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物理学科核心素养的资料整理

时间:2020-10-18 09:30:43

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物理学科核心素养的资料整理

物理学科核心素养的提法多见于版《普通高中课程标准》,主要出现在后面的名词解释、教学建议部分。另外网上搜索有,《高中物理课程标准中的修改解读》有整理,以下是从中截取的部分文字,整理发布于此,以备查找。

《普通高中物理课程标准》中出现物理学科核心素养的提法,主要出现在名词解释、教学建议中

1、在最后的名词解释中比较集中。

1.物理核心素养

本课程标准中所讲的“核心素养”,是指学生在接受相应学段的教育过程中,

逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的基本知识、必备品格、关键能力和

立场态度等方面的综合表现。核心素养不等同于对具体知识的掌握,但又是在对知

识和方法的学习中形成和内化的,并可以在处理各种理论和实践问题的过程中体现

出来。

物理核心素养是学生在学习物理过程中逐步形成的知识积淀、思维品质、能

力表现、科学思想以及科学的情感、态度和价值观的综合体现。针对高中物理学习

的特点,本课程标准中所要求的物理核心素养,主要由“物理观念”“科学思维”

“实验探究”“科学态度与责任”等四个方面的要素构成,是普通高中物理课程目

标的进一步体现。物理核心素养是科学核心素养的重要组成部分之一。

2.物理观念

物理观念是指通过物理学的学习和研究而形成的对于物质世界的本质性看法,

是基于物理学的认识的一种自然观。在物理学发展的不同阶段,相应的物理观念也

有所不同。本课程标准强调作为物理学科核心素养组成部分的物理观念,包括物质

观、运动观、相互作用观和能量观,分别涉及经典物理学和现代物理学中对于物质

构成的理解、对物理运动规律的看法、对基本相互作用的认识及对能量的看法等基

础性内容。基于这样的物理观念,学生可对于物质世界形成比较系统的科学认识和

理解方式。

3.物理思维

物理思维是指在物理学的学习和研究中所需要的思维模式,物理思维是科学思

维的组成部分,既与一般性的科学思维有许多共通之处,又体现出物理学特殊的学

科特点。学习掌握物理思维,是学习和研究物理学的根本性的基础要求。其中涉及

在科学中不可缺少的逻辑思维的内容(如科学推理和科学论证),也有既在科学中被普遍使用但在物理学中又有其特殊使用方式的基于抽象化处理问题的模型建构,还包括像质疑创新这类对于学习科学和认识世界极为重要的涉及批判性思考、独立

思考和拓展人类对世界的认识所必须的创新思维方式。

4.实验探究

实验探究,包括两部分既独立又相关的内容。实验,是近代科学最基本的研究

方法,通过实验所获得的经验事实(实验证据)是近代科学得以成立的最重要的基

础。探究,既是研究科学的基本方式,也是学习科学的过程中需要掌握的基本技能。

实验探究是物理学科核心素养的重要组成部分。本课程标准在实验探究方面重点涉

及问题、证据和解释等几个方面,即要掌握通过实验探究的方法,如何提出问题和

发现问题,如何找到实验证据,如何运用物理学的理论来解释自然现象等。

5.科学态度与责任

科学态度与责任,指在学习科学、研究科学和应用科学的过程中,学生应该学

习和掌握的正确立场、观念、态度、伦理价值判断,以及对与之相关的责任的认识

和在行动中体现的负责任的良好行为。这是物理学科核心素养的组成部分,在本课

标中,主要涉及对科学本质的认识、对科学态度的掌握、对科学伦理的遵守和对STSE

的理解等几个方面。

6.科学本质

科学本质,是指对于科学知识、科学研究过程、科学方法、科学精神、科学的

历史、科学的价值、科学的限度等方面最基本特点的认识,是一种对于科学本身全

面的哲学性的基础认识。

7.科学伦理

伦理,是指人类在长期历史过程中形成、约定并认为应该普遍遵守的一些行为

规范。本课程标准所讲的科学伦理,是指在学习、研究和应用科学的过程中,应该

考虑和遵守的规范准则,如应实事求是,不能弄虚作假,应顾及他人的利益,不对

人类和自然带来不利影响等。

8、STSE

STSE是“科学·技术·社会·环境”(Science, Technology, SocietyandEnvironment)的英文缩写。STSE原本是指涉及科学和技术的哲学、历史、社会学、伦理、政策等方面综合性的研究领域,在本课程标准中,主要指对于科学和技术的本质、科学技术与社会的相互关系,以及科学和技术对自然环境和可持续发展的影响等的理解和认识。

9.经验事实

经验事实是指在科学研究或学习中通过观察和实验所获得的事实,是科学最重

要的基础。经验事实可分为两类:事实1,是指对象客体与仪器相互作用的表征,

如观测仪器上记录和显示的数据、图象等。它们与客体性质有关,也与所设置的认

识条件有关。同一客体事件在不同仪器上的显示可以不同。事实2,是指对观察实

验所得到的结果的陈述和判断。它们既与客体的性质有关,也与用以描述事实的概

念系统有关,亦与理论知识背景有关。在本课程标准中,这种经验事实再经过整理

和鉴定,从而作为确定的科学事实,应该是可复核、可重现的。以经验事实为基础

的科学事实,在科学学习和科学认识中,成为形成新概念、新理论的基础,也是对

科学假说和科学理论进行评价的基本手段和基本依据。

10.理想模型

理想模型是思想模型的特殊类型。思想模型是指人们在科研中建立的对原型高

度抽象化的思想客体或思想事物(如原子模型等等)。广义地讲,思想模型也包括

数学模型。思想模型是处于科学理论与现实原型之间的中间环节。作为思想模型特

殊类型的理想模型,是既具有高度抽象性,又具有某种限制特征的理想客体或理想

事物,在高中物理阶段学习所涉及到的物理模型基本上都属于理想模型(如质点、

理想气体等)。理想模型是科学抽象的产物,是将对象的本质属性和基本过程以最

纯粹的形式甚至以某种极限状态表现出来。在一般情况下,物理学理论研究的直接

对象是思想模型而非现实原型。

2、在课标的教学建议中提及“核心素养”的频率较高

原文:

五 实施建议

(一)教学建议

根据高中物理课程标准的基本理念、课程总目标和物理核心素养的要求,结合教学的实际情况,提出以下教学建议。

1.基于物理核心素养确定教学的目标和内容

物理教学通常以知识为线索展开,这就容易导致教师把教学设计的焦点集中在知识上,一心一意去思考如何使学生获得知识,而忽视物理课程的育人功能。为防止这种倾向,必须把核心素养作为物理教学的重要目标,将物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任等要求至始至终贯穿在教学活动中。

物理观念的形成和发展是一个长期、复杂的过程,教师要用物理观念统领物理概念、物理规律的教学。把学习具体概念或规律的每一节课,都作为形成学生物理观念的有机组成部分。通过对这些知识的逐步学习和不断应用,促进学生的物质观、运动观、能量观和相互作用观的持续发展,并学会用这些观念解释自然现象,解决生活和生产中的实际问题。

应把发展学生的科学思维能力作为重要的教学目标。建构模型是一种重要的物理思维能力,质点、点电荷、匀强电场等物理概念和匀变速直线运动、理想气体状态变化等物理过程都是物理学家建构的理想模型,蕴含着发展学生建模能力的重要教育价值。教师在教学中不仅要让学生了解这些具体知识,更重要的是体会构建这些物理模型的思维方法,理解物理模型的适用条件,能构建相关的物理模型来研究实际问题。教师引导学生经历物理概念的建构过程和物理规律的形成过程,是发展科学思维的重要途径。例如,电场强度的教学,应创设不同试探电荷先后位于电场中某位置的情境,让学生比较所受静电力大小和电荷量的差

异,概括静电力与电荷量成正比的特点,抽象出静电力跟电荷量的比值与试探电荷无关的特征,由此形成电场强度的概念。学生在处理以上信息的过程中,经历了“比较一概括一抽象”的思维过程,发展了科学思维能力;再如,在关于“力的合成与分解”、“运动的合成与分解”的、教学中,让学生经历把一个整体的事物分解为几个要素进行研究,以及把问题的几个要素结合成一个整体进行综合认识的思维过程,提高学生的分析与综合能力。与此同时,教师要引导学生体会“等效”的物理思想,让他们在观察、实验的基础上通过科学推理和科学论证得到结论,发展学生的科学推理和论证能力以及质疑和创新能力。

物理教学中要十分重视学生良好科学态度的养成,通过物理学习认识到什么是科学,认识到科学、技术、社会与环境之间的联系。应通过增添联系生活和现代科技的教学内容、创设生动活泼的课堂氛围激发学生的学习热情,通过适当的难度要求让学生获得成功的愉悦从而保持旺盛的求知欲;尽量提供学生进行交流的机会以体验和享受合作的成果,发展学生的表达能力;引导学生在物理实验中如实记录、客观对待所读取的实验数据,遵循基本的科学伦理和道德规范。

2.利用真实情境设计和实施教学过程

创设真实的情境进行教学,对培养学生的物理核心素养有十分关键的作用。

概念的建立,需要利用真实的情境。物理概念反映了物理现象的共同属性和本质特征。学生在学习科学概念之前,基于生活经验形成了大量的口常概念,其中有许多错误的成分,要在此基础上建构物理概念,必须用科学的思维方式对所观察的现象进行重新加工,在诸多客观情境中概括事物的共同属性,抽象事物的本质特征,完成从日常概念向物理概念的转变。在这个过程中,教师要引导学生体会科学思维和日常思维的差异,促进学生科学思维能力的发展。例如,在自由落体运动的教学中,学生通常认为重物比轻物下落快,针对学生的这种认识,教师可以利用纸片和纸团等随手可得的生活用品创设真实的情境,引导学生分析

影响物体下落速度的因素,体会伽利略研究落体运动的科学思维方式。教学实践证明,在物理教学中利用真实的、有价值的情境是十分关键的,它让学生经历对感知的情境进行概括和抽象的过程,使学生像研究者一样建立自己的知识结构,同时发展科学思维能力。

物理规律的探究,需要创设真实的问题情境。学生从情境中发现和提炼问题,对问题的可能答案作出假设,并根据问题情境运用已有知识制订探究计划,选择符合情境要求的实验装置和器材进行实验,获取客观、真实的实验数据,通过对数据的分析形成关于物理规律的结论。例如在学习行星运动规律时,可利用木星的卫星便于观测且绕木星运行周期较短的特点,教师把每间隔一定时间拍摄的木星(连同多颗卫星)照片提供给学生,让学生从这些照片中分析不同卫星的运动周期,并定量比较这些卫星绕木星做圆周运动的半径大小,对卫星做圆周运动的半径和周期的定量关系提出假设,并通过所测出的数据检验或修正自己的假

设,形成自己关于星体运动规律的结论。学生在这个活动中具有跟科学工作者一样的探索行为,能真切感受到科学是一个探究过程,体会到科学是对客观自然现象的合理解释,不仅建立和提升了对科学本质的认识,而且提高了科学探究能力。(完整教学案例详见附录)

应用物理知识解决具体问题,必须结合真实的情境。运用物理知识解决实际问题能力的高低,往往取决于学生把情境与知识相关联的水平,即能否把问题中的实际情境转化为解决问题的物理条件。例如,是否能把情境中的一段经历转化为一个物理过程,是否能把情境的故事情节转化为某种物理现象,是否能把描述情境的文字转化为具体的某个物理量,是否能把情境中需要完成的工作转化为相应的物理求解要求。我们常说某个问题很“活”,其“活”的本质就在于情境的转化,能不能把问题中某一鲜活的实际情境转换成解决问题的物理情境,建立相应的物理模型,这是应用物理观念思考问题、应用物理知识分析问题的关键。

物理教学中,应让学生获得在实际情境中解决物理问题的大量体验,形成把情境与知识相关联的意识,这种意识是无法通过教师的讲解活动来培养的。

3.通过实验发展探究能力培养科学态度和科学精神

物理实验是高中物理教学的重要内容。物理实验在培养学生的科学思维、探究能力、科学态度和科学精神方面具有特殊的地位。应发掘实验在培养学生发现和提出问题能力方面的潜在价值。教师可在一些物理实验中创设某种情境,让学生在观察和体验后有所发现、

有所联想,萌发出科学问题,还可在实验中创设一些任务,让学生在完成任务中运用科学思维,自己提炼出应探究的科学问题。

要通过实验提高学生制定计划的能力。让学生学会把探究课题分解为几个相对独立的小问题,思考解决每个问题的不同方法,根据现实条件选择有关方法形成探究方案;学会从原理、器材、信息收集技术、信息处理方法等各方面来构思探究计划;学会通过查询相关资料来完善探究计划。教学中应尽量为学生提供制定探究计划的机会。

在收集信息时,要避免让学生按教师或教材的既定步骤“照方抓药”,进行虚假“探究”。不应只把注意力集中在与探究假设相符的物理事实上,同样需要观察和收集那些与预期结果相矛盾的信息。在分析、处理信息时,应让学生依照物理事实运用逻辑推理来确立物理量之间的关系,树立把物理事实作为证据的观念,发展根据证据、逻辑和现有知识进行科学论证和解释的能力。

关于科学探究的交流和表达,应引导学生从以下两个方面提高表达能力:一是交流内容的组织,包括问题的提出、探究方案的设计、信息收集过程和数据整理、结论及其解释、存在的问题和新发现等;二是陈述的形式,包括文字、表格、图像、公式、插图等,学会根据内容选择恰当的形式进行交流。教学中要提供学生当众交流的机会,让学生准备有条理的讲稿,进行准确和富有逻辑的发言。

应通过实验探究让学生体会科学研究中相互合作的必要性,除了在本实验小组范围内进行分工合作之外,还可让不同的实验小组设计不同的实验方案,完成同样的探究任务,实现各小组之间的实验数据共享,感受合作在获取数据中的价值,增强学生的合作意识。

实验能培养学生的科学态度和科学精神,教师应培养学生严肃认真对待实验的态度,对实验结果实事求是,杜绝编造和修改实验数据,并把实事求是的作风带到平时的学习和生活中去。

4.通过问题解决促进物理核心素养的达成

应把物理课程中所形成的物理观念和科学思维用于分析、解决现实生活中的各种问题,在解决问题中进一步提高探究能力、增强实践意识、养成科学态度,促进核心素养的形成。

现实生活中很多场合下能生成有价值的科学探究问题。例如,一名学生偶然看见某工人沿着斜靠在墙上的梯子向上登高时,梯子下端突然向远离墙的方向打滑,导致事故。学生对此真实问题用共点力平衡的规律进行探究,得出了人在梯子上的位置越高梯子下端越容易打滑的结论,解释了所观察到的现象。该学生进一步研究得出了梯子安全倾角的大小和动摩擦因数的定量关系,这是一个对安全施工很有实用价值的结论。该学生研究时,把人视为质点,忽略梯子的质量、梯子上端与墙之间的摩擦力等次要因素,合理构建了问题研究的物理模型,形成结论时,进一步考虑了梯子质量等因素的影响。在解决该现实问题中,学生发展

了科学思维,增强了实践意识。

大众传媒的报导、公共场所的公告等,很多信息都跟物理知识有关,关心这些信息,有利于提高学生的核心素养。例如,某学生看见机场关于“严禁携带额定能量超过160wh的充电宝搭乘飞机”的规定,但对160wh的含义不理解,一般充电宝的规格标注的是电量,单位是VAh为什么机场的规定要以wh做单位?学生仔细阅读机场公告的文字后领晤到,机场限定的不是充电宝的电量,而是充电宝的能量,wh的含义是瓦小时,160wh相当于57. 6吨的重物从1米高处落下来所释放的能量。若要判断常见铿电池充电宝的能量是否超标,须把它的电量乘以3.7V额定电压。学生对这些问题的思考,拓展了物理知识在实践中的应用,加深了对公共传媒中有关信息的科学性认识。

教师还应鼓励并引导学生把物理课程中所形成的物理核心素养用于解决生活的非物理问题,例如,在设计具体活动、制订工作计划时,让学生会分析影响问题的主要因素和次要因素,会把一个复杂的问题分解为若干个简单的问题,会控制相关举措的适用条件,会思考事物间的因果关系等。

解答习题也是一种问题解决方式,习题教学的优化对学生核心素养的进一步发展起到重要作用,需要从核心素养的视角对习题教学的目的进行重新审视。

在习题教学中,应把教学目的聚焦于发展物理核心素养,通过习题教学,使学生在科学思维、探究能力、实践意识、科学态度等方面得到有效提升。习题教学的效果不要局限于解答某类情境的物理问题,还要全面提高学生的问题解决能力。

《高中物理课程标准》变化解读

一、修订背景

1.研究制订学生发展核心素养体系和学业质量标准。

——《教育部关于全面深化课程改革 落实立德树人根本任务的意见》

2.减轻中小学生课业负担;开发特色课程。

——国家中长期教育改革和发展规划纲要(-)

3.课改实验十余年的成果和经验积累。

4.国际科学教育的最新发展(学习进阶、核心概念、STEM教育……)

二、物理课标的修订的主要内容和变化

(一)关于课程方案

1.进一步明确了普通高中教育的定位。

普通高中的培养目标是进一步提升学生综合素质,着力发展核心素养。

2.进一步优化了课程结构。

(1)将课程类别调整为必修课程、选择性必修课程和选修课程;

(2)进一步明确了各类课程的功能定位,与高考综合改革相衔接。

(二)关于学科课程标准

1.凝练了学科核心素养

对知识与技能、过程与方法、情感态度价值观三维目标进行了整合。围绕着核心素养的落实,精选、重组了课程内容,明确内容要求,指导教学设计,提出考试评价和教材编写建议。

2.研制了学业质量标准

明确了学生完成本学科学习任务后,学科核心素养应该达到的水平,各水平的关键表现构成评价学业质量的标准。引导教学更加关注育人目的,更加注重培养学生核心素养。

4.课程结构

今年秋季开始,高中物理要分三六九等了:要想拿到高中毕业证,必须参加学业水平考试,物理学科要学习必修模块共三本书;如果参加高考时打算选考物理,要增加选择性必修三本书,这样必修加选择性必修共六本书;如果想继续发展兴趣特长或参加自主招生考试的,还有三本选修教材。也就是说,高中整个学段共有九本书,九九归一才达到高中物理学习的最高境界。

下面是新修订高中物理

课程标准整理的高中物理课程结构:

(1)变化前是以教材来区分必修、选修,变化后是以知识模块来区分必修、选修。划分更加细致、科学、合理。

(2)必修模块为合格性考试内容,必修模块和选择性必修模块为等级性考试内容。无论是必修课程还是选修课程都充分注重物理核心素养的达成。

(1)物理观念

内涵:“物理观念”是从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识;是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华;是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础。

描述:

形成经典物理的物质观、运动观、能量观、相互作用观,并且能用来解释自然现象和解决实际问题;

初步具有现代物理的物质观、运动观、能量观、相互作用观,能用于描述自然界的图景。

(2)科学思维

内涵:“科学思维”是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式;是基于经验事实建构理想模型的抽象概括过程;是分析综合、推理论证等方法的内化;是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判、检验和修正,进而提出创造性见解的能力与品质。

描述:

具有构建理想模型的意识和能力

能正确使用物理思维方法,从定性和定量两个方面进行科学推理、找出规律、形成结论,并能解释自然现象和解决实际问题;

具有使用科学证据的意识和评估科学证据的能力,能使用证据对研究的问题进行描述、解释和预测;

具有批判性思维的意识,能基于证据大胆质疑,从不同角度思考问题,追求科技创新。

(3)科学探究

内涵:“科学探究”是指基于观察和实验提出物理问题、形成猜想和假设、设计实验与制订方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释,以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。

(实验版课程标准中“科学探究”七个要素的重新概括)“科学探究”主要包括问题、证据、解释、交流与合作等要素。

描述:

具有科学探究的意识、能发现问题、提出合理猜测;

具有设计实验探究方案和获取证据的能力,能正确实施实验探究方案,使用各种科技手段和方法收集信息;

具有分析论证的能力,会使用各种方法和手段分析、处理信息,描述、解释实验探究结果和变化趋势;

具有合作与交流的意愿和能力,能准确表达、评估和反思实验探究过程与结果。

(4)科学态度与责任

内涵:“科学态度与责任”是指在认识科学本质,理解科学·技术·社会·环境关系的基础上,逐渐形成的对科学和技术应有的正确态度和责任感。“科学态度与责任”主要包括科学本质、科学态度、社会责任等要素。

描述:

能正确认识科学的本质;

具有学习和研究物理的好奇心与求知欲,能主动与他人合作,尊重他人,能基于证据和逻辑发表自己的见解,实事求是,不迷信权威;

在进行物理研究和物理成果应用时,能遵守普遍接受的道德规范;

理解科学、技术、社会、环境的关系,热爱自然,珍惜生命,具有保护环境、节约资源、促进可持续发展的责任感。

从四大类,14条的描述中,我们不难发现,核心素养的建构,尽管落脚点是学生“身心发生积极、健康的变化”,但却是建立在物理学科的基础上或以物理学科为载体来实现的。

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