最后,教师还要清楚地认识到学生物理学核心素养是一种行为习惯和思维惯性,习惯和能力的形成不仅需要学习体验,同时也离不开学习者的自身实践。[6]学生解决问题的过程与物理学家研究的过程都不可能是一帆风顺的,物理教学应该帮助学生感悟物理学家研究过程中所表现出来的情感态度和价值观,并创设实际问题情境帮助学生体验这样的科学精神,帮助学生把蕴含在知识发现过程中的情感、态度和价值观转化为自身解决实际问题的行为准则,使他们能够正确地对待和解决未知的问题,在此过程中将科学方法内化为自身行为习惯,养成良好的科学态度和素养。
核心素养导向的物理教学要求我们将物理课程的教育目标定位在学生终身发展的行为习惯与关键能力的养成,在教学中不断为学生提供面对问题、分析问题、解决问题的机会,在此过程中激发他们学习的热情,在主动学习与探究中养成行为习惯,发展关键能力。
二、核心素养导向的物理教学策略
物理核心素养导向的教学要求教师深刻认识物理课程促进学生能力发展的价值所在,关注学生物理核心素养的培养。改革当前物理课堂教学,实施物理核心素养导向的教学要求我们注意学科核心内容、科学方法、科学精神、实际问题以及教师以身作则等方面的问题。
(一)围绕核心概念展开教学
以物理核心概念统领物理教学,可以帮助师生从纷杂的事实、概念、规律、定理、公式中跳出来,站在更高的位置上培养学生的科学素养。物理核心素养导向的教学要求课程内容应该围绕物理学科的核心概念进行,教学重心应该从讲授事实转移到使用事实,学习重心也应该从记忆事实转移到理解可迁移的核心概念和对更为根本的知识结构进行深层理解,培养和发展思维能力。[7]
例如,质点的概念:用来代替物体的有质量的点。这是一个理想化的物理模型,仅靠教师的讲授是难以掌握的,只有将其置于一定的应用情境中,才会显得生动和有意义。
A.当物体的大小和形状对所讨论的问题来说影响不大时,就可以忽略物体的大小和形状,把物体当成质点。
B.物体上的各点的运动情况都是相同的,即平动的物体,可以看成质点。
C.在研究物体运动时,其大小与形状可以不考虑时,可以视为质点。
这三个都是对质点概念的理解,其中A是核心概念,B、C等是次位概念,是质点概念在具体情境中的解读,是事实性的结论。
核心素养导向的物理教学要求教学活动不能停留在仅让学生记住一些物理学事实,而是要关注通过事实抽象提出的核心概念,教师可以围绕“是否可以忽略物体的大小和形状”开展教学,讨论B、C两种情况下能否将物体看成质点,培养学生敏锐鉴别的思维,从而更深层次的理解“质点”的概念和“理想化模型”,并将这种“忽略次要因素”的思维方法迁移到工作和生活中。
反观当前的中学物理课堂中,许多教师为应付考试的需要,往往“赶进度”,注重“关键考点”的教学,这样的方法使得学生难以进行有意义的知识组织,在“关键考点”之外通常只是能触及一些表面性的事实和结论。然而关注事实记忆的课程终将被完全遗忘,这就是学生“全都还给老师了”的原因所在。
(二)提供应用科学方法研究问题的机会
物理核心素养导向的教学要求物理课程能够为学生在今后工作和生活中面对未知问题时提供解决问题的思路和方法。物理课堂教学应该为学生创新真实、复杂的问题情境,鼓励并引导学生剖析问题、简化问题、建立物理模型,并运用适当的方法解释问题。
注重科学探究是新课程的亮点之一,《美国国家科学教育标准》认为科学探究“指的是科学家用以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种不同途径。科学探究也指的是学生用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家研究自然界所用的方法而进行的各种活动”。[8]科学家研究问题的关键,是能够在纷繁复杂的表象下发现问题的关键,在此基础上建构物理模型、设计方案、解决问题。科学探究教学的价值应该是培养学生利用科学探究的方法获取知识、研究解决生活中遇到问题的能力,而不仅仅是简单重复科学家发现知识的过程。
然而,在过于强调知识积累的物理教学中,科学探究更多时候仅仅被作为发现知识的“工具”和“手段”,获得事实性结论成了科学探究的目的所在,使得科学探究的价值被弱化。在物理课堂中探究的问题往往是教师已经明确提出的(或者是问题情境中显而易见的),学生只要按部就班的“猜想、假设、实验……”就能够轻而易举地探究出正确的结论。学生在探究前基本知道了结论,在探究过程中既不可能也没有时间思考“可能存在的问题”,长期这样的重复训练永远达不到发展学生问题意识和探究能力的目的,也不能促进学生真正理解科学探究的精髓。[9]
例如,牛顿第二定律的实验探究中,教师通常提出典型问题:探究力与物体运动状态变化之间的定量关系。在学生猜想假设的基础上,根据所需测量的物理量设计实验方案并进行实验,最终得到科学的结论。这一过程看似注重了学生有证据的猜想、实验设计、实验操作能力等方面探究能力的培养,但许多教师并没有给学生思考探究中可能存在的问题的机会:拉力大小如何确定、如何有效平衡摩擦力、该实验成功的关键是什么、实验数据存在误差的原因是什么?等等,仅将其作为获取知识的工具,得到知识即结束探究。
如果教师能够给学生足够的时间思考如何更精确地测量所需的物理量,如何减小摩擦,实验中可能出现的问题,在学生得出实验数据后进一步引发学生对现有结论的反思和质疑:实验结果的误差是由什么原因造成的?实验中有哪些地方值得改进?为什么结论不表示成a=F/m等。只有不断地反思、研究探究教学过程出现的问题,才能真正培养学生的探究能力,提升学生的物理核心素养。
(三)还原“真实”科学研究历史
物理核心素养导向的教学要求关注学生科学态度和价值观的体验,教师可以借助物理学发展史,为学生创设真实的情境,避免空洞的说教,帮助学生切实体验严谨的科学态度、科学精神。同时,教师应该关注学生“求真”的愿望,还给学生一个真实的历史。
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