培养物理学科核心素养的常见问题与培养策略

一、核心素养的培养是一个长期的过程中学生的核心素养是在日常教育教学中逐步培养起来的。培养学生核心素养是落实立德树人根本任务的重要举措。然而，核心素养的内容非常广泛。就物理核心素养而言，包含“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面，而每个方面又包含多项内容。因此，核心素养的培养是一个长期的过程，绝非一朝一夕之功。二、核心素养培养过程中遇到的常见问题在培养学生核心素养过程中，常常会遇到一些问题，笔者针对这些常见问题及其产生原因作了简要分析。（一）科学思维能力培养不足在“双减”背景加上选课走班后，物理课时减少。为了完成教学进度，课堂上，往往是教师讲得多，师生互动少，常常出现“满堂灌”的现象。因此，学生缺乏独立思考的空间，课堂上经常处于被动接受知识的状态，极大地制约了学生对科学的质疑和创新思维的发展。例如：在《实验：探究小车速度随时间变化的规律》一节的课后实验报告中，虽然学生们都在坐标系中描点作了v-t图像，但是大概80%的学生作图时描的点都非常“标准”地排布在一条直线上。事实上，实验时总会存在误差，根据记录的数据描出的点不可能恰好都在一条直线上，只是它们的分布趋势是在一条直线上。其实，学生作图时已经发现了这个事实，但是由于前面学习v-t图像时已经有了“加速度恒定时，v-t图像是一条直线”的结论，所以当实验结果与结论不完全一致时，他们不敢提出质疑，而选择不尊重事实、自行“篡改”结果的做法。这个问题的出现，重点不在学生不会拟合图像上，而在于因为教师没有给予学生提出质疑的机会，导致学生缺乏反思和质疑的能力。（二）科学探究能力欠缺学生科学探究能力的欠缺，主要表现为实验过程中与同学的交流能力、与实验合作能力的欠缺。例如：《实验：探究两个互成角度的力的合成规律》一课实验过程中，很多实验小组缺乏合作交流，以致出现下面的现象：一名学生不仅要同时拉两个弹簧测力计，而且还要记录力的大小和方向，根本没有其他同学帮忙。更有甚者，同一组出现两份实验报告差别过大的现象（一份实际与理论偏差很小，一份偏差很大）。虽然实验过程中学生一直在忙于操作，但是常常到了下课时间也无法完成实验。究其原因，是学生进实验室做实验的次数不足，学生交流与合作的机会不多，阻碍了他们科学探究能力的发展。（三）科学态度与责任缺失科学态度与责任的缺失，主要表现为：学生对科学本质的认识不够深入，对待科学的态度不太端正，以及对科学学习承担的对社会环境的责任认识不足。1.科学本质方面。学生对科学知识、历史、价值等方面缺乏最基本的认识，尤其在学科历史、价值方面存在认识缺失。例如：学到《牛顿第一定律》一节时，有的学生不理解为什么伽利略那么伟大，认为他只是做了个简单的斜面实验而已；还有的学生会觉得伽利略和亚里士多德的关系一定很僵。这些问题的出现，说明教师没有引导学生学习相关内容，致使学生没有认识到伽利略开创了理论和实验相结合的科学探究方法，对后世科学探究具有深远的影响；致使学生并不知道亚里士多德和伽利略属于两个不同时代的人，中间隔了近2000年，这便属于对学科历史没有最基本的认识。2.科学态度方面。科学态度包括对科学的好奇心、实事求是、追求创新、合作分享。实事求是、追求创新、合作分享的科学态度的缺失前文已有叙述，下面主要阐述好奇心的缺失。例如：学生对物理知识本身的好奇心在减少，他们提问频率很高的问题是：“这个内容考试是否会考？”如果得到的答案是否定的，学生就不再继续提问。这种现象产生的原因，是教师为了节省时间，往往只讲考试常考内容。甚至有的教师在高一就会告诉学生哪些知识是高考重点，导致学生对物理失去了好奇心，从此只对考试分数感兴趣。在后面的学习中，他们就体会不到学习物理的乐趣，不会主动思考，更不用说创新了。3.社会责任方面。社会责任的缺失，体现在“科学伦理”和STSE（科学、技术、社会、环境的英文缩写）教育两方面。例如：学到核裂变时，有学生提出：日本总和我国作对，我们为何不能像当年美国一样用原子弹？这便是科学伦理缺失的一种表现。爱因斯坦曾经针对二战时期美国对日本投下原子弹事件说，参加过研究原子弹的物理学家，都会被责任感所困扰，正确运用科学成果是全人类的责任。学到《万有引力定律》一节时，有的学生认为，我国航天事业的发展，需要耗费大量的人力物力，似乎没有必要。这就说明教师在教学中忽视了STSE方面的教育，导致学生对科学与社会、科学与民族、科学与国家和世界的关系缺乏基本认识。三、解决核心素养培养问题的策略针对上述核心素养培养过程中出现的问题，笔者提出如下对策。（一）“追根溯源”育思维针对科学思维能力不足问题，教师要在教学中注重知识的生成过程，注重知识的“来源”，多让学生参与物理定理、定律的推导过程，以达到培养学生科学推理能力的效果。例如：在讲授《机械能守恒定律》一节时，我先运用单摆实验，根据动能定理和重力做功与重力势能变化的关系，推导出“只有在重力做功的情况下物体的机械能守恒”的结论，再运用弹簧振子实验，让学生自行运用动能定理和弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系，推导出“只有在弹力做功的情况下物体的机械能守恒”的结论，最后再结合两个结论得到机械能守恒定律。学生参与知识的生成过程，就会知道知识的“来源”，对知识的理解更加深入，进而提高科学推理能力。同时，教师可以在课堂上采用互动的方式，培养学生科学思维。比如：我常常在习题课上，让学生讲述解题方法和解题思路，以及采用该解题方法、定律或公式的原因。这种“追根溯源”的教学方式，有助于培养学生科学推理能力，促使学生形成凡事多问“为什么”的习惯，也于无形中培养了学生的创新思维。（二）“多做实验”促探究物理课时减少，教师忙于完成教学进度，导致学生探究能力缺失的根本原因，是欠缺实验室现场教学。针对这一问题，教师在教学时，要尽可能采用“多做实验”的方法来弥补。一方面，教师要尽可能补齐线上教学没做的必做实验。比如：我会利用课后服务时间来完成，如果时间不够，则先做演示实验，等高三复习时再补齐。另一方面，教师要在新课教学中多做实验，如演示实验或课后小实验，增加与学生间的互动，促其产生合作意识。（三）“见缝插针”强态度针对学生科学态度与责任缺失这一问题，我们可以“见缝插针”，利用好课程中的一些可以融入科学态度与责任的培养契机，强化学生的科学态度与责任。例如：在《牛顿第一定律》一节教学中，我让学生提前查找这段科学故事，利用“课前引入”这一环节，让学生讲述故事，提高学生对科学本质的认识。讲到动量定理时，我会用实验引入：将一个充气缓冲袋（快递常用）放入盒子，将盒子放在视频画面下方（学生看不到），然后给学生出示一枚生鸡蛋，接下来不小心（假装）将鸡蛋从手中滑落（这时，学生以为鸡蛋一定会摔破），最后展示盒子，将鸡蛋从盒子中缓缓拿出。这样的实验，能够引发学生的思考，激发学生的求知欲，并在学完后产生获得知识的满足感。《牛顿第二定律》一节，我通过我国航天员在天宫一号的太空授课引入质量的测量（人教版必修一第98页），然后在课末让学生解释原理。这样做，能够让学生了解到空间站内可以进行一些物理实验，进而激发学生对科学价值的思考。学习核能相关知识，我会给学生播放“战争给无辜人民带来灾难”的视频，让学生认识到正确运用科