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物理学科核心素养四大方面解读
※ 物理观念
最新的国际科学教育研究与实践强调核心概念、大观念、大概念、跨学科概念。在中国文化中,概念是指一类事物的共同属性与本质特征,是抽象的。这与国际上关于概念的内涵并不一致。因此,在建构物理课程应培养的核心素养时,没有使用“物理知识”,也没有使用“物理概念”,而使用了“物理观念”。物理观念是在物理知识的基础上建立的,每一个物理观念都对应于相应的物理知识体系,物理学的发展史也显示出物理观念能够促进与引导物理知识的发展,因为物理观念覆盖人类关于物质世界的总的看法。物理观念是基于物理学客观规律、经过逻辑加工的一种物理哲学思想,是物理概念和规律等的提炼和升华,体现了物理学科核心概念的教育价值。因此,物理观念的提出超越了碎片化的知识与孤立的解题技能,是对学生知识理解和能力发展的更高要求。《课程标准(2011年版)》在课程内容体系中,虽然没有明确提出“物理观念”这个术语,但已经用物质、运动和相互作用、能量等物理观念作为一级主题,统领课程全部的知识内容,将众多的物理知识关联为一个整体。基于义务教育阶段物理课程的性质和义务教育阶段物理课程在物理学科体系基础上选择的基本内容,《课程标准(2022年版)》将物理观念概括为物质观念、运动和相互作用观念、能量观念等要素。这些要素是物理学中最重要的科学观念,也是义教阶段物理学科内容的凝练。它们是组织和整合物理学科知识内容的关键概念,是将众多的物理知识连成一致整体的物理学习的核心内容。
※ 物理观念内涵的理解
物理观念素养特别强调学生应用这些观念解决实际问题,能将所学物理知识与实际情境联系起来,能从物理学视角观察周围事物、解释有关现象和解决简单的实际问题。
义务教育物理课程要培养的物理观念主要包括物质观念、运动和相互作用观念、能量观念等要素。
学生通过义务教育物理课程的学习,形成对物质的形态、属性及结构等的基本认识,并进一步提炼和升华,初步形成世界是由物质组成的,是客观存在的,物质的结构、物质的属性、物质的形态等是多样的、可变的、可观测、可描述的等物质观念。
2.运动和相互作用
学生通过义务教育物理课程的学习,形成对机械运动和力、声和光、电和磁等的基本认识,进一步升华为初步形成运动的形式是多样的,运动和相互作用是有规律的等运动和相互作用观念。
3.能量观念
学生通过义务教育物理课程的学习,形成对机械能、纳能、电磁能及能量的转化与守恒等的基本认识,进一步升华为初步形成能量多样观、能量转化观、能量度量观、能量守恒观、节能环保观等能量观念。
在教学中,一是要创设真实的教学情境,让学生经历科学探究和思维加工,保证物理概念和规律的内化,形成物理观念;二是要重视将这些观念用于解决实际问题,发展学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。
※ 物理观念方面的目标要求
认识物质的形态、属性及结构,认识运动和力、声和光、电和磁,认识机械能、内能、电磁能及能量的转化与守恒;能将所学物理知识与实际情境联系起来,能从物理学视角观察周围事物,解释有关现象,解决简单的实际问题。初步形成物质观念、运动和相互作用观念、能量观念。
物理观念是在物理知识的基础上建立的,是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华,蕴含了物理核心知识的教育价值。物理观念方面的目标要求主要包括两条:一是通过课程内容的学习,学生了解有关的现象,认识物质的形态、属性及结构,认识运动和力、声和光、电和磁,认识机械能、内能、电磁能及能量的转化与守恒等,形成概念,认识规律,掌握有关物质、运动和相互作用、能量等方面的核心知识;二是将所学物理知识与实际情境联系起来,能够应用核心知识解释有关现象和解决简单的实际问题,初步具备应用物理知识解决实际问题的能力。在此基础上,初步形成物质观念、运动和相互作用观念、能量观念。
物理观念是学生对物理知识进行深入学习与掌握后提炼和升华而成的,其中体现了学生基于知识学习面生成的主观表达。观念的形成不同于知识的习得,不可能通过没层级的思维活动和单一的学习方式获得,需要学生对知识进行思维加工与内化,因此,物理观念的提出超随了原有对碎片化知识的理解,是对学生知识理解和能力发展的更高要求。
※ 科学思维
观察、实验与科学思维相结合,是物理学科的基本特征。科学思维是具有意识的人脑对科学事物(包括科学对象、科学现象、科学过程、科学事实等)的本质属性、内在规律及事物间的相互联系的间接和概括的反映,是物理课程要培养的核心素养的核心内容。
物理学的研究对象大到宇宙天体,小到微观粒子,十分广泛且极其复杂,只有经过科学思维才能揭示事物的本质特征和内在规律。为了描述客观事物的运动规律,科学家往往把研究对象抽象为理想模型,模型思维是一种重要的科学思维,建构与应用模型是物理学最重要的研究方法之一,也是物理学的核心学科特色。模型是一种对客观事