核心素养与高中物理教学幻灯片课件 44页

浙江省义乌中学吴加澍核心素养视域下的物理教学(2016.09.29南京)\n这些年来不同国家或地区都在探索：21世纪培养的学生应具备哪些最核心的知识、能力与情感态度，才能成功地融入未来社会，在满足个人自我实现需要的同时推动社会发展?核心素养的提出●顺应国际教育发展的潮流◎五大支柱说——教科文组织学会求知、学会做事、学会共处、学会发展、学会改变。◎关键能力说——经合组织母语、外语、数学与科学技术素养、信息素养、学习能力、公民与社会素养、创业精神、艺术素养。◎八大素养说——欧盟人与工具(能互动地使用工具);人与社会(能在异质群体中进行互动)；人与自己(能自律自主地行动)。知识导向能力导向素养导向\n\n学生发展核心素养，主要是指学生应具备的，能够适应个人终生发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。●核心素养的基本定位●核心素养的基本特征◎根基性：核心素养是每个人发展与完善自我、融入社会及胜任工作起基础作用的共同素养，是适用于一切情境和所有人的最关键的、有益于学生终身发展的DNA。◎整合性：核心素养是一种跨学科素养,是知识、能力和态度的综合表现。◎发展性:核心素养是天性和习性的结合，可教可学，具有发展的连续性和阶段性。态度素养=(知识+能力）非认知性素养认知性素养核心素养的内涵\n●中国学生发展核心素养总体框架全面发展的人社会参与文化基础学会学习健康生活责任担当实践创新人文底蕴科学精神核心素养的内涵自主发展\n●六大学生发展核心素养核心素养的内涵人文积淀;人文情怀;审美情趣人文底蕴核心素养基本要点科学精神健康生活学会学习实践创新责任担当理性思维;批判质疑；勇于探究乐学善学;勤于反思;信息意识珍爱生命；健全人格；自我管理社会责任；国家认同；国际理解劳动意识；问题解决；技术应用\n●高中学科核心素养学生核心素养的培养，最终要落在学科核心素养的培育上。学科核心素养是指凸显学科本质、具有独特重要育人价值的素养。学科核心素养是核心素养在特定学科的具体化，是学生学习一门学科之后所形成的具有学科特点的关键成就，是学科育人价值的集中体现。只有抓住学科核心素养，才能抓住学科教育的根本。核心素养的内涵\n●高中学科核心素养学科核心素养语文语言建构与运用、思维发展与提升、审美鉴赏与创造、文化传承与理解数学数学抽象、逻辑推理、数学建模、数学运算、直观想像、数据分析英语语言能力、文化意识、思维品质、学习能力政治政治认同、理性精神、法治意识、公共参与历史历史时空观、史料佐证、历史理解、历史解释、历史价值观地理人地观念、综合思维、区域认知、地理实践力物理物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任化学宏微结合，分类表征，变化守恒，模型认可，实验探究，绿色运用生物生命观念，理性思维，科学探究，珍爱生命信息技术信息意识，计算思维，数字化学习，信息社会责任通用技术技术意识，工程思维，创新设计，图样表达，物化能力体育与健康运动能力，健康行为，体育品德物理物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任核心素养的内涵\n●高中物理核心素养◎从专业角度讲，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。物理核心素养是学生在接受物理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必备品格和关键能力，是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质。◎通俗地理解，物理核心素养就是把所学的物理知识都忘掉后，所剩下的给人终身受用的东西；或者说，学过的物理能给学生打下什么烙印，他跟没学过物理的人相比会有怎样的差异。核心素养的内涵\n物理观念高中物理核心素养●内涵：●要素：●表现：是从物理学视角形成的关于物质、运动、能量和相互作用的基本认识；是物理概念和规律在头脑中的提炼和升华；是运用物理知识和方法解释自然现象和解决实际问题的能力。主要包括物质观、运动观、能量观、相互作用观及应用等。形成经典物理的物质观、运动观、能量观、相互作用观等，能用其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、相互作用观等，能用这些观念描述自然界的图景。\n科学思维高中物理核心素养●内涵：●要素：●表现：主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等。是从物理学视角对客观事物本质属性、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、推理论证等科学思维方法的内化；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，进而提出创造性见解的能力与品质。能对客观事物进行抽象和概括，构建反映事物本质特征共同属性的物理模型和概念；具有规律意识，能通过科学推理，形成物理规律及理论，解释自然现象和解决实际问题；具有证据意识，能评估并使用证据对问题进行描述、解释和预测；具有批判性思维的意识，能基于证据大胆质疑，追求科技创新。\n实验探究高中物理核心素养●内涵：●要素：●表现：是指具有科学探究的意识，能在真实情境中提出物理问题，形成猜测和假设，利用科学方法获取信息和处理信息，形成结论，以及对探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。主要包括问题、证据、解释、交流等。具有科学探究意识，能在不同情境中发现并提出可探究的物理问题，会合理猜测和假设；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，会使用不同方法和手段分析、处理信息，描述、解释探究结果和变化趋势；具有合作与交流的意愿与能力，能准确表述和评估探究过程与结果。\n科学态度与责任高中物理核心素养●内涵：●要素：●表现：是指在认识科学本质，理解科学·技术·社会·环境（STSE）的关系基础上形成的对科学和技术应有的正确态度以及责任心。主要包括科学本质、科学态度、科学伦理、STSE等。理解科学、技术、社会和环境的关系。热爱自然，珍惜生命，具有保护环境、节约能源，促进可持续发展的责任感。知道科学技术是人类共同的事业，应遵循普遍的伦理道德规范；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，实事求是，不迷信权威，能基于证据和推理发表自己的见解；正确认识科学的本质，知道物理研究是一项富有创造性的工作，其成果具有相对持久性、普适性，同时也具有局限性；\n高中物理课程结构必修1（2学分）机械运动与物理模型；相互作用与运动规律；机械能及其守恒定律；能量转化及可持续发展必修2（2学分）静电场及其应用；电路与电器使用；磁场与场的观念；光学技术及应用选修1-1（2学分）曲线运动与太空探索；动量与碰撞现象；机械振动与机械波选修1-2（2学分）电势能与电势差；电磁感应及其应用；电磁振荡与电磁波选修1-3（2学分）光的波动性与微粒性；分子物理与统计规律；原子核与基本粒子选修2-1（2学分）物理学与社会发展选修2-3（2学分）物理学发展前沿选修2-2（2学分）物理学与技术应用必修课程选修Ⅱ课程选修Ⅰ课程合格考试等级考试招生参考\n物理教学的应对●why(为何)●what(是何)从物理教学到物理教育●how(如何)从学术形态到教育形态从知识重现到知识重演课程内容的转型教学方式的转型物理教学的三个基本问题(3W)——回归育人本位——学会广义备课——促进深度学习教育观念的转型\n●物理学科价值定位知识本位学科本位学生本位◎拨开知识本位的迷障牛顿第二定律F=ma在生产、生活实践中的应用◎摆脱学科本位的羁绊波利亚的统计数据：1%、29%、70%当年的学生对我说:“您教给我们的物理知识都还给您了”赵凯华先生的观点：一个人学了物理之后干什么都可以，他的物理没有白学。对于学物理的人无所谓“改行”。一.从物理教学到物理教育结果表明,只有不到十分之一的学生毕业后从事与核物理有关的工作,其余的都纷纷改行,活跃在金融、企业或行政等岗位上。杨福家院士的调查：——这正是复旦物理系的成功！一个令人沮丧的现象：物理课代表不愿报考物理专业……物理教育不是成“家”的教育,是成“人”的教育\n●物理学科价值定位知识本位学科本位学生本位◎回归学生本位的取向“物理学不只是图表和数据,它能带给你很多更珍贵的东西:理性的思维方式、人生的哲学和人生的道路.”——陈佳洱这段话正是对物理学科价值的诠释：让学生终身受益的不是具体的物理知识，而是所学的知识忘掉之后剩下的东西，这就是物理学科核心素养。因此，我们要关注物理知识的文化取向，开发物理知识的育人价值，从传统的以知识为本的物理教学，转变为培育核心素养为主的物理教育。◎拨开知识本位的迷障◎摆脱学科本位的羁绊一.从物理教学到物理教育\n●物理学科价值定位“量子物理是现代文明的基础，可是很少人真懂，因为我们受经典物理的观念影响太深。让你的宝宝早点熟悉量子物理的观念吧，未来属于他们！”——朱清时院士的推荐语Facebook创始人马克·扎克伯格在“脸书”上晒出的一张照片他说:“我希望教给她的是一种好奇心，世界上很多东西不是显而易见的，我希望她能够自己去探索。”一.从物理教学到物理教育\n●物理课堂教学转型物理教学通常是以知识为线索展开的，这就容易导致教师把教学的重点放在知识的落实上，而忽视了物理课程的育人功能。为了防止这种倾向，我们在设计和开展教学时必须以物理核心素养为导向，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之中，使物理教学过程成为学生核心素养的形成过程。一.从物理教学到物理教育\n200tvf20vs+=m【例1】一道练习题的教学已知汽车质量m,行驶速度Vo，汽车安装有防抱死刹车系统(ABS),制动力恒为f，设驾驶员的反应时间为to，问从驾驶员发现情况到完全停车共经过多少距离?除了知识之外还能使学生得到些什么？m禁超载0v禁超速0t禁酒后驾车【例2】弹簧的弹性限度*某老师的“破坏性演示”*换一种演示方法（铁丝弹簧）从知识教学角度看：效果明显！从教书育人角度看：学生感受？●物理课堂教学转型一.从物理教学到物理教育\n【例3】牛顿第三定律◎以知识为本位的教学⑴教师列举实例，说明物体间的作用是相互的；⑵演示两个弹簧秤对拉实验，讲解相互作用力的大小、方向关系；⑶总结得出牛顿第三定律。评析这样的教学有什么问题？问题1：单靠老师的讲授，缺失学习者的主动参与和建构，即使对所学的知识，学生也是难以深入理解、切实掌握的；问题2：这种一步到位的教法，更是有悖于科学的本质（科学讲究证据，科学总是试图确定和避免偏见）。若长此以往，将使学生对科学形成错误的认知，认为科学发现总是一帆风顺的；甚至会以偏概全，有碍科学思维的培养。一.从物理教学到物理教育\n【例3】牛顿第三定律◎核心素养导向的教学㈠物体作用的相互性【实验观察】①②③④⑤【分析归纳】螺旋桨空气物块水磁铁导线同学甲同学乙汽车路面无论是不同种类的物体（固体、液体、气体等），还是不同性质的力（重力、弹力、摩擦力、电磁力等），两个物体之间的作用总是相互的。一.从物理教学到物理教育有助于学生树立“相互作用观”\n㈡相互作用力的关系【猜想假设】【实验探究】学生提出：一对相互作用力的方向相反，大小可能相同。学生设计方案，交流后决定用两只弹簧秤对拉进行研究；学生分组实验并进行交流，多数学生是将弹簧秤水平放置的，也有学生补充，他们还做了弹簧秤竖直或斜向摆放的实验，结果两个力的大小都是相等的。老师肯定了他们的做法。交流中还有学生报告，他们实验时发现两只弹簧秤读数并不相等，即使将弹簧秤重新调零也是如此。教师请学生分析这种“反常”现象，并提出相应的实验改进方法。至此可以得出结论了吗？学生指出上述实验都是物体处于平衡状态下做的，他们试图做非平衡状态（如加速运动）时的实验，但读数困难。教师采用传感器演示，发现相互作用关系与运动状态无关。【归纳结论】学生尝试总结规律，并进行交流……针对两只读数不准的弹簧秤,学生提出用第三只弹簧秤“等效替代”方案，经实际操作果然解决了问题。老师对学生创见表示高度赞赏。一.从物理教学到物理教育多种方案收集信息获取证据坚持实事求是彰显科学态度质疑、批判创造性见解强化证据意识领会科学本质学会分析论证准确表述结果\n二.从学术形态到教育形态●部分教师的疑惑*“牛一律无非就是牛二律在a=0时的特例，还有必要专门用一节课来上吗？”*“机械能守恒定律能做的题用动能定理都能做，机械能守恒定律不能做的题动能定理也能做，机械能守恒定律不是可以被替代了吗？”*学生已经学过自由落体运动及相关知识，为什么还要学《伽利略对自由落体运动的研究》？——节外生枝？——多此一举？——可有可无？上述疑虑的产生，都是以狭隘的知识观、甚至单纯从解题的角度去权衡知识的价值的。“什么知识最有价值?”——斯宾塞的百年课程难题“生有涯而知无涯”。今天看来，最有价值的知识，是能化为智慧、化为能力、化为品格的知识，或者说是能促进学生核心素养发展的知识。感受科学方法的精华加深科学本质的理解树立能量守恒的观念拓展分析问题的思路牛顿运动定律的基石标志物理学真正开端\n二.从学术形态到教育形态●物理知识的形态对于教学范畴内的物理，具有作为科学的物理和作为教育的物理的两重性。相应地，物理知识也有着两种形态：一种是外显的学术形态，另一种是内隐的教育形态。学术形态教育形态广义备课前者揭示的是知识的表层意义，即对物理世界的描述或解释；后者折射的是知识的深层意义，即蕴含在知识背后的思维方式和价值取向。\n●学会广义备课备课是教师对教材的“二次开发”，而不是简单地照搬套用。教师的智慧就在于把学科知识激活，让学科内在的生命能量与价值显现出来。我们提倡广义备课，就是要将教学内容选择的标准，从单纯的以学科知识体系为依据，转向以培育核心素养为依据的路径上来，使物理教学从知识的学术形态拓深到教育形态中去，充分发挥物理学科的育人价值。二.从学术形态到教育形态\n【例1】法拉第发现电磁感应现象●电磁感应的现象●电磁感应的条件●电磁感应的规律●猜想假设、实验探究的科学方法●锲而不舍、十年磨一剑的科学精神●电磁互变、世界多样统一的科学观念学术形态教育形态如此简单的现象，何以花费十年时间？二.从学术形态到教育形态●学会广义备课\n●学会广义备课【例2】开普勒第三定律所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。k=a3T2思考除了陈述知识之外，是否还可让学生——◎领略物理公式的简约之美◎体会科学发现的艰难之旅29.469.539土星11.865.20木星1.881.524火星1.000I.000地球0.615O.723金星0.24O.387水星Taa3T20.0580.0580.3780.3781.0001.0003.543.54140.61140.66867.93867.89它将时间与空间的关系表达得如此准确且简洁开普勒是怎样想到的？二.从学术形态到教育形态\n●学会广义备课【例3】库仑定律的教学◎流行的教法：演示实验——获得数据——总结规律科学性问题：教育性问题：实验的精确性？结论的普遍性？淡化了库仑扭秤实验的教育内涵!由此得出库仑定律的教法有问题吗？这种单纯以学科知识为依据的教学，既有悖科学的本质，也无助于学生物理核心素养的培育。二.从学术形态到教育形态\n【例3】库仑定律的教学小球间距游丝扭角第一次3636°第二次18144°第三次8.5575.5°巧妙的思想方法221rQQKF=（δ≤6×10-16）物理学家的智慧和勇气（转化放大、平分电量）2±δ对科学真理的不懈追求科学发展史实一再表明：只靠有限的事实归纳或单纯的逻辑推理，都不会导致科学的发现。科学发现中最活跃的因素是猜想、假设与直觉。●学会广义备课二.从学术形态到教育形态\n三.从知识重现到知识重演●从学生遇到的“难题”说起f=?mS、t【例2】省会考题：把两支笔杆并在一起构成一条狭缝，使狭缝距离图甲约30cm,并与图中的横线平行，眼睛紧靠狭缝，你看到的图样将是下列各图中的()甲BCDA【例1】课外活动:估测自行车阻力f=?t22Smmaf==◎反思：我们的学生究竟缺什么?◎原因：物理教学远离了物理学的源头!学生最缺的是实践意识和解决实际问题的能力“绝大部分物理学是从现象中来的，现象是物理学的根源。”——杨振宁\n●两种教学学科知识只是形成学科素养的载体，学科活动才是形成学科素养的渠道。为此，要转变知识学习方式，倡导深度学习与协作学习。一切知识，惟有成为学生探究与实践对象的时候，其学习过程才有可能成为素养发展过程。直接告诉知识，看起来可让学生在短时间内得到更多的知识，但却很难转化为解决问题的能力与智慧，也无助于提升他们的核心素养。学科知识学科素养学科活动(重演知识发生过程)三.从知识重现到知识重演*从中间教起*从开头教起——教的是结论，学到的是技巧——教的是思维，收获的是智慧知识重现知识重演\n●重演律的启示【教学重演律】教学过程人类认识历程的重演真知未知【生物重演律】胚胎发育物种进化历程的重演成熟体种细胞三.从知识重现到知识重演◎波利亚:“在教一个科学的分支(或一个理论、一个概念)时,我们应该让孩子重蹈人类思想发展中的那种最关键的步子……”教学发生学原理●教学指导思想——让学生重演物理知识的发生过程即在教师的指导下，让学生去揭示并感受物理知识发生的原因、物理知识形成的经过、以及物理知识发展的方向，并籍此培育学生的物理核心素养。\n【例1】电场线的教学·A·B◎一般的教法：知识讲解这种“知识重现”式的教学，最大的缺位是学生对知识的主动建构！+实验模拟认为A、B分别处于左右两个电场中认为电场线就是这样的实体存在评析三.从知识重现到知识重演\n【例1】电场线的教学◎改进的教法：让学生经历知识发生过程*点电荷的电场线三.从知识重现到知识重演\n【例1】电场线的教学*等量异种电荷的电场线三.从知识重现到知识重演\n【例1】电场线的教学*平行板电场的电场线p学生自主建构的知识才有迁移应用的活力三.从知识重现到知识重演\n【例2】曲线运动的速度方向*观察现象：雨伞甩出的水滴、砂轮溅出的火星……*得出结论：质点在某一点的速度，沿曲线在这一点的切线方向。评析通过现象观察进而得出结论，看起来似乎顺理成章；但是如何从现象得到结论，中间有着一段极具教育价值的过程，这种教学显然将其轻易地“短路”了。教师最该做的并不是急于将知识直接交给学生，而是要回溯到它创生时的原始状态，引导学生去经历知识的发生过程，以使他们从中理解知识的本质，汲取知识的营养。三.从知识重现到知识重演\n【例2】曲线运动的速度方向*观察现象：雨伞甩出的水滴、砂轮溅出的火星……*提出猜想：曲线运动的速度方向可能沿曲线的切线方向。*分析论证：①实验探究；*实例应用：学生设计自行车的挡泥板。*得出结论:质点在某一点的速度,沿曲线在该点的切线方向。铁质平板②逻辑推理。鼠标滚球磁性塑条AvvA三.从知识重现到知识重演\n应用示教仪器，教师演示讲解【例3】电能的输送◎有意义的学习活动总是凭借一定的教学情境来实施的，学生对知识的感悟、乃至素养的提升也只有在与情境的互动中才能达成。值得提倡的教学路径是——实验演示：解释原理：……②高压输电——灯泡正常发光①直接输电——灯泡发光暗淡“去情境化”“去问题化”三.从知识重现到知识重演情境问题探究结论以情境引问题以问题导探究以探究促真知\n【例3】电能的输送创设问题情境，引导学生探究*观察：讲台上的小灯泡A接入电源，正常发光。*问题：怎样使置于教室最后排的小灯泡B发光？*观察：用一卷细径导线将灯泡B接入学生电源，亮度很暗。*问题：为什么远处的灯泡发光暗淡？你有什么解决方案？*观察：换一卷较粗的导线将灯泡B接入电源，亮度增加。*问题：除了减少输电线的电阻，还有什么解决方法？怎样减少输电线的电流？AB*观察：依次接入升压变压器和降压变压器，灯泡B正常发光。实验为载体,问题为核心学生思维深入递进三.从知识重现到知识重演\n【例4】运动的合成三.从知识重现到知识重演(一)同一直线上运动合成*问题2：下雨天怎样撑伞才能避免淋湿？v2v1v2vv1v2vv1*问题1：你能跑的比火车还快吗？（二）不同直线上运动合成\n【例5】静电除尘现象的解释培养高阶思维能力，要有高阶学习活动予以支持，要以学习者为中心，开展合作交流、问题求解等学习活动，U-◎教法1：教师演示讲解——低阶思维水平（记忆/理解/应用）◎教法2：学生合作交流*提出假设：①磁场作用？②电场作用？*分析质疑：容器中会有磁场吗？……否定假设①；*再次质疑：烟尘通常是电中性的，哪来带电粒子？*重做实验：逐次增加电压，开始没有效果，当电压升高到一定程度时，烟雾消失。*深入探讨：为什么要加载高压？高压的作用是什么？*形成解释：高压使电中性的分子电离形成了带电粒子，带电粒子在电场中受电场力作用运动……——高阶思维水平（分析/评价/创造）这两种学习的水平一样吗？三.从知识重现到知识重演\n谢谢大家！谢谢大家！