核心素养视域下的物理教学

核心素养视域下的物理教学(浙江师大2017.11.05)浙江省义乌中学吴加澍5/8/20241核心素养视域下的物理教学核心素养视域下的物理教学◆核心素养的提出◆核心素养的内涵◆物理教学的应对5/8/20242核心素养视域下的物理教学核心素养的提出●顺应国际教育发展的潮流知识导向能力导向素养导向国力竞争往往发轫于教育竞争。不同国家或地区都在探索：21世纪培养的学生应具备哪些最核心的知识、能力与情感态度，才能够在满足个人自我实现需要的同时推动社会发展?◎五大支柱说

——教科文组织学会求知、学会做事、学会共处、学会发展、学会改变。◎关键能力说

——经合组织母语、外语、数学与科学技术素养、信息素养、学习能力、公民与社会素养、创业精神、艺术素养。◎八大素养说

——欧盟人与工具(能互动地使用工具);人与社会(能在异质群体中进行互动)；人与自我(能自律自主地行动)。5/8/20243核心素养视域下的物理教学核心素养的提出●深化我国课程改革的诉求经过多年教育改革，素质教育成效显著，但与立德树人的要求还存在一定差距，主要表现在重智轻德，单纯追求分数和升学率，学生的社会责任感、创新精神和实践能力较为薄弱等。

“知识为本”

“以人为本”

构建核心素养体系便是试图从顶层设计上解决这些难题。(2.0转型升级版)双基目标三维目标核心素养(1.0初级版)(3.0聚焦强化版)从双基到三维目标再到核心素养，既有融合更有超越。作为核心素养主要构成的关键能力和必备品格，实际上是三维目标的提炼和整合。上述变迁并非是政策风潮的权宜转向，而是教育本质的全面回归，在根本上体现了从知识本位到以人为本的转变。万变不离其宗5/8/20244核心素养视域下的物理教学全面发展的人文化基础自主发展社会参与人文底蕴科学精神学会学习健康生活责任担当实践创新人文积淀人文情怀审美情趣理性思维批判质疑勇于探究乐学善学勤于反思信息意识珍爱生命健全人格自我管理社会责任国家认同国际理解劳动意识问题解决技术应用核心素养的内涵

学生发展核心素养，主要是指学生应具备的，能够适应个人终生发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。●中国学生发展核心素养体系5/8/20245核心素养视域下的物理教学科学本质科学态度社会责任STSE……问题证据解释合作与交流模型建构科学推理科学论证质疑创新物质观运动观相互作用观能量观●物理学科核心素养物理观念科学思维科学探究科学态度与责任核心素养的内涵5/8/20246核心素养视域下的物理教学●高中物理课程结构核心素养的内涵必修1（2学分）机械运动与物理模型；相互作用与运动规律；机械能及其守恒定律必修2（2学分）静电场，电路及其应用，能源与可持续发展选修1-1（2学分）曲线运动与万有引力定律，动量与动量守恒定律，机械振动与机械波选修1-2（2学分）磁场，电磁感应及其应用，电磁振荡与电磁波，传感器选修1-3（2学分）固体、液体和气体，热力学定律，光及其应用，原子与原子核选修2-1（2学分）物理学与社会发展选修2-3（2学分）

物理学发展前沿选修2-2（2学分）物理学与技术应用必修课程选修Ⅱ课程选修Ⅰ课程合格考试等级考试自主开设5/8/20247核心素养视域下的物理教学物理教学的应对◎义乌中学物理教学优化策略(“四句话”)重视演示实验强调教的过程突出教师思维教师预设变式开发学生实验关注学的过程激发学生思维学生生成变式教学*实验为基础*过程为主线*思维为中心*变式为手段◎雷树人:《试论我国中学物理教学的传统》（1982年7月）*重视基本概念和规律教学*加强演示和学生实验*强调理论联系实际*重视培养学生的能力这些传统还值得坚守吗？这些策略还能够适用吗？物理学科核心素养物理教学优良传统创新传承自废武功●回归本源●回归常识5/8/20248核心素养视域下的物理教学◆why

(为何)◆what

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从“物理教学”走向“物理教育”◆how

(如何)从“学术形态”走向“教育形态”

从“知识重现”走向“知识重演”课程内容的转型教学方式的转型教育观念的转型物理教学的三个基本问题物理教学的应对5/8/20249核心素养视域下的物理教学为提高学生的科学素养而教从物理教学走向物理教育

◎我的角色定位：◎我对“物理有什么用”的回答：我是教物理的我是教人学物理的我是用物理教人的物理是有用的物理也是无用的学物理最终是用的▲把人类社会积累的知识转化为学生的个体知识和观念;▲把前人从事智力活动的思想、方法转化为学生的认识能力和思维方式;▲把蕴含在知识载体中的观念、态度转化为学生的行为准则。——实现三个转化为发展学生的核心素养而教物理观念科学思维科学态度与责任●物理教学的价值科学探究5/8/202410核心素养视域下的物理教学◎每课必问的问题：“我为什么要上这堂课？它的价值究竟在哪里?”或者问:“这堂课除了知识之外，还能让学生得到些什么?”●物理教学的转型这就要求我们在开展物理知识教学的同时，将物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任等物理核心素养，化大为小、变虚为实，自始至终贯穿在教学活动之中，从而使物理教学过程成为学生核心素养的形成过程。我们要关注物理知识的文化取向，开发物理知识的育人价值，从传统的以知识为本的物理教学，走向以核心素养为主的物理教育。◎陈佳洱院士说过：

物理学不只是图表和数据，它能带给你很多更珍贵的东西：一种理性的思维方式、人生的哲学和人生的道路。从物理教学走向物理教育5/8/202411核心素养视域下的物理教学【例】牛顿第三定律

◎以知识为本位的教学⑴教师列举实例，说明物体间的作用是相互的；⑵演示两个弹簧秤对拉实验，讲解相互作用力的大小、方向关系；⑶总结得出牛顿第三定律。评析这样的教学有什么问题？问题1：单靠老师的讲授，缺失学习者的主动参与和建构，即使对所学的知识，学生也是难以深入理解、切实掌握的；问题2：这种一步到位的教法，更是有悖于科学的本质（科学讲究证据，科学总是试图确定和避免偏见）。若长此以往，将使学生对科学形成错误的认知，认为科学发现总是一帆风顺的；甚至会以偏概全，有碍科学思维的培养。从物理教学走向物理教育5/8/202412核心素养视域下的物理教学磁铁导线【例】牛顿第三定律

◎核心素养导向的教学㈠物体作用的相互性【实验观察】①③④⑤【分析归纳】螺旋桨空气物块水同学甲同学乙无论是不同种类的物体（固体、液体、气体等），还是不同性质的力（重力、弹力、摩擦力、电磁力等），两个物体之间的作用总是相互的。②汽车路面磁铁导线这样教学的意图何在？——不仅加深对知识的理解，更有助于物理观念的形成。从物理教学走向物理教育5/8/202413核心素养视域下的物理教学㈡相互作用力的关系【猜想假设】【实验探究】学生提出：一对相互作用力的方向相反，大小可能相同。学生设计方案，交流后决定用两只弹簧秤对拉进行研究；学生分组实验并进行交流，多数学生是将弹簧秤水平放置的，也有学生补充，他们还做了弹簧秤竖直或斜向摆放的实验，结果两个力的大小都是相等的。老师肯定了他们的做法。交流中还有学生报告，他们实验时发现两只弹簧秤读数并不相等，即使将弹簧秤重新调零也是如此。教师请学生分析这种“反常”现象，并提出相应的实验改进方法。至此可以得出结论了吗？学生指出上述实验都是物体处于平衡状态下做的，他们试图做非平衡状态（如加速运动）时的实验，但读数困难。教师采用传感器演示，发现相互作用关系与运动状态无关。【归纳结论】学生尝试总结规律，并进行交流……针对两只读数不准的弹簧秤,学生提出用第三只弹簧秤“等效替代”方案，经实际操作果然解决了问题。老师对学生创见表示高度赞赏。多种方案收集信息获取证据坚持实事求是彰显科学态度质疑、批判创造性见解强化证据意识体会科学本质分析、论证准确表述结果从物理教学走向物理教育5/8/202414核心素养视域下的物理教学◆why

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(如何)从“学术形态”走向“教育形态”

从“知识重现”走向“知识重演”物理教学的三个基本问题物理教学的应对5/8/202415核心素养视域下的物理教学●部分教师的疑惑:牛一律就是牛二律a=0时的特例，还有必要专门用一节课上吗？机械能守恒定律能做的题用动能定理都能做，机械能守恒定律不能做的题动能定理也能做，那机械能守恒定律不是可以被替代了吗？学生已经学过自由落体运动及相关知识，为什么还要学《伽利略对自由落体运动的研究》？

评析：上述疑虑的产生，都是以狭隘的知识观，甚至单纯从解题的角度去权衡知识的价值的。——什么知识最有价值?“生有涯而知无涯”。今天看来，最有价值的知识，是能化为智慧、化为能力、化为品格的知识，或者说是能促进学生核心素养发展的知识。从学术形态走向教育形态

启示：对于物理教师来说，不仅要有丰富的物理学科知识，还需具备关于知识的知识。可有可无●斯宾塞的百年课程难题多此一举小题大做感受科学方法精华加深科学本质理解牛顿运动定律基石物理学的真正开端树立能量守恒观念拓展分析问题思路5/8/202416核心素养视域下的物理教学“量子物理是现代文明的基础，可是很少人真懂，因为我们受经典物理的观念影响太深。让你的宝宝早点熟悉量子物理的观念吧，未来属于他们！”

——朱清时院士的推荐语Facebook创始人马克·扎克伯格在“脸书”上晒出的一张照片他说:“我希望教给她的是一种好奇心，世界上很多东西不是显而易见的，我希望她能够自己去探索。”

观念好奇心从学术形态走向教育形态5/8/202417核心素养视域下的物理教学●文化取向下的物理知识观相应地，物理知识也有着两种形态：一种是外显的学术形态,另一种是内隐的教育形态。学术形态教育形态学术形态对应的是知识的表层意义，即对物理世界的描述或解释；教育形态揭示的是知识的深层意义，即蕴含在知识背后的思维方式和价值取向。对于教学范畴内的物理，有着作为科学的物理和作为教育的物理的两重性。从学术形态走向教育形态广义备课5/8/202418核心素养视域下的物理教学从学术形态走向教育形态●学会广义备课备课是教师对教材的“二次开发”，而不是简单地照搬套用。教师的智慧就在于把学科知识激活，让学科内在的生命能量与价值显现出来。我们提倡广义备课，就是要将备课的标准，从单纯的以学科知识体系为依据，转向以培育核心素养为依据的路径上来，使物理教学从知识的学术形态拓深到教育形态中去，充分发挥物理学科的育人价值。一度消化：教师让自己弄懂弄透二度消化：如何让学生弄懂弄透——学术思维——教学思维二度消化能力——教师的学科教学知识（PCK）◎杜威：

“尽管科学家和教师都掌握学科知识，但二者的学科知识是不一样的，教师必须把学科知识心理学化，以便让学生能够理解。”◎知识的二度消化：◎教材的二次开发：5/8/202419核心素养视域下的物理教学从学术形态走向教育形态【例1】法拉第发现电磁感应现象●电磁感应的现象●电磁感应的条件●电磁感应的规律●猜想假设、实验探究的科学方法●锲而不舍、十年磨一剑的科学精神●电磁互变、世界多样统一的科学观念学术形态教育形态

如此简单的现象，何以花费十年时间？●学会广义备课5/8/202420核心素养视域下的物理教学“奥妙的自然现象后面必然有优美的数学结构；美轮美奂的数学结构必然有自然的对应。”——丘成桐●学会广义备课【例2】开普勒第三定律

所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。k=a3T2思考：除了陈述知识之外，是否还可让学生——*领略物理规律的简约之美*体会科学发现的艰难之旅29.469.539土星11.865.20木星1.881.524火星

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I.000地球0.615O.723金星0.24O.387水星

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T20.0580.0580.3780.3781.0001.0003.543.54140.61140.66867.93867.89开普勒是怎样想到的？它将时间与空间的关系表达得如此准确且简洁

《宇宙和谐论》从学术形态走向教育形态5/8/202421核心素养视域下的物理教学●学会广义备课光电效应实验规律经典的电磁理论爱因斯坦光子理论（遇到疑难）（圆满解释）理论解释光的粒子性正确认识科学本质模型建构科学论证转变观念敢于创新基于证据大胆质疑科学探究获取证据——“顺藤摸瓜”教材的知识序核心素养因子【例3】光的粒子性（瓜果丰硕）（藤枝壮实）◎备课方式从学术形态走向教育形态5/8/202422核心素养视域下的物理教学◆why

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(如何)从“学术形态”走向“教育形态”

从“知识重现”走向“知识重演”物理教学的三个基本问题物理教学的应对5/8/202423核心素养视域下的物理教学●从学生的“难题”说起f=?mS、t【例1】省会考题：把两支笔杆并在一起构成一条狭缝，使狭缝距离图甲约30cm,并与图中的横线平行，眼睛紧靠狭缝，你看到的图样将是下列各图中的()甲BCDA【例2】课外活动:估测自行车阻力f=?t22Smmaf==◎反思：我们的学生究竟缺什么?◎原因：物理教学远离了物理学的源头!学生缺的是实践意识学生缺的是建模能力从知识重现走向知识重演5/8/202424核心素养视域下的物理教学●杨振宁指出——从知识重现走向知识重演很多学生在物理学习中形成一种印象，以为物理学就是一些演算。演算是物理学的一部分，但不是最重要的部分，物理学最重要的部分是与现象有关的。●两种教学方式实际问题物理问题分析现象构建模型数学问题选用规律布列方程解决问题推导演算求解作答◎从中间教起(精粮细作）◎从开头教起(粗粮细作）——教的是结论，学到的是技巧——教的是思维，收获的是智慧学科知识学科活动(重演知识发生过程)学科素养绝大部分物理学是从现象中来的，现象是物理学的根源。知识重现知识重演5/8/202425核心素养视域下的物理教学●“生物重演律”的启示【教学重演律】教学过程人类认识历程的重演真知未知【生物重演律】胚胎发育物种进化历程的重演

成熟体种细胞◎波利亚:“在教一个科学的分支(或一个理论、一个概念)时,我们应该让孩子重蹈人类思想发展中的那种最关键的步子……”教学发生学原理◎教学指导思想——让学生重演物理知识的发生过程在教师的指导下，让学生去揭示并感受物理知识发生的原因、物理知识形成的经过、以及物理知识发展的方向，并籍此培育学生的物理核心素养。从知识重现走向知识重演5/8/202426核心素养视域下的物理教学书本知识具有不可教性，不能直接进行传授，而需要让学习者经历一个复杂的过程，即知识的还原与下沉、经验与探究、反思与上浮的过程。

书本知识

经验与探究还原与下沉反思与上浮个人知识教师最该做的并不是急于将知识直接交给学生，而是要引导学生回溯到它创生时的原始状态，让他们去经历知识的发生过程，从中理解知识的本质，建构知识的意义。◎杜威的观点——◎教师的作用——●“U型学习规律”的体现*还原与下沉：将知识具象化、表征化，还原为学生的“经验”*经验与探究：对知识进行自我加工（理解、对话、体验、探究）*反思与上浮：对知识进行个性化理解、自我建构并获得知识意义解构建构从知识重现走向知识重演5/8/202427核心素养视域下的物理教学应用示教仪器，教师演示讲解【例1】电能的输送◎有意义的学习活动总是凭借一定的教学情境来实施的，学生对知识的感悟、乃至素养的提升也只有在与情境的互动中才能达成。实验演示：解释原理：……②高压输电——灯泡正常发光①直接输电——灯泡发光暗淡“去情境化”“去问题化”情境问题探究结论以情境引问题以问题导探究以探究促真知值得提倡的教学路径是——从知识重现走向知识重演5/8/202428核心素养视域下的物理教学创设问题情境，引导学生探究*观察：讲台上的小灯泡A接入电源，正常发光。*问题：怎样使置于教室最后排的小灯泡B发光？*观察：用一卷细径导线将灯泡B接入学生电源，亮度很暗。*问题：为什么远处的灯泡发光暗淡？你有什么解决方案？*观察：换一卷较粗的导线将灯泡B接入电源，亮度增加。*问题：除了减少输电线的电阻，还有什么解决方法？怎样减少输电线的电流？A*观察：依次接入升压变压器和降压变压器，灯泡B正常发光。B实验为载体,问题为核心学生思维深入递进【例1】电能的输送从知识重现走向知识重演5/8/202429核心素养视域下的物理教学【例2】曲线运动的速度方向砂轮溅出的火星；雨伞甩出的水滴……质点在某一点的速度，沿曲线在该点的切线方向。

评析：通过现象观察进而得出结论，看起来似乎顺理成章；但是如何从现象得到结论，中间有着一段极具教育价值的过程，这种教学显然将其轻易地“短路”了。从知识重现走向知识重演观察现象得出结论?5/8/202430核心素养视域下的物理教学铁质平板曲线运动的速度方向可能沿曲线的切线方向①实验探究；学生设计自行车的挡泥板②逻辑推理。AvvA从知识重现走向知识重演【例2】曲线运动的速度方向砂轮溅出的火星；雨伞甩出的水滴……