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围绕物理核心素养组织教学
录入:xzs  点击次数:906  录入日期:2018年03月14日

围绕物理核心素养组织教学

新修订的《普通高中物理课程标准》(2017年版,下面简称物理新课标)明确提出物理教学的宗旨是落实立德树人的根本任务,提升学生的核心素养,认识科学的本质以及科学与技术、社会、环境的关系,形成科学态度、科学世界观和正确的价值观,为学生终身发展奠定基础。很明显,物理新课标将育人放在了最重要的位置。

物理新课标在“学科核心素养与课程目标”“学业质量”等方面有明显变化。明确提出了物理学科的核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面。形成了基于核心素养的学业质量标准,为科学、准确地评价学生的核心素养确定了参考系。

为了使物理新课标提出的核心素养真正得到落实,需要教学研究人员研究物理新课标的理念与教师原有观念之间的差异,架设核心素养与学科素养沟通的桥梁。

构建物理观念与亚观念框架

物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。物理新课标提出的物理观念包括物质观念、运动与相互作用观念和能量观念这三个概括性很强的观念。观念是人们在长期的生活和生产实践当中形成的对事物的总体的、综合的认识。但“总体”和“综合”并不是绝对的,应该从教学的阶段性角度来认识“总体”和“综合”。既然观念具有“总体”性和“综合”性,那么也应有阶段性和结构性。从形成的过程看,观念并不是“一蹴而就”的,而是逐渐积累、提升而成的。从形成的视角和内容的角度看,在大观念形成之前,应该先有“总体”和“综合”程度低一些的认识,我们也可以称其为“亚观念”。

为了用物理观念指导实际教学,上述抽象的物理观念在实际教学中需要用更加具体的观念与知识教学进行衔接。为此,我们通过研究三大观念的内涵,构建了由“观念—亚观念”组成的观念框架,如下表所示:

明确物理观念形成的路径

人生活在自然环境中,有许多物理现象司空见惯,也会形成一些观念,例如“力是维护运动的原因”“手把瓶子抓得更紧,摩擦力就越大”等,这些缺乏科学思维的观念往往是错误的。正确观念的形成,需要对物理现象的仔细观察,对现象的分析和概括,对规律的探究和总结,这些我们称之为知识学习的过程,也是正确观念形成的基础。知识教学虽然是观念形成的基础,如果不注重观念形成的教学,知识并不会在每一个学生头脑中自动生发为观念,学生头脑中就会有许多零碎、具体知识的堆砌,显得繁杂。为什么有些学生觉得物理好学,没有太多需要记忆的内容,而有些学生还在为做题记不住公式或结论而苦恼?产生这种现象的原因就是知识之间没有组织起来,形成有综合性、整体性以及整体与部分相关联的认识——观念,这就是需要重视观念教学的理由。我们认为,物理观念的形成需要经历“具体实例→物理概念规律→观念组成部分→亚观念→观念”这一结构化、观念化的过程。

确定每节课的素养目标

教学目标是指教学活动实施的方向和预期达成的结果,教学目标是一切教学活动的出发点和最终归宿。在以前的教学中,教师比较擅长确定知识目标。如何确定素养目标?素养目标确定时有怎样的特点?核心素养目标与知识目标有一定差异,知识目标往往是明确的,素养目标往往与学习资源、学生学习活动方式等相关。例如,一个物理规律,如果教师直接讲授给学生听,学生只能得到关于规律本身的认识,如果同样一个规律,教师让学生有序进行探究、分析推理和运用解释,就可以获得科学探究、科学思维方面的素养。教学目标的确定与教学活动的设计之间存在“互动”——不少核心素养目标并不是教师一开始就能确定的,而是在对具体教学活动进行设计、对学生的思维活动进行分析时才认识到的。反过来,确认后的教学目标又会影响教学活动的设计。我们发现,通过“互动”可使教学目标与教学活动之间达成更好的匹配。这也就解释了为什么有的教学只是完成了知识的学习,而同一主题的好教学,则完成了对学生核心素养的培养。需要特别指出的是,学生已有素养的不同也会影响核心素养目标的达成,这就是教学设计时需要分析学生情况的理由。

根据素养目标设计教学思路

教学目标确定后,教师要围绕目标的落实进行教学设计。首先需要解决的问题是:将知识的顺序与核心素养培养的顺序进行合理组织,将之分为多个既相对独立又层层推进的教学任务,这一工作称为设计教学思路。例如在《闭合电路欧姆定律》教学中,为了电动势概念建立时,学生有更加直观的认识,通过与抽水机工作、抽水本领类比,帮助学生理解电源非静电力做功的本领的意义,使学生能确定合适的比值定义电动势概念。

重视对问题情境、问题链和思维引导的预设。问题情境是课堂教学的基本要素,是学为中心教学实施的基础。有价值的问题情境具有以下几个特点:1)目标性——情境是为达成教学目标服务的,应根据确定的教学目标设计问题情境;(2)生活性——联系学生的实际生活,使物理与生活紧密相连,让学生感受到物理的有用性;(3)形象性——用具体可见的事例,激发学生的思考,有利于学生从感性认识上升到理性认识;(4)典型性——呈现关键特征,让学生感受到情境的清晰和有效;(5)问题性——能顺畅地引发问题。

与学生思维发展相对应的系列问题(问题链)不仅决定着学生思维的方向,也决定着学生学习活动的方式。有价值的系列问题具有以下几个特点:1)目标性——针对核心素养目标;(2)连续性——与知识与思维的发生、发展进程相吻合;(3)适切性——符合学生的实际,有合适的思维台阶;(4)导向性——能引导学生实施与核心素养提升相配合的学习活动。

关于思维引导,教师需要关注的重点是思维的“多种可能性”。曾有教师跟我说,我也设计了问题情境和问题,想让学生进行探究式学习,但很快变成了讲授式。好的教学设计,不可能只预设一种情况。在设计好问题之后,教师需要思考学生可能出现的多种回答或表现,以及应对的策略。也就是说,好的教学设计应考虑到教学活动有多种可能性。

需要说明的是,当学习内容确定后,教师教学能力和学生学习水平、学校条件等因素影响着教学活动方式的确定,如果教学内容与教学活动之间缺乏合理的匹配,必定影响核心素养目标的落实。在设计学生学习活动时,教师需要思考的问题有:哪些内容学生通过自己学习后可以解决?哪些内容通过小组合作讨论后可以解决?哪些内容通过小组合作讨论后仍无法解决?哪些内容利用学生已有的生活经验和已有素养可以解决?哪些内容需要教师提供实验、动画演示后才可能解决等等。 (作者系浙江省教育厅教研室物理教研员,特级教师

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以学为中心,回归教育本源

郑志湖

郑志湖 浙江省天台中学校长,物理特级教师,省功勋教师,国家督学,全国劳动模范,享受国务院特殊津贴专家。研究成果曾获2012年、2016年浙江省人民政府基础教育教学成果一等奖,2010年获全国首届基础教育课程改革教学成果一等奖,2014年获国家级首批基础教育教学成果二等奖。已出版《中学物理实验功能的研究与开发》《高中物理高效课堂教学策略》等专著。】

在多年的教学生涯中,我始终认为,物理教育是富有生命力的一种场。在物理学里,场是一种以时空为变量的物质,但在物理课堂里,场可以视为一种以时空为变量的生命体。物理教师要善于对物理现象、物理问题、物理教学本质进行寻根究底的反思。

从“知识重现”到“知识重演”,构建“学为中心”的课堂

1978年,我从一所中师学校数理专业毕业后,开始担任高中教师。我教师生涯的最初阶段,连续7年在全县生源最差的学校担任高中毕业班的物理教学工作,但我所带班级的高考平均分却超出了全县最好生源学校的平均分20多分。这个成绩的取得在于我更为关注培养学生的能力,而不是只在意一时的分数,学生能力提高了分数自然也会随之提高。教学过程中我一直在思考:在高中物理教学中如何培养学生的科学素养?课堂教学如何体现以学习为中心?实验教学中如何挖掘物理实验功能?

工作之初,我就面临学生的挑战:物理专业知识可能只有少数学生今后会用上,为什么全体学生都要学呢?问题的实质就是要追寻物理教学的价值。物理教学不应只教授书中的概念、规律及其应用,还应带给学生更多更珍贵的东西:理性的思维方式以及由此衍生的人生哲学。让学生终身受益的不是物理知识本身,而是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适合个人发展和社会需要的必备品格和关键能力。因此物理教学必须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转向以培育核心素养为主的物理教育。

传统的课堂教学仿佛常演不衰的教案剧。其实,教育是一门慢的艺术,教师应具有农人心态。教师应追寻教育的本质:教学主体是学生,教师只是教学活动组织者、引导者、参与者。教师要促进学生高效学习,让学生进入自主发展快车道。物理教学要回归本源,把课堂还给学生。

物理教育应从“知识重现”到“知识重演”。“知识重演”更关注知识建构的过程,它不仅能揭示客观世界的一些普遍现象,同时具有重要的方法论意义。教师可以重演物理知识的发生过程,指导学生以情境引出问题,以问题引导探究,以探究得出真知,进而有能力去揭示或感受物理知识发生的原因、知识形成的过程以及物理知识发展的方向。

从教与学功能差异来看,“学为中心”的课堂应将学生能动、有效的学习活动作为课堂教学的目的性活动;少教多学,从教与学占用的教学时空来看,应让学生能动、自主、合作、探究的学习活动占据主要的教学时间和空间;以学定教,从教学决策来看,应依据学生的知识、经验和思维过程,确定“教什么”和“如何教”。

关注实验过程,通过问题驱动培养学生能力

实验是物理教育的基础。我一直在探索:物理实验教学中如何激活学生学习物理的兴趣和求知欲?如何通过创设生动的物理学习情景培养学生的观察能力和探究能力?如何培养学生通过表面现象揭示事物本质特征的能力?

物理学家为了探求世界的奥秘,曾经运用科学实验发现了很多规律。这些科学实验的意义不仅在于实验结果,更在于实验本身:精巧的设计、独到的方法和深刻的分析。教学中,我努力挖掘实验功能,引导学生去追溯物理学家思考的原点。下面是我改进与增加物理实验教学的一些策略与方法:改验证性实验为探究性实验,改部分教师演示实验为学生自己实验,增加学生实验和课外小实验的数量。具体方法是:自制和改进实验器材,实现实验最优化;针对新课程中新的实验进行开发,使实验同步化;开发与学科习题相关的随手实验,让实验直观化;将家用电器、玩具等进行改造,或者直接利用,使实验生活化;配合DIS实验系统开发配套实验,推进实验现代化;建设物理创新实验室和专用课室,促进学生个性化发展。

建设开放实验室,引导学生从对观察的直接兴趣转入操作兴趣,为学生的自主探究提供空间。鼓励学生选取合适的探究项目作为实验内容,学习并实践科学家的探秘思路和方法,通过研究、分析实验现象,实现兴趣层次的升迁,从而从被动观察者变为主动的实验设计者和研究者。

在新课改背景下,培养学生的主体意识和创新能力是教学的重中之重。我领衔的省、市物理名师工作团队一直在探索以培养学生物理科学素养为目标的教学方式。目前我们构建了以“学习主动、问题驱动、教师导动、多元互动”为特征的“学为中心的高中物理教学设计”策略,具体包括教学目标、教学情景、学习方式、教学方法、互动行为和“互联网+课堂”等方面的一系列设计,从各种课型的分类、特征、引入方法、教学策略及应用等方面进行了深层次的探索。

分类分层的选修课,为学生个性化发展搭建阶梯

发展学生科学素养,需要以课程为依托,课程的品质会直接影响学生的科学素养,课程的结构会影响学生科学素养的结构。设计合理的课程体系无疑有助于学生科学素养、思维能力、探究能力和创新能力的培养和发展。

那么学校应该为学生提供怎样的课程体系,才能满足不同潜质学生的个性化选课需求呢?在我看来,物理学习应建立在对物理知识、技能方法的掌握和探究兴趣的基础之上。因此我们构建了基础类、拓展类和研究类不同层次的课程。以研究类课程为例,主要面向具有学术潜质的学生,适合部分在物理专业领域有一定优势和成就的学生进行定向学习。课程注重培养学生的研究能力和创新意识,为特长拔尖人才搭建成长阶梯。课程从生产、生活和现代科技中的问题出发,突出物理思想、物理方法、物理实验在物理研究中的应用,及时吸纳现代物理发展的新成果,加深学生对科学、技术、社会、环境之间关系的认识。

我们学校的研究类课程还利用本地企业提供的当今世界本领域最先进的生产技术、设备、人才和文化资源,与国家级高新技术企业和国家汽车零部件出口基地企业联合构建了多层次的机械工程类、电子工程类课程群。在“水平Ⅰ”选修课程的基础上,以研究小组的方式开设项目课程(水平Ⅱ课程),通过任务驱动学生项目学习,探索更高难度的专业知识。由此形成两级梯度课程——通识性的选修课程与高层次的研究项目课程。

这样的物理教育能激活学生自主发展欲望,为学生自主发展搭建阶梯。拓展型课程可以成为一个突破口,以能力培养为导向,将创新型人才培养、未来能力需求、大学专业和职业导向等相关理念都融到课程设计之中,使学生在学习过程中自然而然地掌握终身发展和应对社会挑战的必备知识和方法。

建立全景评价系统,探索差异化评价方法

30多年来,我一直在思索物理教育评价问题:物理教育评价在价值取向上应如何从过度追求现实功利转向追求人的发展价值?设计良好的评价系统可以成为改进教学的有效手段,让师生体验成功,并在激励中取得更大的成功。物理教育应满足每一名学生的发展需求,因而物理教学评价的出发点和落脚点应是促进学生、教师、课程的发展。近年来,我们构建了以学习为中心的高中物理教学设计评价方法和“以学论教”物理教学质量个性化评价方法。

我们的评价系统的特点是:从学生的视角审视教学过程,关注“全景式”教学过程,尊重学生差异,将教学过程与评价过程整合,评价过程突出师生互动,给师生提供全面准确的教与学信息。“以学论教”课堂教学评价,以学生的情绪状态、思维状态、互动状态和目标达成状态为依据,在研究课堂教学质量相关因素基础上确定评价指标。作业设计的评价,从作业目标、作业题材的选取、作业呈现形式以及作业与学生匹配等四方面入手。探索有助师生进行自我诊断、自我反馈、自我调节的学业水平发展性增量评价,采用个体差异评价法,以学生原有基础上的发展增量为评价依据。关注学生认知结构、学习方式、知识水平差异,构建满足学生差异化发展的个性化评价方法,实现评价主体、内容、方法、结果呈现和功能多样化。从而促进了教学管理、课程、教学、考试、评价反馈、改进的一致性,实现了评价各个环节的有效对接,把教学管理、教学研究、教学过程与科学的评价系统关联起来。

中国教育报 2018-3-14