优化物理教学设计培养学科核心素养

发布时间:2018/4/10 20:16:00 编辑:goodook 手机版
  从新课程的培养目标看,物理学科核心素养包括四个层面,分别是:认识世界的物理学核心概念,研究问题的科学思想与方法,对待问题的科学态度与精神,以及解决实际问题的意识与能力。在核心素养视角下,要求物理教师把课堂教学的重点放在促进学生终身发展的行为习惯以及解决真实问题的关键能力的养成上,并在教学过程中不断为学生创造发现新问题、分析问题、简化问题、最后解决问题的机会。因此,在物理教学中,如何贯彻落实好核心素养的教学理念与方针,已然成为一线教师关注的主题。教师要在教学实践中优化物理教学设计,培养学生的物理学科核心素养。
  一、构建核心概念,优化课堂教学
  物理核心概念指的是位于物理学科中心,拥有课堂之外的恒久价值以及迁移类推价值的关键性概念、原理或方法。教育所能给予人们的无非是当一切学过的东西都忘记了之后还剩下的东西,指的便是核心概念。以物理核心概念引导课堂教学,便能引导学生从更高的角度看待物理学科本身,理解可迁移的核心概念,为将来研究和解决更为复杂的现实问题做好准备。
  以人教版必修1第一章《运动快慢的描述——速度》为例,速度的概念是物理学科的核心概念,贯穿在物理学科的多个方面。在教师与同学的帮助下,使学生在个人经验的基础上建构“速度”这一概念的教学设计如下。
  教师活动:指导学生认真阅读“速度”部分,提出以下问题:
  1.有哪些方法可以比较运动的快慢?结合生活中的实际例子加以说明。
  2.速度的概念是什么?为什么用速度就能描述物体运动的快慢?
  3.速度的单位都有哪些?
  4.速度是标量,还是矢量?
  学生活动:学生带着问题阅读教材,寻找答案。前后四人分组交流讨论,初步建构起速度的概念。
  教师提问:一般情况下,物体在某一时间间隔内,运动的快慢不一定每时每刻都一样,我们用v=ΔxΔt计算得出的速度,能否精确描述这一物体在任一时刻运动的快慢?
  学生活动:仔细思考问题后得出结论,v=ΔxΔt只能反映一段时间内的大致快慢程度。
  教师活动:指导学生阅读“平均速度和瞬时速度”部分。同时提问:我们生活中说的“速度”是指什么?请举例说明。
  学生活动:带着新问题阅读课本相关内容,前后四人交流讨论,小组长综合意见后发表见解。
  教师活动:聆听学生意见,分别做点评。指导学生观察教材第16页的汽车速度计的表盘,并通过下方的表格了解常见物体的速度,进一步引导学生得出“速率”等概念。
  本節课学习的速度、平均速度、瞬时速度等概念是运动学最重要、最基本的核心概念,结合生活实例进行学习,学生能够深刻体会这些概念的含义,厘清它们的区别与联系。在自主建构物理学概念的过程中,提升学科思维的品质和学科核心素养,进一步养成为终身发展服务的学习习惯和能力。
  二、内化物理实验,掌握探究方法
  新课程改革强调物理课程应该有助于让学生切身体验科学探究的过程,了解科学研究的方法,同时增强学生的创新意识和实践能力。这就要求物理教师改变在课堂上一味向学生灌输事实与结论的教学模式,而是帮助学生把科学家探索自然界形成的思想方法内化成个体的行为方式,掌握探究方法,发展关键能力。
  近几年由于现代科技的发展,物理实验的考查方式也在不断创新。其基本模式就是现场拍摄实验场景,将照片呈现在考生面前,让学生模拟进入实验场景,身临其境,最后进行实验操作,体验实验情感。
  以人教版必修2第七章《实验:探究功与速度变化的关系》为例,在学生讨论猜想的基础上,根据需要测量的功以及速度设计出实验方案,经过实验得出结论。但很多教师并没有给学生思考这个看似简单的探究实验中可能出现的问题,如功的大小如何计算?怎样提供可以测量且可以改变的作用力?是否需要平衡摩擦力?实验成功的关键因素是什么?实验存在哪些可能的误差及其原因是什么?基于核心素养的物理教学要求发展学生的问题意识和探究能力,这就需要给予学生必要且充分的时间思考:如何更准确地测量作用力与位移这两个做功的因素?教材第70页提供的“由重物提供牵引力”与“由橡皮筋提供牵引力”这两个案例各有什么优点与缺点?能否利用实验室现有的材料重新设计一种更优的探究方案?教师只有不断地反思、研究探究教学过程中出现的问题,才能真正培养学生的探究能力,提升学生的物理学科核心素养。
  三、善用物理学史,体验科学精神
  高度决定视野,角度改变观念。在实际教学过程中,由于过分追求考试成绩,要花大量时间在训练解题上,因而忽视了学生对物理学史的体验。学生也无法领略和体会物理核心概念的形成过程、科学家发现物理规律的过程以及解决物理问题时遇到的一系列新问题,难以体验研究过程中流露出来的科学态度与精神。为了让物理学体现出基础自然科学的特质,笔者认为可以深入挖掘教材中的科学史素材,通过有效提问,使学生把握好物理学科方法的来龙去脉以及物理思维方法的特色和倾向,体验物理学探究过程中的科学态度与精神,有效提升学生的核心素养。
  例如,在教学《伽利略对自由落体运动的研究》这节课时,教师可以按照伽利略反驳亚里士多德的观点精心设计题目。一方面让学生可以从多个不同的视角、不同的侧面描述看待科学史情节;另一方面也可让学生亲身体验科学探究的历程,体会蕴含其中的科学思想方法和精神。科学史家吴国盛认为,科学史有助于理科教学,能增加自然科学教学的趣味性,诱发儿童对神奇的科学世界的向往。而在《行星的运动》一课中,教师深入了解其发展史之后,通过一系列有效引导,使学生体验到了从地心说到日心说,从开普勒三大定律到万有引力定律的曲折发现过程,进而能正确认识追求真理的本质,深刻体验了严谨的科学态度。物理学发展的历史,其实就是物理学基本观念演变的历史。另外,在《磁现象和磁场》一节中,教材介绍了奥斯特早先受康德提出的批判哲学的影响,萌生了自然界中各种运动形式之间存在着互相联系并相互转化的思想,但是他的实验研究并非一帆风顺。以上这些内容经过教师的改编,均可以作为倡导学生主动参与,培养学生搜集、鉴别、筛选、处理信息能力的资源。切实改变以往单纯教教材内容的机械、沉闷的状况,真正做到用教材教,还原真实的物理研究历史,培养学生的科学态度和责任意识,逐步提升科学素养。
  四、走进生活物理,解决现实问题
  从物理走向生活,从生活走进物理。心理学家奥苏贝尔(Ausubel)曾提出“认知结构迁移理论”,该理论认为,一切有意义的学习都是在原有认知结构的基础上产生的,先前学习所获得的新经验,通过影响原有认知结构的有关特征影响新学习。而在以往的教学活动中,教师往往忽略了将物理知识和学生的生活实际相联系,只是把物理知识简单地复制给了学生,导致学生对学习物理索然无趣,学习方法也就剩下记记背背,物理学的知识与技能也无法有效迁移到实际生活生产中,更无法体验探究的樂趣和科学精神。
  物理课程标准在其基本理念中指出,高中物理课程应该加强与学生生活、现代社会及科技发展的联系。理论知识应当联系实际,并在生活中加以应用,实际生活也需要联系物理知识加以验证。联系生活,从生活中找到学习的乐趣,让学生真正成为自主学习的参与者,用学过的物理知识主动解释和思考现实生活中存在的物理问题和情景,建构新知识新经验,提升科学素养。物理知识本身就来源于生活情景和实践活动,教师在核心素养视角下的物理课堂教学中,就应该考虑将教学目标与学生的实际生活环境相结合,实现课内知识与生活经验的统一,从而使自身认知结构得到发展,迁移能力得到提升,最终帮助学生实现意义建构的目标,养成终身发展的学习习惯,提升处理现实问题的意识和能力。
  没有物理素养的民族是愚昧的民族,让学生走进生活物理,解决现实问题。核心素养视角下的物理教学是体现物理学课程价值的正途,这就要求广大教师以提升学生核心素养为教学目标,依据新课改精神完善教学方式与方法,以核心概念引导课堂教学,关注物理思想的内化过程,用好教材,让学生体验科学态度与精神,创设有利于迁移能力培养与发展的现实情境问题,多方面、多维度培养学生的物理学科核心素养。