课堂教学中培养学科核心素养的基本问题

【专家介绍】

曹宝龙（1960-），男，博士、特级教师、正高级教师、浙江师范大学博导，现任华东师范大学附属桐庐学校校长。主要从事学科教育与心理发展、学校管理研究。浙江省教育学会科学教育分会会长、物理教育分会副会长、浙江省督学、杭州市人大决策咨询专家。教育部物理教学指导委员会副主任委员、教育部第二届课程教材专家委员会委员、教育部高中物理课标修订组和义务教育科学课标修订组核心成员。人教版普通高中《物理》教材主要作者兼分册主编、浙教版初中《科学》教材主要作者兼副主编。曾获浙江省基础教育教学成果特等奖。

摘   要：落实物理学科核心素养的主要途径是改革物理课堂。培养物理学科核心素养，教师应该着力于以下几个方面：深刻理解核心素养的本质和特征;基于对物理学科核心素养的本质理解，构建物理学科核心素养的二级目标框架;以物理学科核心素养的二级框架条目设计课堂并表达课堂的素养目标;探索与实施适应不同性质的素养目标的有效教学方式;根据物理学科核心素养的本质确立有效的评价理念，并以评价理念和评价方式改进课堂，努力提高课堂的素养培育效率。

关键词：物理学科核心素养;课堂素养目标;教学方式;课堂评价

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2022）6-0001-4

目前，以2017年版课标为依据的高中物理教材已被普遍使用，教材的核心思想是培养学生的物理学科核心素养。课堂是培养核心素养的主要渠道，课堂教学中如何培养学生的核心素养是物理教学的关键。在课堂教学中培养学生的核心素养主要应该解决以下几个问题：从学生发展核心素养的理念深刻理解学科素养的本质和特征，系统解释物理学科核心素养的基本意义，认识物理学科核心素养的结构体系，在课堂教学设计中明确并学会学科素养目标的规范表达，能认识到不同性质的目标需要选择不同的教学方法的基本原理，用物理学科核心素养的评价理念和评价方法促进课堂教学的改变。

1    理解核心素养的本质和特征

从教育心理学观点来看，核心素养是必备品格与关键能力之和，是学生经过学习或接受教育而形成的。高中各科的课程标准对核心素养的定义主要集中在必备品格、关键能力和价值观念三方面。其实价值观念可以看成品格的一部分，将价值观从品格中独立出来的主要原因是为了加强价值观的教育。因此，对素养的理解必须把握以下几个方面：

素养是在先天素质的基础上通过学习或培养而形成的。这说明教育过程和教育方式很重要，相同的先天素质通过不同的教育过程或教育方式会获得不同的素养，物理学科素养显然决定于物理学科的教育方式。例如，注重探究实践、注重深度理解的物理教育方式就会使学生爱科学探究、爱物理研究，且对科学更有兴趣，会使学生具有探究能力、理性精神和独立精神。

素养是学生今后学习、生活和工作所必需的。品格和价值观是学生融入社会、服务社会所需要的，是个人适应社会性的要求，也是良好社会环境对个体的基本要求;能力是个体融入社会所需要的能动性和适应性要求，也是个体生存于社会的要求。当然，物理学科核心素养作为科学素养的重要组成，其科学观念、科学思维和探究能力以及科学态度与责任是學生今后必需的素养。

品格是个体回应人生处境的方式。即评价一个人的品格主要考查他（她）在某种处境下对环境的反应方式。例如，老师对学生的错误行为进行严厉的批评后，有的学生会有强烈的抵触心理，且不满老师的教育方式;而有的学生则会在受到老师批评教育后进行深刻的自我反思，找出自己的错误原因并努力改进。这就是相同的“处境”下不同的“回应方式”，是不同品格的孩子的不同表现。因此，观察一个人的品格可以从他（她）在不同处境下的回应方式来判断。物理学科核心素养的品格主要表现在是否具有对物理现象和物理规律进行主动探究学习的积极主动的心理，是否有兴趣对物理问题进行深入探究，是否关注科学、技术、社会与环境的相互关系。

能力是指个体在任务环境中所能表现的适应性行为的个体心理特征。能力的概念比较抽象，我们可以用实例解释。假如有人从桥上掉入湖里，如果这个人扑腾几下就往水下沉了，说明他在水环境中不能发出“适应性行为”;如果这个人受到惊吓，但很快镇静下来后游到岸边脱险了，这就说明他在水环境中能够发出“适应性行为”。因此，能力的本质是个体在某一个环境中能够发出适应于环境的行为的个性特征。在水中有适应性行为就是具有游泳能力，在自行车上有适应性行为就是具有骑车能力，等等。

能力具有它自己的基本特性。特性1，能力只有在任务环境中才能形成。如果我们只让学生在教室里听游泳课，即使教练的水平很高，学生也不可能学会游泳。特性2，学习者只有自主操作相应的活动才能获得能力。例如，不可能靠观看高水平运动员的游泳表演而学会游泳，只有让学习者自己在水中按照正确的方法练习才能学会游泳。特性3，能力只有在真实的任务环境下才能被准确评价。例如，不可能用纸笔测试的方法测量一个人的篮球水平、游泳水平、骑车水平，我们只能让被测者在相应的场地和器材组成的环境下自主操作，才能有效测评出这些能力。因此，只有学生通过自主学习、自主探究、自主实验才能培养物理能力，物理能力也只有在真实的问题环境或任务环境中才能被测评出来。

2    基于学科核心素养的本质构建其二级目标框架

学科核心素养是学生学习某学科课程后所获得的必备品格和关键能力。对于学科核心素养要关注以下几个方面：

课程与素养发展具有对应性。学生的学习与学生的发展应该具有因果对应性。学习的课程不同，所能获得的核心素养也不相同。例如，语文课程的学习可以获得语文学科核心素养，物理课程的学习能使学生获得物理学科核心素养。高中学生学习高中的14门课程后就能获得14个不同的学科核心素养。从素养教育的原理上可以这样理解：这14个学科核心素养的总体效应就相当于高中学生应该获得的总体的学生发展核心素养。因此，学生发展核心素养的主要渠道是学科课程的学习。

学科素养发展具有水平进阶的特征。学科素养的发展需要有一个渐进式的设计思想，不同学段需要有不同的学业要求。例如运动的概念，在高一阶段主要认识描述机械运动的参照物和不同的运动形式，几种典型的机械运动的描述方法;在热学内容的学习中，就应该学习物质内部的热运动的概念和描述方法;而到电磁学内容阶段，就可以学习电磁运动和电磁波的概念;在原子结构的学习中，可以让学生认识原子的结构、原子的运动以及原子运动的描述方法。即运动概念的认识是一个逐步深入、逐步扩展的过程。所以，物理概念和规律的认识有一个逐步提升的进阶过程，这也是符合人的认知发展规律的。

物理学科核心素养主要体现在观念形成、能力发展和态度价值观形成，主要表现在以下几个方面：一是物理知识理解基础上的物理概念发展，使学习者形成对自然与科学现象的认识或看法，这就是物理观念，包括物质观、能量观、运动与相互作用观等;二是通过物理问题分析与研究，使学生获得科学思维能力，主要包括模型建构、科学推理、科学论证和质疑创新等方面;三是物理学习所需要的探究实践能力，主要包括问题提出与猜想假说、证据获取与证据解释、归纳总结与结论表达等方面;四是物理学习后所形成的科学态度与责任，主要包括科学本质、兴趣、态度、责任、STSE等[1]。具体内容如表1所示。

3    以学科核心素养的二级维度设计与表达课堂目标

落实物理学科核心素养当然在于物理课堂，物理课堂教学设计的首要任务是要用素养的观点、素养的理念来设计和表达教学目标。理解课堂教学的素养目标应该关注以下几个方面：

确立课堂教学的目标培养理念。每一节物理课的学习内容都是为了让学生获得物理学科核心素养而设计的。有人认为，只有学习一个单元或更大范围的学习内容时才能落实学科核心素养，而一节课是无法落实或完美体现的。显然，这种说法并不正确。用单元眼光设计一节课有利于体现局部服务整体，突出素养培养的针对性和有效性。应该说，物理教学中的每一节课都有学习内容所涵盖的物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等方面的目标。当然，由于一节课的学习比较少，范围比较小，体现的素养目标会比较小、比较具体。

认识课堂素养目标的特征。课堂教学内容所对应的目标与整个学科的素养目标、单元的素养目标并不完全相同，有它的基本特征。由于课堂学习内容有限，它的素养目标应该更能体现物理学科核心素养的二级维度目标，可以从课堂内容和二级维度之间的关系分析获得课堂目标[2]。我们可以分析一堂课的学习内容中是否含有物质观、运动与相互作用观和能量观等观念目标，是否含有模型建构、科学推理、科学论证和质疑创新等科学思维目标，是否具有问题、证据、解释和交流等科学探究目标，是否体现科学本质、科学态度和社会责任等态度责任目标。因此，一节课的素养目标应以二级维度为依据来分析教学内容，并把教学内容与素养培育有机地联系在一起。

以学科核心素养确切表达课堂的目标。课堂的素养目标是学生学习本节课内容后能获得的品格和能力，一节课的目标要在分析课程内容性质和素养发展功能的基础上，用物理学科核心素养的二级维度表达，素养目标要符合学生发展的可能性，并能对课堂教学过程的设计起着良好的导向作用。例如，必修第一册“牛顿第一定律”这节课的目标可以这样表达：

（1）物理观念：①消除“维持物体运动需要力”的错误前概念（运动观）;②认识惯性：保持运动状态是物体的固有特性（运动观）。

（2）科学思维：能从伽利略的斜面实验进行极限推理，得出“如果没有外力因素，物体会保持水平直线运动”的结论（科学推理）。

（3）科学探究：能以实验证据为基础进行推理论证，得出牛顿第一定律（推理论证，即实验为基础的论证与解释）。

（4）科学态度与责任：①认识牛顿的理想化实验对科学思想和科学方法发展的贡献（科学本质）;②从亚里士多德的运动观到牛顿的运动观，体会实验证据和推理论证的作用（科学态度）。

读者可以从以上案例体会：目标主要考虑素养的四个方面，但比对二级维度后其表达更准确;目标的表达尽可能清晰具体，不可太大太抽象而无法执行，例如“培养学生的科学态度”“培养学生的物理思维能力”等，这样的目标没有意义，因为没有指出是什么样的态度、什么样的思维。实际上，我们可以这样验证目标表达的合理性：从表达的课堂素养目标是否可以推理出本节课的学习内容。例如，你会很容易从“能从伽利略的斜面实验进行极限推理，得出‘如果没有外力因素，物体会保持水平直线运动’的结论（科学推理）”这个教学目标，推理出这必定是伽利略理想斜面实验教学所对应的教学目标。

4    设计和实施适应不同素养目标的教学方式

学科核心素养目标具有不同的性质。一般来说，通过理解某一知识而使学生获得观念认识的教学方式是传授法（讲述、表征、问题讨论、解释等）;使学生获得科学思维能力目标的教学方法是用问题或任务解决的活动设计方法;而使学生获得科学探究能力目标的教学方法应该进行真实情境的问题探究活动[3]。在课堂目标明确之后，我们可以根据以上原则设计合适的教学方法。例如，表2是“牛顿第一定律”的教学方式示例。

从本质上来说，知识认知、知识理解类目标的教学主要由教师进行有序的讲解、表征、解释或组织问题讨论等，让学生能够理解相关的知识，理解情境与知识之间的关系。科学思维能力类目标的教学可设计思维活动类的问题解决活动，让学生在问题解决过程中发展思维能力。科学探究类目标的教学主要突出探究过程性。例如，属于“问题”或“证据”这两种探究目标所采用的教学方式并不相同。“问题”类的目标主要突破情境与问题之间的关系;“证据”类的目标主要在证据与主张之间设计证据获取的方案和论证程序。科学态度与责任类的目标一般在知识理解和能力获取的目标达成过程中，渗透或穿插一些体验、体会、反思、辩论、评价等教学片断，在激发学生“自我”的教学中达成目标。

5    依据素养的本质确立正确有效的评价理念，并以此改进课堂

教育评价的功能主要有两个方面：一是通过评价分析对学生个体或群体作出评判;二是通过过程评价对教育行为作出评判，并利用评判改进或优化教育行为或教育过程。理解教育评价的基本思想，有助于教师把握教育方式或教育行为的准确性和有效性。

知识学习的结果应该是学习者对知识的理解，包括知识的产生、发展和应用方向的理解;能力学习的结果应该是学生能够解释和解决真实情境的问题。因此，评价知识理解和评价能力的手段和方法并不相同。评价知识理解的方法主要考查学生对知识的背景和知识产生过程的理解。例如，对牛顿第二定律的教学可以评价：学生是否理解牛顿第二定律可以研究什么问题，牛顿第二定律是通过怎样的探究获得的，牛顿第二定律可以研究哪些问题，等等。评价学生能力的方法主要考查学生是否能够解决问题或是否能操作实施具体的过程。例如，学生是否能对力与运动的问题罗列出解决问题的方法、过程或解决问题的方程等，是否能对力与运动的真实情境问题进行建模分析，学生是否能设计和实施牛顿第二定律的探究实验，等等。显然，正确合理的评价思想可以有效主导评价学生的框架设计，也可以促进教师教学设计的有效性和针对性。

在课堂教学中培养学生核心素养是本次课程改革的難点和要点。物理教学设计中如何分析利用课堂学习内容培养物理学科核心素养的可能性、如何认识和表达课堂素养目标、如何选择或设计正确的素养达成教学方式、如何评价素养或利用评价改进提升课堂，这些问题始终是物理教师探索的核心。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]曹宝龙.课堂教学中落实物理学科素养的关键问题[J].中学物理，2019，37（17）：9-12.

[3]曹宝龙.基于素养发展的课堂教学目标体系[J].课程·教材·教法，2018，38（1）：49-53.

（栏目编辑    廖伯琴）