物理學(xué)科素養(yǎng)

物理學(xué)科素養(yǎng)物理教育是科學(xué)教育的一部分，國(guó)際上對(duì)物理教育的研究，都是在科學(xué)教育統(tǒng)一的框架下進(jìn)行的。物理學(xué)科核心素養(yǎng)是物理學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生在接受物理教育過(guò)程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的關(guān)鍵能力和必備品格，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分。物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要由“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面構(gòu)成。一、物理觀念知識(shí)是能力的基礎(chǔ)，有知識(shí)不一定就有能力，但沒(méi)有知識(shí)就一定沒(méi)有能力。在科學(xué)教育領(lǐng)域，國(guó)際上關(guān)于科學(xué)知識(shí)的表述有核心概念、關(guān)鍵概念、大概念、科學(xué)原理、科學(xué)知識(shí)等方式。在應(yīng)試教育的背景下，我國(guó)特別重視知識(shí)和原理的教學(xué)，很多學(xué)校強(qiáng)調(diào)死記硬背的知識(shí)和原理學(xué)習(xí)，而素養(yǎng)強(qiáng)調(diào)知識(shí)和原理的深度理解和靈活應(yīng)用。最新的國(guó)際科學(xué)教育研究與實(shí)踐中，強(qiáng)調(diào)核心概念、大概念、跨學(xué)科概念。而在中國(guó)的文化中，概念是指一類事物的共同屬性與本質(zhì)特征，是抽象的，這與國(guó)際上關(guān)于概念的內(nèi)涵并不一致。因此，在建構(gòu)物理核心素養(yǎng)時(shí)，沒(méi)有使用物理知識(shí)，也沒(méi)有使用物理概念，而使用了物理觀念。一方面，觀念是概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華，另方面，中國(guó)文化中的觀念與國(guó)際上概念的內(nèi)涵基本致。我們將物理觀念(特別強(qiáng)調(diào)應(yīng)用)作為物理核心素養(yǎng)，其依據(jù)主要有如下方面第一，對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解和運(yùn)用是學(xué)生發(fā)展非常重要的核心素養(yǎng)。第一，世界各國(guó)的課程標(biāo)準(zhǔn)都將核心概念，或大概念，或關(guān)鍵概念，或知識(shí)理解與應(yīng)用、工程實(shí)踐等作為重要的科學(xué)素養(yǎng)。如英國(guó)科學(xué)課程示準(zhǔn)認(rèn)為在科學(xué)研究領(lǐng)域，有一些關(guān)鍵概念支撐著科學(xué)研究工作順利進(jìn)行學(xué)生需要理解這些概念，以幫助他們更加深人理解所學(xué)的科學(xué)知識(shí)、技巧和科學(xué)觀念。南非科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)中提出自然科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)有助于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，有三個(gè)方面，其中之一是提高對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解和運(yùn)用。美國(guó)NGSS提出強(qiáng)調(diào)科學(xué)與工程實(shí)踐、學(xué)料核心概念、跨學(xué)科概念。第三，科學(xué)教育研究一直重視概念學(xué)習(xí)，從21世紀(jì)之前重視概念發(fā)展、概念轉(zhuǎn)變，到最近重視核心概念和概念進(jìn)險(xiǎn)，都把科學(xué)概念學(xué)習(xí)作為科學(xué)教育的重要目標(biāo)?？茖W(xué)教育研究者普遍認(rèn)為，科學(xué)教育的目標(biāo)不是去獲得大堆由事實(shí)和理論堆砌的知識(shí)，而應(yīng)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)趨向于核兒概念的進(jìn)展過(guò)程。核心概念是某個(gè)知識(shí)領(lǐng)域的中心，是一種教師希望學(xué)生理解并能得以應(yīng)用的概念性知識(shí)這些知識(shí)必須清楚地呈現(xiàn)給學(xué)生，以便學(xué)生理解與他們生活相關(guān)的事件和現(xiàn)象基于高中物理的基本內(nèi)容，能物理觀念”主要包括物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)觀念、相互作用觀念、能量觀念及其應(yīng)用等要素。二、科學(xué)思維觀察、實(shí)驗(yàn)與科學(xué)思維相結(jié)合，是物理學(xué)科的基本特征?？茖W(xué)思維是具有意識(shí)的人腦對(duì)科學(xué)事物(包括科學(xué)對(duì)象、科學(xué)現(xiàn)象、科學(xué)過(guò)程、科學(xué)事實(shí)等)的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及事物間的相互聯(lián)系和關(guān)系的間接與概括的反映，是物理核心素養(yǎng)的核心內(nèi)容。學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、批判性思維與創(chuàng)新是學(xué)生發(fā)展核心類養(yǎng)的重要成分、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)主要是指學(xué)生面對(duì)新的情境或者具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)在務(wù)時(shí)，所表現(xiàn)出來(lái)的在思維、認(rèn)知策略和自我調(diào)控等方面的綜合能力，包括對(duì)學(xué)習(xí)的興趣、習(xí)慣方法、思維方式認(rèn)知策略等。批判性思維與創(chuàng)新主要指對(duì)于事物保持好奇心和開放性態(tài)度，具有探索精神，對(duì)于現(xiàn)象能夠進(jìn)行反思和質(zhì)疑，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，具有批判精神和批判能力，敢于創(chuàng)新，勇于挑戰(zhàn)，能夠提出新穎和有價(jià)值的想法并付諸實(shí)踐21世紀(jì)以來(lái)的科學(xué)教育研究，特別重視科學(xué)論證、模型思維和科學(xué)推理。隨著人們認(rèn)識(shí)到批判性思維是21世紀(jì)的主要能力，作為科學(xué)學(xué)習(xí)和研究中批判性思維的重要表現(xiàn)一科學(xué)論證的研究和培養(yǎng)已經(jīng)得到高度重視，它可以幫助學(xué)生發(fā)展料學(xué)探究能力建控科學(xué)知識(shí)并促進(jìn)科學(xué)概念轉(zhuǎn)變與理解，提升科學(xué)認(rèn)識(shí)論水平，提升推理能力批判思維能力和交流能力，理想模型是根據(jù)研究的問(wèn)題和內(nèi)容，在一定條件下對(duì)研究客體的抽象，是從多維的具體圖像中，抓住最具有本質(zhì)特征的圖像，建立一個(gè)易于研究的、能從主要方面反映研究客體的新圖像。為了描述客觀事物的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，物理學(xué)家往往把研究對(duì)象抽象為理想模型，建模方法是科學(xué)研究的常用方法，模型思維是一種重要的科學(xué)思維?？茖W(xué)推理是根據(jù)一個(gè)判斷得出另一個(gè)判斷的思維形式，在國(guó)際科學(xué)推理研究中，研究者普遍認(rèn)為，公學(xué)生應(yīng)具體分類、排序、守恒和可逆性等，中學(xué)生應(yīng)該具體理論推理、組合推程、比例推理、控制變量、概率推理、關(guān)系推理等。幾乎所有國(guó)家的課程標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)將科學(xué)思維與創(chuàng)新列為課程目標(biāo)。加拿大安大費(fèi)文檔略省于2006年制定的《安大略課程((1一8年級(jí)):科學(xué)與技術(shù)》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生知識(shí)和能力的評(píng)估從知識(shí)和理解、思維和探究、交流、應(yīng)用四個(gè)方面進(jìn)行，批判性思維和創(chuàng)造性思維、批判性/創(chuàng)造性思維過(guò)程、技能和策略等是主要內(nèi)容。英國(guó)將“想法和證據(jù)”(IdeasandEvidence)設(shè)定為教育目標(biāo)(TheNationalCurriculumforEngland,2004)西班牙將“論證能力”(SkillofArgumentation)擬定為學(xué)生必須具備的基本能力;學(xué)生能力國(guó)際評(píng)價(jià)項(xiàng)目(ProgrammeforInternationalStudentAssessment,PISA,2015)對(duì)科學(xué)能力的評(píng)價(jià)包括認(rèn)識(shí)科學(xué)問(wèn)題、運(yùn)用知識(shí)科學(xué)地解釋現(xiàn)象、運(yùn)用科學(xué)證據(jù)做決策并與他人交流。芬蘭的高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)調(diào)建模，澳大利亞維多利亞州物理課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)模型建立的科學(xué)思維過(guò)程、分析、綜合、評(píng)價(jià)等;韓國(guó)的課程目標(biāo)中提出培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思考的能力和創(chuàng)造性解決問(wèn)題的能力，為有創(chuàng)意地、科學(xué)性地解決日常生活的問(wèn)題培養(yǎng)必備的科學(xué)素養(yǎng)?；谏鲜龇治?，模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新是構(gòu)成科學(xué)思維的主要成分。三、科學(xué)探究科學(xué)探究是人類探索和了解自然、獲得科學(xué)知識(shí)的主要方法，也是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的主要方式，還是一種綜合的、關(guān)鍵的科學(xué)能力和素養(yǎng)?？茖W(xué)教學(xué)倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)，為學(xué)生提供充分的探究式學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，逐步培養(yǎng)學(xué)生收集和處理科學(xué)信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，以及交流與合作的能力等，形成尊重事實(shí)、善于質(zhì)疑的科學(xué)態(tài)度，突出學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力，以及批判性思維和創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)。探究及其教學(xué)是科學(xué)教育最重要的研究領(lǐng)域，最近的趨勢(shì)是:探究教學(xué)強(qiáng)調(diào)合作學(xué)習(xí)與科學(xué)論證，基于模型的科學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境有利于促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，提高學(xué)生的探究能力。世界各國(guó)的課程標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)將科學(xué)探究與交流能力作為培養(yǎng)目標(biāo)么。例如美國(guó)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)中的課程目標(biāo)強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究所需要的能力(包括確定可以通過(guò)科學(xué)探完回答的問(wèn)題、設(shè)計(jì)和進(jìn)行科學(xué)研究、利用適當(dāng)?shù)墓ぞ吆图夹g(shù)收集、分析和解釋數(shù)據(jù)、培養(yǎng)運(yùn)用證據(jù)進(jìn)行描述、解釋、預(yù)測(cè)和構(gòu)建模型的能力、通過(guò)批判性和邏輯性思維建立證據(jù)與解釋之間的關(guān)系、承認(rèn)和分析提出的可供選擇的解釋和預(yù)測(cè)、交流科學(xué)過(guò)程和解釋、把數(shù)學(xué)運(yùn)用在科學(xué)探究的各個(gè)方面)①成經(jīng)典物理的物質(zhì)觀、運(yùn)動(dòng)觀、能量觀、相互作用觀，并且能用來(lái)解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題;②初步具有現(xiàn)代物理的物質(zhì)觀、運(yùn)動(dòng)觀、能量觀、相互作用觀，能用于描述自然界的圖景。(2)科學(xué)思維?內(nèi)涵:“科學(xué)思維”是從物理學(xué)視角對(duì)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)方式是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)理想模型的抽象概括過(guò)程;是分析綜合、推理論證等方法的內(nèi)化是基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對(duì)不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑、批判、檢驗(yàn)和修正,進(jìn)而提出創(chuàng)造性見解的能力與品質(zhì)。描述:①有構(gòu)建理想模型的意識(shí)和能力;②能正確使用物理思維方法,從定性和定量?jī)蓚€(gè)方面進(jìn)行科學(xué)推理、找出規(guī)律、形成結(jié)論,并能解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題;③具有使用科學(xué)證據(jù)的意識(shí)和評(píng)估科學(xué)證據(jù)的能力,能使用證據(jù)對(duì)研究的問(wèn)題進(jìn)行描述、解釋和預(yù)測(cè)④具有批判性思維的意識(shí),能基于證據(jù)大膽質(zhì)疑,從不同角度思考問(wèn)題,追求科技創(chuàng)(3)科學(xué)探究?jī)?nèi)涵:“科學(xué)探究”是指基于觀察和實(shí)驗(yàn)提出物理問(wèn)題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋,以及對(duì)科學(xué)探究過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估、反思的能力。(實(shí)驗(yàn)版課程標(biāo)準(zhǔn)中“科學(xué)探究”七個(gè)要素的重新概括)“科學(xué)探究”主要包括問(wèn)題、證據(jù)解釋、交流與合作等要素。描述:①具有科學(xué)探究的意識(shí)、能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出合理猜測(cè)，②具有設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究方案和獲取證據(jù)的能力，能正確實(shí)施實(shí)驗(yàn)探究方案，使用各種科技手段和方法收集信息，③具有分析論證的能力，會(huì)使用各種方法和手段分析、處理信息，描述、解釋實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果和變化趨勢(shì):具有合作與交流的意愿和能力，能準(zhǔn)確表達(dá)、評(píng)估和反思實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程與結(jié)果。(4)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任內(nèi)涵:“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”是指在認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)，理解科學(xué)技術(shù).社會(huì)環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，逐漸形成的對(duì)科學(xué)和技術(shù)應(yīng)有的正確態(tài)度和責(zé)任感?！翱?/p>