任的培养[9]。选择性必修是在必修课程的基础上继续深化学生对物理观念的理解，逐步深入，注重完善学生的知识系统，进一步加深学生对客观世界的认识。选修课程的主要作用是拓宽学生的视野，在学生掌握基本物理观念的基础上，培养学生的科学态度与责任，完善学生的科学思维，使学生的科学探究能力进一步提高。基于核心素养的这种导向，新课标中的这种课程结构与模块分割的旧课程结构相比，更能培养学生的核心素养。

同时，在新的课程标准中，引入了学业质量水平的概念[10]。将水平分成5个层次，每个层次又对物理学科核心素养的四个维度进行具体分析。结合学生所学习的课程内容，用物理学科核心素养的四个维度来评价学生的学习成果、教师的教学水平。

二、新课标对物理学科核心素养相关内容的创新之处

本次新课标修订的重点是从“三维目标”到“核心素养”[13]。高中物理课程标准（实验版）中，提出了三维课程目标：知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观。这样多维度课程目标的提出，有利于实现物理课程的多维功能，是高中物理课程的一个重要进步。为落实立德树人的根本任务要求，此次课程标准的修订更加重视物理课程的育人功能。将“三维目标”的提法改为“核心素养”，更加凸显三维目标的内涵，更加注重三维目标的落实。“三维目标”与“核心素养”不是替代与被替代的关系，相反的，“核心素养”是“三维目标”的深化与发展。“核心素养”的新课改目标是在“三维目标”的基础上继续进行提炼和融合，将“三维目标”中的“知识与技能”和“过程与方法”整合成“核心素养”的“物理观念”、“科学思维”和“科学探究”，将“情感态度与价值观”提炼为“科学态度与责任”，但是这几个维度又不是单线度的提炼，而是从育人角度进行的有机融合。在学科本位方面，两者呈现一脉相承又螺旋式上升的结构，并构成一个有机融合的整体。

三、教材对物理学科核心素养的体现

高中物理是一门系统性、逻辑性较强的学科[11]，主要培养学生初步物理思维能力和学生对物理规律以及物理抽象知识的理解能力。现行高中物理教材以经典物理学基础知识为主，以培养和提升学生物理思维能力为主要目标。本文从物理学科核心素养的角度出发对人教版必修1中体现物理学科核心素养的四个维度进行分析。

必修1作为学生学习高中物理的第一本教材，从基础的、生活中显而易见的运动问题出发，建立坐标系、描述运动，从而引出力的概念，进而探究牛顿运动定律。在物理觀念层面，学生通过力与运动的学习，可以知道自然界物质的存在形式有两种，一种是看得见、摸得着的物质，另一种是看不见、摸不着的物质。其中，力与运动讨论的是看得见和摸得着的实物。学生在《运动的描述》和《匀变速直线运动》两章的学习中，可以清晰地领悟教材所要传递的运动观：世界上没有绝对静止的物体，运动是绝对的，静止是相对的。描述宏观运动的物理时要选择参考系，参考系选择的不同，物体运动的情况也会不同。牛顿运动定律揭示了宏观物体低速运动的规律。在第三章《相互作用》中，学生可以通过教师的讲解领悟这样的相互作用观：自然界中的相互作用有四种，分别是强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用和引力相互作用。其中引力相互作用存在于自然界一切物体之间，生活中常见的摩擦力的实质是电磁相互作用，强相互作用和弱相互作用只存在于微观世界中。

在科学思维层面，必修1可以接触和学习到的物理观念有：质点、绝对光滑、自由落体运动、匀速直线运动、匀变速直线运动、平抛运动等。将必修1中用到的科学思维方法和教学内容归纳如表1所示。

在科学探究层面，学生要获得科学探究能力主要是通过物理实验来完成，其中包括问题、证据、解释、交流等要素。在必修1中实验主要包括用打点计时器测速度、探究匀变速直线运动的规律、探究自由落体运动的规律、探究求合力的方法、探究加速度与力、质量的关系和探究作用力与反作用力的关系等七个实验。在这七个实验的探究过程中，学生会进行提出科学问题、设计实验过程、测量实验数据（证据）、解释实验结果、交流讨论等训练，学生的科学探究能力在这样的过程中得到升华和提高。

在科学态度与责任层面，必修1中加入了很多物理学史的内容，帮助学生了解物理学发展的历史，体会当时的物理学家们发现概念与规律时所经历的过程，从而培养学生的科学态度与责任[12]。比如，在研究自由落体运动时，教材事先给出了亚里士多德的错误观点，并提到这个观点与人们日常生活中的常识相符，从而激起学生的认知冲突与兴趣，让学生从自己的思想内部想要探究这个问题。之后提出伽利略的论断，并且给出了伽利略通过实验与逻辑推理的方法证明自己论断的正确性，从而推翻亚里士多德的错误观点，为牛顿第一定律的发现做出了贡献。在这个过程中，培养了学生严谨求实、不惧权威的科学态度以及为社会发展做贡献的社会责任等品格意志。

四、教学中培养物理学科核心素养的策略

1.围绕物理核心概念开展教学

对学生物理观念的培养，要求教师在教学中把传授知识转变为使用知识，促使学生理解物理知识的构成和内在联系。例如，教师在讲授“质点”概念时，教材给出的定义是“忽略物体的大小和形状，简化成一个有质量的物质点”，而是否可以简化成“质点”则要根据问题的性质决定。学生对“问题的性质”这一表述可能产生疑问，教师在这时就要给出具体的解释，研究什么样的问题时可以忽略物体的形状和大小，而研究什么样的问题时又不能忽略，这里教师应该强调研究问题时可以忽略物体的形状和大小与物体本身的大小并无关系，而与研究的问题有关系。这样，教师围绕物理核心概念的本质去讲，和学生探讨不同情况发生的原因，能使学生透过现象看本质。

2.给予学生独立思考的空间

科学思维是培养学生核心素养的重要一环。教师在课堂教学中，不能一味地讲解知识，而是要引导学生通过自己的思考去发现知识、领悟知识。教师可以通过实验的方式，让学生通过自己动手操作，观察实验现象，推理产生这种现象的原因。例如，在学习牛顿第二定律的实验探究中，教材直接从学生的日常生活经验出发给出加速度的大小与物体所受的力和物体的质量有关系，从而让学生去探究加速度与质量和力有什么定量关系。教师可以从一个全新的角度出发引导学生理解牛顿第二定律。教师在讲解牛顿第一定律时会告诉学生，一个静止的物体会保持静止，而有恒定速度的物体会一直以该速度运动，除非它受到外力作用。那么这就很自然地引出了一个问题，力是如何影响速度的，这就是牛顿第二定律告诉我们的。教师通过这样的引导就让学生把新知识与原有知识建立了联系，使学生可以在原有知识的基础上进一步思考。

3.创设情境，加强引导，培养学生的科学探究能力

无论学科核心素养是什么，都 “不是直接由教师教出来的，而是在问题情境中借助问题解决的实践培育起来的[14]。培养学生的科学探究能力作为培养学生核心素养的一个环节，重在培养学生的动手操作能力与探究性思维。教师要结合学生的实际情况，了解学生的知识水平和基本能力，尽可能地站在学生的角度去思考，了解学生的思维方式，只有这样，教师才能做到具体情况具体分析，对学生进行有针对性的教学，在具体的教学过程中对学生进行有针对性的引导。例如，在“超重与失重”的教学中，教师可以创设这样的情境引入：在塑料瓶上戳一个小孔，用手堵住，往里面注超过小孔的水，松手看小孔会不会有水流出;而当让塑料瓶做自由落体运动时再看会不会有水流出。创设这样的情境自然可以引出“超重与失重”的概念，这样的操作对学生继续探究问题有很大的帮助。

4.充分运用物理学史，联系学生实际生活

物理学的发展历史体现了科学态度与责任，教师在教学的过程中可以结合物理学史对学生进行科学态度与责任的教育[15]。例如，教师在讲解“牛顿第一定律”时，应先从亚里士多德的错误观点入手，向学生讲解当时亚里士多德的出发点，亚里士多德的观点与人们的日常经验是相符的——力是维持物体运动的原因。虽然，今天我们知道亚里士多德的观点是错误的，但是对于当时亚里士多德所处的时代来讲，亚里士多德能提出力与物体的运动有关已经是一大进步。随着时代的发展，不断有人质疑亚里士多德的观点，但一直缺乏科学的论证。伽利略的贡献在于，首先发现了阻力在物体运动过程中的作用，之所以得出的结论与生活中的直观现象不符，是因为生活中没有不存在阻力的情况。教师通过这种对牛顿第一定律发现过程的讲解，有利于培养学生对物理学发展历史的兴趣，培养学生实事求是、勇于探索真知的科学态度与责任。

[ 参考文獻 ]

[1] 核心素养研究课题组. 中国学生发展核心素养[J]. 中国教育学刊， 2016（10）：1-3.

[2] 唐智松，徐竹君，杨士连.“核心素养”概念的混沌与厘定[J].课程·教材·教法，2018（8）：106-113.

[3] 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.

[4] 郭玉英.从三维课程目标到物理核心素养[J].物理教学， 2017（11）：2-4+8.

[5] 胡卫平.物理学科核心素养的内涵与表现[J].中学物理教学参考，2017（15）：1-3.

[6] 陈胜.高中物理新课程教学评价的探索实践[J].中学物理教学参考， 2008（Z1）：8-10.

[7] 《基础教育课程》编辑部.为国富民强培养物理人才：访普通高中物理课程标准修订组负责人廖伯琴[J].基础教育课程，2018（Z1）：51-55.

[8] 倪亚清.浅谈基于数字化实验系统的实验教学对提升物理学科核心素养的作用[J].物理教学， 2017（12）：23-24.

[9] 张连之.研读不同版本教材提升学生核心素养：以“磁场对运动电荷的作用”一课为例[J]. 物理之友， 2017（12）：21-23+26.

[10] 陈瑞生.学业测评理论研究的新趋势：凸显育人为本[J].课程·教材·教法， 2014（2）：39-46.

[11] 陈玉振.如何培养高中物理教学中解题能力[J]. 青春岁月， 2012（12）：305.