基于新课标优化中学物理教学

2024-01-05北京师范大学物理学系李春密刘佳琪

新课程教学(电子版) 2023年20期

北京师范大学物理学系李春密刘佳琪

为全面贯彻党的教育方针、落实立德树人根本任务，进一步回答“培养什么人、怎样培养人、为谁培养人”的时代问题，优化学校教育蓝图，2022年4月，教育部颁布《义务教育物理课程标准（2022年版）》（以下简称“2022年版《课标》”），从有理想、有本领、有担当三个方面明确了培养义务教育阶段时代新人的具体要求，修订了义务教育物理课程的课程目标，优化了课程内容，研制了学业质量标准，并对新课程的实施给出了细致具体的指导建议。为有效落实课标要求，将发展学生核心素养落到实处，本文结合2022年版《课标》中课程实施的教学建议，提出对优化中学物理教学的思考，以为一线教师更好地理解新课标内涵，有效开展物理教学提供参考。

一、围绕学生核心素养的发展设计教学目标

以素养为导向的教学要求学生形成能应对新问题、新挑战的能力和品格，这就需要实现从知识教学目标向核心素养教学目标的转化。教师应围绕物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任四个方面来设计和整合教学目标。

（一）设计核心素养教学目标的方法

图1为教学目标的分析梳理图。在梳理核心素养教学目标时，教师要充分挖掘物理课程内容对促进学生核心素养发展的功能和价值，从对课标的分析、教材的分析、内容的分析、学业要求的分析入手，结合学生学情，制定明确、具体、可操作的教学目标。

图1 教学目标分析梳理图

课标是制定教学目标的基础和指导。教师首先要仔细研读课程内容下的各级主题要求。通过一、二级主题把握课程内容的结构和关联，防止教学目标碎片化。通过三级主题要求，分析课程内容的育人价值，设计具体的核心素养目标。事实上，每一个二级主题下的三级主题之间都具有相同的内在逻辑结构，遵循“现象—本质—规律—应用”的规律。以初中阶段的“声学”为例，首先通过大量的生活情境认识声现象；接着通过振动发声探寻声音产生的本质，并进一步发现其传播条件；为区分和鉴别形形色色的声音，讨论声音的特性；最后推广到声音的应用，了解现代技术中声学知识的应用和噪声的危害及控制方法。

教材是教学内容的重要载体，是实施教学的重要依据。通过教材和教学内容分析，教师可以确定教学内容中蕴含的培养学生核心素养的潜在价值。教师要充分关注教材中的情境、问题、活动、实验等，挖掘出促进物理观念形成，培养科学思维、科学探究能力，有充分育人价值的教学资源，以此为基础生成相应的教学目标。

此外，学业要求刻画了学生在学完每一个一级主题后应该达成的学业成就，是按照物理核心素养的维度组织编写的。教师可以结合学业要求的不同维度和细分内容，理解每个一级主题的具体教学指向，并将其分解到各课时之中，基于学情，制定合适的教学目标。

（二）核心素养教学目标的设计案例

选取初中“运动和相互作用”主题，“机械运动和力”这一二级主题下有关力的概念和弹力、重力、摩擦力几种力的基本形式的教学内容，组成一个教学单元。核心知识目标是探寻力的本质、种类及相关规律。对应课程标准中三级主题2.2.3和2.2.4。

课标对此部分既提出了相应的知识内容要求，同时给出了通过实验探究的方式来完成此部分学习的建议。结合相关教学内容，从核心素养的角度来看，“力”“弹力”等基本概念是对物体间相关作用的基本认识，是建立运动与相互作用观念的基础。“物体间力的作用是相互的”，是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律和相互关系的认识，伴随着对学生分析综合、推理论证等科学思维的培养。最后，认识各类力的过程充满了科学探究，如探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关等。通过学习，学生能从物理学的视角认识力，体会物理学与生活的密切联系，逐步发展科学态度与责任。

在教学中，教师要帮助学生理解“为什么要引入‘力’的概念”这一根本问题，通过情境设置，如推门、擦黑板、弹簧压缩等，带领学生从不同现象中提炼出这些现象的共性、本质，通过实验探究总结相应规律。

结合课程标准、教材、教学内容和内容要求分析，此部分的教学目标可以包括以下内容：认识日常生活中常见的几种力，认识力的本质就是其作用的相互性，初步形成运动与相互作用观念（物理观念）；通过对力的相关规律的探究，学会推理论证的研究方法，具有初步的分析归纳能力，能运用规律分析简单的实际问题并获得结论（科学思维、科学探究）；体会物理学与生活的密切联系，初步认识科学技术对社会发展和人类生活的影响，培养应用所学知识为社会服务的意识（科学态度与责任）等。

二、实施多样化教学，灵活运用多种教学方式

多样化的教学方式有助于提高学生的学习效果和学习动力，满足学生个性化的学习需求。物理教学应发挥不同教学方式的独特育人功能。教师要依据学情和教学内容，充分开发和利用教学资源，灵活选用多种教学方式，创造性地开展教学。2022年版《课标》倡导情境化教学，突出问题教学，强调“做中学”“用中学”，注重合理运用信息技术。

（一）倡导情境化教学

情境是“从生活走向物理、从物理走向社会”的桥梁。真实有意义的物理情境与教学内容有紧密的相关性，能帮助学生将抽象的概念和规律与实际生活相联系，更好地理解知识的实际应用价值，发展解决实际问题的能力，培养物理学习的兴趣。

学生基于生活和已有知识，积累了大量的生活经验。教师要注意挖掘学生的前概念，用好经验情境。例如：“同样体积的铝块和铁块，铁块更重”“同样体积的水和油，油比水轻”。教师可以此为基础引导学生提炼共同特点，引入密度的概念。在创设情境时，要突出问题导向，例如，在速度教学时，提出“如何判断汽车和火车哪个速度更快？”的问题，引发学生思考并自主提出解决问题的方案。在情境选择上，教师既可以选择真实且学生熟悉的生活情境，如光现象教学中的倒影、彩虹、筷子弯折等，展示物理和现实世界的密切联系，也可以选择与学生认知产生冲突、有新奇现象的情境，如摩擦力教学中的“拉书挑战”情境，激发学生的学习兴趣和探求真理的欲望。

2022年版《课标》在课程内容中增设了“情境素材建议”，部分“样例”和“活动建议”也以情境为载体，提供了丰富的实践情境、生活情境、社会情境、自然情境、科技与生产情境、物理学史情境等情境素材。教师在教学实践中，要充分利用好课标提供的情境素材资源，同时结合当地特色合理选择和创造情境素材，发挥好情境的育人功能。

（二）突出问题教学

问题教学以问题为主线，让学生围绕问题展开知识的建构过程，在问题情境中探索和发现知识，发展高层次的思维技能，锻炼问题解决和主动学习的意识和能力。这里的问题指的是有价值的“真问题”，而非简单的对与错的问题。教师要从提问的角度引导学生关心日常生活、工程实践和社会发展，关心实际情境，提出具有挑战性和启发性，有探究意义的问题。

在问题的提出上，教师可以核心问题引领整个单元教学。比如，在“光现象”教学中，提出“如何矫正视力”这一与学生生活有密切联系的核心问题。在教学中引导学生将核心问题进一步拆分成“人眼如何看到光”“光是如何传播的”“光在透镜中的传播规律是怎样的”“眼睛的结构和眼镜的原理是什么”等子问题，以问题链串联起整个单元的核心知识，让学生在问题解决的过程中建构相关知识体系。教师也可以基于问题构建小单元的教学，比如，在“压强”与“液体压强”教学中，教师可以提出“汽车落水时如何自救”的问题，引导学生通过学习，提出使用破窗锤、待车内灌满水使内外液体压强平衡时打开车门等方法来解决问题，培养学生解决问题、学以致用的能力。

在解决问题的过程中，教师要注意引导学生清晰地表达自己的观点，鼓励学生进行交流与合作，帮助学生养成良好的思维习惯，做到概念清楚、研究对象明确、思维有逻辑、结论有依据。

（三）强调“做中学”“用中学”

新课程改革高度重视学生的实践能力，致力于促进学生知识学习方式的转变，以实现学生知识学习与实践能力发展之间的融合。活动是核心素养的发展渠道。教师在教学中要善于组织以理解和应用为基础、具备探究性和实践性的学习活动，将其有机融合在学生的学习过程中。在课前，教师可以组织学生收集多种多样的信息，开展前期调研；课堂上，要充分利用好演示实验和学生实验，以汇报展示、讨论交流的方式组织学生学习；在课后，可让学生结合所学内容，研究一些小课题或制造一些小模型、小用具等。

例如，在讲解“凸透镜成像的规律”时，教师可以为学生提供凸透镜，让学生将透镜放在离眼睛不同的距离处观察书本上的字、窗外的景色，引导学生在实际情境中发现和提出问题。为了解决“像的虚实、大小、正倒和什么条件有关”的问题，学生就需要实际动手操作实验探究凸透镜的成像规律。在学生得到结论后，教师可以让学生列举生活中凸透镜成像规律的应用实例，并引导学生运用发现的规律分析各类情境下凸透镜成像的特点。在做中学和用中学的过程中，实现知识的建构和应用。在课后，教师也可以组织学生制作简易望远镜、水制放大镜等，进一步培养学生的动手实践能力。

需要强调的是，2022年版《课标》在课程内容的每个主题下都提供了丰富的“示例”和“活动建议”，包含实验、查阅资料、实物考察、信息调研、模型或用具制作等多种类型的活动，为教师设计教学活动提供了有价值的参考。教师也可以根据教学实际情况，自主开发能激发学生兴趣、有效服务于教学的特色活动。

（四）注重合理运用信息技术

当今世界科技信息技术发展日新月异。信息技术的创新为学生提供了更好的学习机会和学习资源，也为教师创新教学方式、提升教学效率提供了帮助。教师要充分发挥信息技术的优势，将其有效融入物理教学，引导学生在物理学习中应用信息技术，提升运用信息技术的能力，以更好地适应信息时代的要求。

首先，教师可以利用信息技术丰富学生的学习体验。多媒体教学资源，如视频、动画和音频等为学生提供了多样化的学习材料，增加了学习的趣味性。虚拟现实、增强现实、模拟实验和互动学习工具等技术能突破常规实验仪器的局限，为学生身临其境地进行学习提供了更多可能。例如，教师可以在课堂上播放太空实验的视频，也可以利用虚拟仿真实验室带领学生模拟实验条件严苛或实验器材不易得的实验。例如，模拟微观尺度的实验，如研究原子结构、分子运动等。

其次，教师可以利用信息技术实现教学的优化。例如，运用摄像技术放大实验细节，放慢实验速度，使学生能观察到不易观察的现象，如水沸腾时气泡随时间发生的变化等。再如，在实验中引入传感器，会有效增加数据的数量和准确性，数据处理过程也更容易。教师也可以利用GeoGebra，Algodoo等模拟软件制作动画和视频，如声波的振动和传播等，帮助学生理解现象背后的物理机制。

此外，信息技术还可以为教师提供及时的评价反馈。教师可以利用平板电脑、“勾勾教学”平台等，实时收集学生学习的反馈信息并进行分析，根据学生的学习情况随时调整教学。

三、提升质量，确保物理课程实践活动有效实施

新时代国家对于复合型创新人才的需求日益增加。为顺应人才培养的需要，2022年版《课标》积极推动育人方式的变革，力求在基于实践、通过实践、为了实践的过程中开展学习，突出物理课程的实践性。倡导以物理学家探索物理世界的方式学习物理，切实发挥物理实验的育人功能；推动学科交叉融合，组织开展跨学科实践。一线教师要从规范实验教学和有效实施跨学科实践活动两方面提升物理课程实践活动的教学质量。

（一）规范实验教学

物理学是一门以实验为基础的自然科学。实验教学对于学生物理核心素养的提升有着举足轻重的作用。义务教育物理课程阶段的实验可分为演示实验、测量类实验和探究类实验。演示实验由教师示范规范操作，可以帮助学生建立和理解概念、发现和认识规律，了解常见的实验原理和方法。测量类实验既可以帮助学生加深对物理概念和规律的认识，也能让学生经历理解实验原理、安全完成实验操作、获取和处理数据的完整过程。探究类实验则帮助学生在“问题—证据—解释—交流”的科学探究过程中发展科学探究素养。教师要立足于各类实验的特点，采用不同的教学方式，充分发挥不同种类实验的独特育人价值。

在实验教学过程中，教师首先要注意突出教学重点，引导学生明确观察对象、着重观察重点现象，发现问题、提出问题、合理猜想。如在演示实验“光的折射现象及特点”中，光在玻璃砖和空气的交界面既会发生反射也会发生折射，教师要带领学生结合已经学习的光的反射规律解释实验中伴随的反射现象，再着重引导学生观察光线在介质交界面处发生的偏折情况，引导学生进一步探究光的折射规律。

其次，教师要关注对学生设计实验方案、收集证据、基于证据解释问题和评估反思的能力的培养。教师要在确保安全的前提下大胆放手，鼓励学生自己设计实验方案、改进和自制实验器材。例如，在探究实验“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验教学中，可以先让学生小组讨论设计实验方案并进行初步尝试。学生会在实验过程中发现难以实现“保持物块匀速运动”。对此，教师要进一步组织学生思考如何实现物块相对于不同接触面做缓慢匀速运动，以保证弹簧测力计示数等于物理块所受滑动摩擦力的大小，对实验做出改进，以使学生感受探究的乐趣，发展探究能力。

此外，教师要善于使用生活化的实验器材，选择生活化的实验情境。例如：在探究杠杆的平衡条件时，可在杠杆两侧悬吊学生常见的物体使杠杆平衡；在学习功率时，可以让学生比较班级内不同同学举哑铃的功率等。在课后，教师也可基于学生兴趣开展相应的拓展实验，如用弹簧或橡皮筋制作简易测力计等。

（二）有效实施跨学科实践活动

解决现实生活中的问题，往往需要学生跨学科应用知识、动手操作来完成。跨学科实践活动打破了学科壁垒，对教师的教学提出了新的挑战。物理学科的跨学科实践活动是以物理学大观念为主体，借助物理学科与其他学科间的共通性概念开展的教学活动。教师既要立足于物理课程内容，又要勇于跨出物理学科，选择具有综合性、实践性、开放性的现实问题进行研究。活动的形式既可以探究实际问题，也可以是制作模型、用具等产品。教师要和学生一起从多角度观察、分析问题，制订解决问题的行动方案。

在课题选择上，教师可以结合当地特点，围绕现实生活和社会发展的热点问题，从多学科角度观察、思考和分析问题，挖掘、选取有教育意义的素材，将其改造成跨学科实践的问题或任务。例如，能量是一个典型的跨学科大概念。教师可以“能源的转换与利用”为主题组织实践活动，讨论能源转换与利用的形式、对环境的影响，调查当地能源利用的现状，并对当地能源利用提出相应的改进建议。在这一过程中，学生需要建构“能量”主题的知识体系，了解能量、能量的转化和转移、几种典型的能量存在形式，体会能量转化和守恒的思想，同时也需要了解地理学、环境科学、可持续发展等相关知识，充分体现了学科间的协作与综合。

在实践活动的组织过程中，教师要引导学生将跨学科实践课题拆解为若干驱动性任务，转化为可操作的教学设计和实施方案。例如，在浮力知识下，可以结合工程学和国防知识，设计“自制潜水艇”的跨学科实践活动。为了完成这一任务，学生需要回答“为什么潜水艇可以漂浮在水面上”“潜水艇在水下是否受到浮力”“潜水艇是如何实现浮沉的”等一系列问题。在问题的驱动下，学生需要通过学习认识浮力、了解浮力大小的影响因素、知道阿基米德原理、了解物体的浮沉条件，为产品的制作提供理论基础。在完成理论建构后，学生可以依次进行设计、制作、测试、修改和完善，最终完成简易作品的制作。

在活动成果的展示上，注重通过多种物化形式来呈现成果，如设计作品、制作模型和撰写报告等。教师要引导学生充分交流、总结和反思。可根据成果的形式，组织开展成果展览、报告会、研讨会等多种方式的交流活动。教师要对学生的成果做出适当评价，以促进学生实践能力的发展。