物理學科素養(yǎng)

物理學科素養(yǎng)物理教育是科學教育的一部分，國際上對物理教育的研究，都是在科學教育統(tǒng)一的框架下進行的。物理學科核心素養(yǎng)是物理學科育人價值的集中體現(xiàn)，是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的關(guān)鍵能力和必備品格，是學生科學素養(yǎng)的重要組成部分。物理學科核心素養(yǎng)主要由“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態(tài)度與責任”四個方面構(gòu)成。一、物理觀念知識是能力的基礎(chǔ)，有知識不一定就有能力，但沒有知識就一定沒有能力。在科學教育領(lǐng)域，國際上關(guān)于科學知識的表述有核心概念、關(guān)鍵概念、大概念、科學原理、科學知識等方式。在應(yīng)試教育的背景下，我國特別重視知識和原理的教學，很多學校強調(diào)死記硬背的知識和原理學習，而素養(yǎng)強調(diào)知識和原理的深度理解和靈活應(yīng)用。最新的國際科學教育研究與實踐中，強調(diào)核心概念、大概念、跨學科概念。而在中國的文化中，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，沒有使用物理知識，也沒有使用物理概念，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，中國文化中的觀念與國際上概念的內(nèi)涵基本致。我們將物理觀念(特別強調(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，對科學知識的理解和運用是學生發(fā)展非常重要的核心素養(yǎng)。第一，世界各國的課程標準都將核心概念，或大概念，或關(guān)鍵概念，或知識理解與應(yīng)用、工程實踐等作為重要的科學素養(yǎng)。如英國科學課程示準認為在科學研究領(lǐng)域，有一些關(guān)鍵概念支撐著科學研究工作順利進行學生需要理解這些概念，以幫助他們更加深人理解所學的科學知識、技巧和科學觀念。南非科學教育標準中提出自然科學領(lǐng)域的學習有助于提高學生的科學素養(yǎng)，有三個方面，其中之一是提高對科學知識的理解和運用。美國NGSS提出強調(diào)科學與工程實踐、學料核心概念、跨學科概念。第三，科學教育研究一直重視概念學習，從21世紀之前重視概念發(fā)展、概念轉(zhuǎn)變，到最近重視核心概念和概念進險，都把科學概念學習作為科學教育的重要目標?？茖W教育研究者普遍認為，科學教育的目標不是去獲得大堆由事實和理論堆砌的知識，而應(yīng)是實現(xiàn)一個趨向于核兒概念的進展過程。核心概念是某個知識領(lǐng)域的中心，是一種教師希望學生理解并能得以應(yīng)用的概念性知識這些知識必須清楚地呈現(xiàn)給學生，以便學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、運動觀念、相互作用觀念、能量觀念及其應(yīng)用等要素。二、科學思維觀察、實驗與科學思維相結(jié)合，是物理學科的基本特征?？茖W思維是具有意識的人腦對科學事物(包括科學對象、科學現(xiàn)象、科學過程、科學事實等)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。學會學習、批判性思維與創(chuàng)新是學生發(fā)展核心類養(yǎng)的重要成分、學會學習主要是指學生面對新的情境或者具有挑戰(zhàn)性的學習在務(wù)時，所表現(xiàn)出來的在思維、認知策略和自我調(diào)控等方面的綜合能力，包括對學習的興趣、習慣方法、思維方式認知策略等。批判性思維與創(chuàng)新主要指對于事物保持好奇心和開放性態(tài)度，具有探索精神，對于現(xiàn)象能夠進行反思和質(zhì)疑，發(fā)現(xiàn)問題所在，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值的想法并付諸實踐21世紀以來的科學教育研究，特別重視科學論證、模型思維和科學推理。隨著人們認識到批判性思維是21世紀的主要能力，作為科學學習和研究中批判性思維的重要表現(xiàn)一科學論證的研究和培養(yǎng)已經(jīng)得到高度重視，它可以幫助學生發(fā)展料學探究能力建控科學知識并促進科學概念轉(zhuǎn)變與理解，提升科學認識論水平，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)研究的問題和內(nèi)容，在一定條件下對研究客體的抽象，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動規(guī)律，物理學家往往把研究對象抽象為理想模型，建模方法是科學研究的常用方法，模型思維是一種重要的科學思維?？茖W推理是根據(jù)一個判斷得出另一個判斷的思維形式，在國際科學推理研究中，研究者普遍認為，公學生應(yīng)具體分類、排序、守恒和可逆性等，中學生應(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。幾乎所有國家的課程標準都會將科學思維與創(chuàng)新列為課程目標。加拿大安大費文檔略省于2006年制定的《安大略課程((1一8年級):科學與技術(shù)》標準對學生知識和能力的評估從知識和理解、思維和探究、交流、應(yīng)用四個方面進行，批判性思維和創(chuàng)造性思維、批判性/創(chuàng)造性思維過程、技能和策略等是主要內(nèi)容。英國將“想法和證據(jù)”(IdeasandEvidence)設(shè)定為教育目標(TheNationalCurriculumforEngland,2004)西班牙將“論證能力”(SkillofArgumentation)擬定為學生必須具備的基本能力;學生能力國際評價項目(ProgrammeforInternationalStudentAssessment,PISA,2015)對科學能力的評價包括認識科學問題、運用知識科學地解釋現(xiàn)象、運用科學證據(jù)做決策并與他人交流。芬蘭的高中物理課程標準中強調(diào)建模，澳大利亞維多利亞州物理課程標準強調(diào)模型建立的科學思維過程、分析、綜合、評價等;韓國的課程目標中提出培養(yǎng)學生科學思考的能力和創(chuàng)造性解決問題的能力，為有創(chuàng)意地、科學性地解決日常生活的問題培養(yǎng)必備的科學素養(yǎng)?；谏鲜龇治?，模型建構(gòu)、科學推理、科學論證、質(zhì)疑創(chuàng)新是構(gòu)成科學思維的主要成分。三、科學探究科學探究是人類探索和了解自然、獲得科學知識的主要方法，也是學生學習科學的主要方式，還是一種綜合的、關(guān)鍵的科學能力和素養(yǎng)?？茖W教學倡導探究式學習，為學生提供充分的探究式學習機會，逐步培養(yǎng)學生收集和處理科學信息的能力、獲取新知識的能力、分析問題和解決問題的能力，以及交流與合作的能力等，形成尊重事實、善于質(zhì)疑的科學態(tài)度，突出學習能力、創(chuàng)新精神、實踐能力，以及批判性思維和創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)。探究及其教學是科學教育最重要的研究領(lǐng)域，最近的趨勢是:探究教學強調(diào)合作學習與科學論證，基于模型的科學學習環(huán)境有利于促進學生進行科學探究，提高學生的探究能力。世界各國的課程標準都會將科學探究與交流能力作為培養(yǎng)目標么。例如美國國家科學教育標準中的課程目標強調(diào)培養(yǎng)學生進行科學探究所需要的能力(包括確定可以通過科學探完回答的問題、設(shè)計和進行科學研究、利用適當?shù)墓ぞ吆图夹g(shù)收集、分析和解釋數(shù)據(jù)、培養(yǎng)運用證據(jù)進行描述、解釋、預(yù)測和構(gòu)建模型的能力、通過批判性和邏輯性思維建立證據(jù)與解釋之間的關(guān)系、承認和分析提出的可供選擇的解釋和預(yù)測、交流科學過程和解釋、把數(shù)學運用在科學探究的各個方面)①成經(jīng)典物理的物質(zhì)觀、運動觀、能量觀、相互作用觀，并且能用來解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題;②初步具有現(xiàn)代物理的物質(zhì)觀、運動觀、能量觀、相互作用觀，能用于描述自然界的圖景。(2)科學思維?內(nèi)涵:“科學思維”是從物理學視角對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認識方式是基于經(jīng)驗事實建構(gòu)理想模型的抽象概括過程;是分析綜合、推理論證等方法的內(nèi)化是基于事實證據(jù)和科學推理對不同觀點和結(jié)論提出質(zhì)疑、批判、檢驗和修正,進而提出創(chuàng)造性見解的能力與品質(zhì)。描述:①有構(gòu)建理想模型的意識和能力;②能正確使用物理思維方法,從定性和定量兩個方面進行科學推理、找出規(guī)律、形成結(jié)論,并能解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題;③具有使用科學證據(jù)的意識和評估科學證據(jù)的能力,能使用證據(jù)對研究的問題進行描述、解釋和預(yù)測④具有批判性思維的意識,能基于證據(jù)大膽質(zhì)疑,從不同角度思考問題,追求科技創(chuàng)(3)科學探究內(nèi)涵:“科學探究”是指基于觀察和實驗提出物理問題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計實驗與制訂方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋,以及對科學探究過程和結(jié)果進行交流、評估、反思的能力。(實驗版課程標準中“科學探究”七個要素的重新概括)“科學探究”主要包括問題、證據(jù)解釋、交流與合作等要素。描述:①具有科學探究的意識、能發(fā)現(xiàn)問題、提出合理猜測，②具有設(shè)計實驗探究方案和獲取證據(jù)的能力，能正確實施實驗探究方案，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，會使用各種方法和手段分析、處理信息，描述、解釋實驗探究結(jié)果和變化趨勢:具有合作與交流的意愿和能力，能準確表達、評估和反思實驗探究過程與結(jié)果。(4)科學態(tài)度與責任內(nèi)涵:“科學態(tài)度與責任”是指在認識科學本質(zhì)，理解科學技術(shù).社會環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，逐漸形成的對科學和技術(shù)應(yīng)有的正確態(tài)度和責任感?！翱?/p>