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【摘 要】要培养学生的物理学科核心素养，需要把握物理教学的特质。课堂教学中，以实验为基，架构单元设计脉络；以探究为本，基于“探究行为”设计和实施课堂教学；构建评价的生态系统，以评价促进学习。形成“核心素养—课程标准—单元设计—学习评价”教学链环。
【关键词】物理学科核心素养；学科特质；单元设计；实验探究
【中图分类号】G633.7 【文献标志码】A 【文章编号】1005-6009（2017）03-0027-03
【作者简介】许帮正，江苏省无锡市教育科学研究院（江苏无锡，214001）初中物理教研员，正高级教师，江苏省特级教师，全国优秀教师，“江苏人民教育家培养工程”培养对象，江苏省“333高层次人才培养工程”培养对象，长三角初中物理学科专家，苏州大学物理专业教育硕士研究生导师。
从理念上说，物理学科核心素养是指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。其基本要素由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面构成。在实践层面上，我们要清楚学科核心素养的要义，把握物理学科特质，基于探究培养思维，形成物理观念。下面，笔者结合苏科版初中物理教材的课堂教学实践和思考谈谈个人的一点想法。
一、以实验架构教学脉络，确立“单元设计”的思想
爱因斯坦曾说，“伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端”；美国物理学家帕格尔斯曾说，“没有实验的物理理论是空洞的，没有理论的实验是盲目的，正是实验家使理论家保持老老实实的态度”；我国物理学家丁肇中认为，“实验可以推翻理论，而理论永远无法推翻实验”。物理学的内容结构由“实验（事实）、物理思想、数学（表达）”构成。著名特级教师陶昌宏先生结合自身几十年的教育教学实践和研究成果，提出了“物理教学的基本特征”，其核心内容是：物理教学要坚持以创设问题情景为切入点，以观察实验（事实）为基础，以培养学生思维能力为核心，以提升学生探究能力为重点。所以，实验是物理学和物理课堂教学的重要基础，可以说没有实验，就没有物理学，课堂学习中若没有实验就没有发生真正的物理学习。
让我们将目光转移到我们上课所用的物理教材上，剖析一下苏科版教材的结构体系。把某一章或某一单元的实验连接起来，就可以看出该章或该单元教材的结构特点。
案例1 液体的压强
教材从固体压强谈起，迁移到液体压强，提出探究问题，液体压强与哪些因素有关；再通过实验，探究液体对容器底面、容器侧壁是否有压强。在此基础上，先提出猜想与假设：液体压强与方向和深度、液体密度是否有关？再采用压强计通过实验探究“控制变量比较压强大小”。通过改变压强计橡皮膜的方向、深度和液体密度进行操作，最终得出探究结论。
案例2 物体的运动
本单元的设计基于三组探究活动，从比较纸锥下落的快慢引入速度，从测量纸锥下落的速度到研究气泡的运动规律引入匀速直线运动和变速直线运动，从而建立起关于运动的初步认知。
从以上两个案例，我们可以看出，苏科版初中物理教材充分体现了“物理教学以实验为基础”的理念，在整体结构设计上考虑学科的逻辑性与学生认知特点的融合。所以我们在教学时要关注学生学习的过程，尤其是实验探究过程，通过过程实现对知识的“渐进建构”，逐步提升物理的核心素养。
华东师范大学教授钟启泉着眼于“核心素养”界定的世界趋势及我国“新课程改革”实施中产生的若干盲点，提出“基于核心素養的课程发展意味着，无论是课程开发者抑或一线教师都需要在‘核心素养—课程标准—单元设计—学习评价’这一连串环环相扣的链环中聚焦核心素养展开运作”。他认为，“单元设计”将是撬动课堂转型的一个支点，离开单元设计，就失去了“学科”“课程”的基础，就会纠缠于“课时主义”，就会聚焦碎片化的“知识点”教学，导致“三维目标”无法融合。同时，为了“单元设计”的创造，需要把握三个着力点：一是寻求学习境脉的真实性；二是把探究过程还给儿童，三是创造课堂中的思维文化。因此，我们在物理教学中思考核心素养的落实，也应该着眼于单元设计，思考单元设计的抓手，在物理的单元设计创造活动中，实验是基本的落点。只有理解苏科版实验设计的意义并以实验架构教学脉络，才能明确单元目标的界定、课时目标的分解、物理课堂教学的载体设计、学习评价，才能形成“核心素养—课程标准—单元设计—学习评价”的教学链环。
二、构建以“探究行为”为核心学习行为的课堂，提升探究品质
在本次“教海探航”活动中，笔者聆听了三位优秀教师所执教的“欧姆定律”一课。总体而言，从课堂结构、教学过程设计和实施，反映了三位教师较准确地把握了初中物理课程标准的理念和要求，较深刻地领会了苏科版教材编写的意图和特点，精心创设了系列的学生活动，较好地达成了教学目标，探究味较“浓”。现将三位教师实际授课时的精彩之处稍作整理。
第一位倪浩老师，他很重视学生的合作探究，倡导“悟学课堂·小组合作”，整节课以问题为牵引，设置了四组探究活动：如何连接调光灯；如何研究调光灯中电流变化的影响因素；由于小灯泡电阻会随电流变化，建议采取定值电阻研究，如何设计研究电路；取得了数据后如何分析。整节课学生一直处于实验、探讨之中，教师只是在学生小组讨论碰到困难时给予个别指导。
第二位夏燕程老师在探究时采用电阻箱取代了常用的定值电阻，在“进行实验和收集数据”环节的探究任务布置如下：
（1）在电路连接完成后，请同学们根据实验记录表格调节电阻箱和滑动变阻器，使导体电阻以及导体两端的电压等于表格中的数值后，准确读出电流表的示数，记录在表格中。
（2）实验表格
表1 表2
（3）根据你所测数据，以电流I为纵坐标，以电压U为横坐标，在坐标系中描点，画出I-U图像。
第三位朱健老师在测量时没有统一规定选取数据，但是对数据的处理非常独特，他请学生将数据画在透明胶片上（胶片上有坐标纸）后，叠放在一起，得到了研究后的I-U图像。
笔者在“十一五”“十二五”期间，带领课题组，立足苏科版课堂教学实践，就初中物理学习中学生的学习行为做了系统研究。研究指出“探究行为”是初中物理学习中的核心行为，“探究行为”指探究学习中有目的的探查活动和体验行为，具体包括“有目的的实验、研讨和思维交流过程”。在设计探究行为时要注意两类载体的设计：一类是思维载体，思维载体的设计重点是“有价值的问题”，为使思维活动既连贯又不乏跃迁，应将问题整合成具有内在逻辑的问题链。例如，上述倪浩老师的设计就充分体现了这一点。再如在“动能势能机械能”的问题链设计上，我们可以考虑设计这样四组问题：什么样的物体具有能量？运动的小车怎样把木块推得更远？形变的弹簧怎样把小车推得更远？举高的重物怎样把木桩打得更深？二是资源载体的设计，要以“实验”凸显探究行为，例如上述中夏燕程老師对实验的改进，朱健老师对获得图像方式的改进等。
就课时学习而言，我们应该分解学习任务，制定学习目标，并将目标的落实转化在问题链的设计和解决中，以“问题”为导向，促进外在活动与内在活动的融合，以实验为载体，提升学生探究品质。所以，基于“探究行为”设计和评价教学是落实物理核心素养的一条有效途径。
三、设法构建评价的生态系统，以评价促进学习
在本次“教海探航”活动中，笔者执教了一节示范课——“长度和时间的测量”，在突破本课的重难点的学习活动设计中，有意识地引入了评价技术，具体的课堂实录如下：
案例3 利用评价突破“长度的测量”学习重、难点（摘录）
问题1：刻度尺如何放置？
一般，学生的回答如图1所示。
追问1：这样放可以吗（图2）？
追问2：两种放法的区别在哪儿呢？
追问3：薄透明尺（学生用）怎么放呢？
总结：刻度尺的刻度线要紧靠被测物体。测量要了解工具的结构特点，这就是规则意识。
问题2：刻度尺如何读数？
在“模拟测量活动”中先出示分度为1m的尺子让学生读所测物体长度（如图3）；
逐步添加1dm、1cm分度后再让学生读。
总结：测量的目的是为了逼近真实值，减小误差，读数时应根据分度值做出估读。
问题3：多次测量取平均值，计算结果到底保留到哪一位？
追问：物体的长度是靠我们测出来的，还是算出来的？
总结：改进测量方案可以减小误差，但是必须遵循测量的规则。
教学活动与教学评价是在一个完整教育活动中交互作用的连续过程，教学评价与教学活动之间并不存在必然的谁先谁后的顺序关系。具体到课堂学习评价，有三个关键要素，即清晰的学习目标是前提，科学的评价标准是杠杆，适时的反馈与指导是保障。换言之，教师首先要有“课程标准”的意识，要把课程标准中规定的“内容标准”转化为教学中的“质量标准”，转化的途径是依据课程标准、解读教材文本确定清晰的、可测量、可界定、可评价的课时学习目标。没有课程标准参照的教学无异于失舵的船，没有学习目标参照的评价更像是没有刻度的仪表盘。
具体到课堂学习评价策略，笔者认为，应该由“基于标准”的测量和与学习过程相伴的形成性评价共同组成。关于测量技术，可以依据“课时学习目标”采用“习题选择”和“任务设置”的方式进行。关于形成性评价，课堂学习中主要采用“评估”技术。在实施课堂教学时，只要我们能够构建以“探究行为”为核心学习行为的课堂生态，以问题作为指引，然后再设计一定的情境，组织学生通过有目的的实验、研讨或思维的交流活动解决所设置的问题，充分体现出学生的“探究行为”。在解决问题的过程中采用“答问”而非“问答”的方式，组织好师生评估，这就是一种质性评价的过程。只有跳出特质论的窠臼，从研究特质向研究过程转变，强调能力与过程的动态、且可控制的相互作用，才能切实起到以评价促进学习的目的。
综上所述，在课堂教学中，要培养学生的物理学科核心素养，需要把握物理教学的特质，以实验为基，架构单元设计脉络；以探究为本，基于“探究行为”设计和实施课堂教学；构建评价的生态系统，以评价促进学习。
【关键词】物理学科核心素养；学科特质；单元设计；实验探究
【中图分类号】G633.7 【文献标志码】A 【文章编号】1005-6009（2017）03-0027-03
【作者简介】许帮正，江苏省无锡市教育科学研究院（江苏无锡，214001）初中物理教研员，正高级教师，江苏省特级教师，全国优秀教师，“江苏人民教育家培养工程”培养对象，江苏省“333高层次人才培养工程”培养对象，长三角初中物理学科专家，苏州大学物理专业教育硕士研究生导师。
从理念上说，物理学科核心素养是指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。其基本要素由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面构成。在实践层面上，我们要清楚学科核心素养的要义，把握物理学科特质，基于探究培养思维，形成物理观念。下面，笔者结合苏科版初中物理教材的课堂教学实践和思考谈谈个人的一点想法。
一、以实验架构教学脉络，确立“单元设计”的思想
爱因斯坦曾说，“伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端”；美国物理学家帕格尔斯曾说，“没有实验的物理理论是空洞的，没有理论的实验是盲目的，正是实验家使理论家保持老老实实的态度”；我国物理学家丁肇中认为，“实验可以推翻理论，而理论永远无法推翻实验”。物理学的内容结构由“实验（事实）、物理思想、数学（表达）”构成。著名特级教师陶昌宏先生结合自身几十年的教育教学实践和研究成果，提出了“物理教学的基本特征”，其核心内容是：物理教学要坚持以创设问题情景为切入点，以观察实验（事实）为基础，以培养学生思维能力为核心，以提升学生探究能力为重点。所以，实验是物理学和物理课堂教学的重要基础，可以说没有实验，就没有物理学，课堂学习中若没有实验就没有发生真正的物理学习。
让我们将目光转移到我们上课所用的物理教材上，剖析一下苏科版教材的结构体系。把某一章或某一单元的实验连接起来，就可以看出该章或该单元教材的结构特点。
案例1 液体的压强
教材从固体压强谈起，迁移到液体压强，提出探究问题，液体压强与哪些因素有关；再通过实验，探究液体对容器底面、容器侧壁是否有压强。在此基础上，先提出猜想与假设：液体压强与方向和深度、液体密度是否有关？再采用压强计通过实验探究“控制变量比较压强大小”。通过改变压强计橡皮膜的方向、深度和液体密度进行操作，最终得出探究结论。
案例2 物体的运动
本单元的设计基于三组探究活动，从比较纸锥下落的快慢引入速度，从测量纸锥下落的速度到研究气泡的运动规律引入匀速直线运动和变速直线运动，从而建立起关于运动的初步认知。
从以上两个案例，我们可以看出，苏科版初中物理教材充分体现了“物理教学以实验为基础”的理念，在整体结构设计上考虑学科的逻辑性与学生认知特点的融合。所以我们在教学时要关注学生学习的过程，尤其是实验探究过程，通过过程实现对知识的“渐进建构”，逐步提升物理的核心素养。
华东师范大学教授钟启泉着眼于“核心素养”界定的世界趋势及我国“新课程改革”实施中产生的若干盲点，提出“基于核心素養的课程发展意味着，无论是课程开发者抑或一线教师都需要在‘核心素养—课程标准—单元设计—学习评价’这一连串环环相扣的链环中聚焦核心素养展开运作”。他认为，“单元设计”将是撬动课堂转型的一个支点，离开单元设计，就失去了“学科”“课程”的基础，就会纠缠于“课时主义”，就会聚焦碎片化的“知识点”教学，导致“三维目标”无法融合。同时，为了“单元设计”的创造，需要把握三个着力点：一是寻求学习境脉的真实性；二是把探究过程还给儿童，三是创造课堂中的思维文化。因此，我们在物理教学中思考核心素养的落实，也应该着眼于单元设计，思考单元设计的抓手，在物理的单元设计创造活动中，实验是基本的落点。只有理解苏科版实验设计的意义并以实验架构教学脉络，才能明确单元目标的界定、课时目标的分解、物理课堂教学的载体设计、学习评价，才能形成“核心素养—课程标准—单元设计—学习评价”的教学链环。
二、构建以“探究行为”为核心学习行为的课堂，提升探究品质
在本次“教海探航”活动中，笔者聆听了三位优秀教师所执教的“欧姆定律”一课。总体而言，从课堂结构、教学过程设计和实施，反映了三位教师较准确地把握了初中物理课程标准的理念和要求，较深刻地领会了苏科版教材编写的意图和特点，精心创设了系列的学生活动，较好地达成了教学目标，探究味较“浓”。现将三位教师实际授课时的精彩之处稍作整理。
第一位倪浩老师，他很重视学生的合作探究，倡导“悟学课堂·小组合作”，整节课以问题为牵引，设置了四组探究活动：如何连接调光灯；如何研究调光灯中电流变化的影响因素；由于小灯泡电阻会随电流变化，建议采取定值电阻研究，如何设计研究电路；取得了数据后如何分析。整节课学生一直处于实验、探讨之中，教师只是在学生小组讨论碰到困难时给予个别指导。
第二位夏燕程老师在探究时采用电阻箱取代了常用的定值电阻，在“进行实验和收集数据”环节的探究任务布置如下：
（1）在电路连接完成后，请同学们根据实验记录表格调节电阻箱和滑动变阻器，使导体电阻以及导体两端的电压等于表格中的数值后，准确读出电流表的示数，记录在表格中。
（2）实验表格
表1 表2
（3）根据你所测数据，以电流I为纵坐标，以电压U为横坐标，在坐标系中描点，画出I-U图像。
第三位朱健老师在测量时没有统一规定选取数据，但是对数据的处理非常独特，他请学生将数据画在透明胶片上（胶片上有坐标纸）后，叠放在一起，得到了研究后的I-U图像。
笔者在“十一五”“十二五”期间，带领课题组，立足苏科版课堂教学实践，就初中物理学习中学生的学习行为做了系统研究。研究指出“探究行为”是初中物理学习中的核心行为，“探究行为”指探究学习中有目的的探查活动和体验行为，具体包括“有目的的实验、研讨和思维交流过程”。在设计探究行为时要注意两类载体的设计：一类是思维载体，思维载体的设计重点是“有价值的问题”，为使思维活动既连贯又不乏跃迁，应将问题整合成具有内在逻辑的问题链。例如，上述倪浩老师的设计就充分体现了这一点。再如在“动能势能机械能”的问题链设计上，我们可以考虑设计这样四组问题：什么样的物体具有能量？运动的小车怎样把木块推得更远？形变的弹簧怎样把小车推得更远？举高的重物怎样把木桩打得更深？二是资源载体的设计，要以“实验”凸显探究行为，例如上述中夏燕程老師对实验的改进，朱健老师对获得图像方式的改进等。
就课时学习而言，我们应该分解学习任务，制定学习目标，并将目标的落实转化在问题链的设计和解决中，以“问题”为导向，促进外在活动与内在活动的融合，以实验为载体，提升学生探究品质。所以，基于“探究行为”设计和评价教学是落实物理核心素养的一条有效途径。
三、设法构建评价的生态系统，以评价促进学习
在本次“教海探航”活动中，笔者执教了一节示范课——“长度和时间的测量”，在突破本课的重难点的学习活动设计中，有意识地引入了评价技术，具体的课堂实录如下：
案例3 利用评价突破“长度的测量”学习重、难点（摘录）
问题1：刻度尺如何放置？
一般，学生的回答如图1所示。
追问1：这样放可以吗（图2）？
追问2：两种放法的区别在哪儿呢？
追问3：薄透明尺（学生用）怎么放呢？
总结：刻度尺的刻度线要紧靠被测物体。测量要了解工具的结构特点，这就是规则意识。
问题2：刻度尺如何读数？
在“模拟测量活动”中先出示分度为1m的尺子让学生读所测物体长度（如图3）；
逐步添加1dm、1cm分度后再让学生读。
总结：测量的目的是为了逼近真实值，减小误差，读数时应根据分度值做出估读。
问题3：多次测量取平均值，计算结果到底保留到哪一位？
追问：物体的长度是靠我们测出来的，还是算出来的？
总结：改进测量方案可以减小误差，但是必须遵循测量的规则。
教学活动与教学评价是在一个完整教育活动中交互作用的连续过程，教学评价与教学活动之间并不存在必然的谁先谁后的顺序关系。具体到课堂学习评价，有三个关键要素，即清晰的学习目标是前提，科学的评价标准是杠杆，适时的反馈与指导是保障。换言之，教师首先要有“课程标准”的意识，要把课程标准中规定的“内容标准”转化为教学中的“质量标准”，转化的途径是依据课程标准、解读教材文本确定清晰的、可测量、可界定、可评价的课时学习目标。没有课程标准参照的教学无异于失舵的船，没有学习目标参照的评价更像是没有刻度的仪表盘。
具体到课堂学习评价策略，笔者认为，应该由“基于标准”的测量和与学习过程相伴的形成性评价共同组成。关于测量技术，可以依据“课时学习目标”采用“习题选择”和“任务设置”的方式进行。关于形成性评价，课堂学习中主要采用“评估”技术。在实施课堂教学时，只要我们能够构建以“探究行为”为核心学习行为的课堂生态，以问题作为指引，然后再设计一定的情境，组织学生通过有目的的实验、研讨或思维的交流活动解决所设置的问题，充分体现出学生的“探究行为”。在解决问题的过程中采用“答问”而非“问答”的方式，组织好师生评估，这就是一种质性评价的过程。只有跳出特质论的窠臼，从研究特质向研究过程转变，强调能力与过程的动态、且可控制的相互作用，才能切实起到以评价促进学习的目的。
综上所述，在课堂教学中，要培养学生的物理学科核心素养，需要把握物理教学的特质，以实验为基，架构单元设计脉络；以探究为本，基于“探究行为”设计和实施课堂教学；构建评价的生态系统，以评价促进学习。