1、基于核心素养的中学物理教学案例研究基于核心素养的中学物理教学案例研究科研项目中期汇报科研项目中期汇报立项背景：21世纪初，经济合作与发展组织（OECD）率先提出了“核心素养”结构模型。它要解决的问题是：21 世纪培养的学生应该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，才能在满足个人自我实现需要的同时推动社会发展？随着时代发展，国际竞争日趋激烈，社会对人的综合素养和创新能力提出了更高要求，教育面临着更大挑战。我国，自“跨世纪素质教育工程”全面实施以来，素质教育已成为新世纪我国教育改革的旗帜和行动指南。经过十余年的努力，素质教育改革已取得了初步成效，而如何进一步深化与推进素质教
2、育的发展，成为新一轮教育改革中必须要考虑的问题。理论与实际意义：教育部关于全面深化课程改革 落实立德树人根本任务的意见于3 月30 日正式印发，这份文件提出了“核心素养体系”研究提出各学段学生发展核心素养体系，明确学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，突出强调个人修养、社会关爱、家国情怀，更加注重自主发展、合作参与、创新实践。全面系统地凝练和描述学生发展的核心素养指标，对素质教育的内涵进行具体阐述，使其目标更加清晰并具有可操作的载体与内容，进而确立以“学生发展核心素养”为基本框架的教育质量评价体系，将有助于全面推进素质教育，深化教育领域综合改革。国内外现状分析：多年来，不
3、同国家或地区都在做类似的探索，比如美国对核心素养的关注起源于注重知识创新的高新企业团队；从2009 年起，日本国立教育政策研究所启动了为期5年的“教育课程编制基础研究”；从2005 年开始，我国的台湾地区启动了核心素养研究，确立了专题研究计划界定与选择核心素养：概念参考架构与理论基础研究。虽然我国素质教育改革成效是显著的，但与立德树人的要求还存在一定差距，当前学生正逐渐表现出身体素质滑坡、适应社会能力不强、实践和创新能力不足等素养发展不全面的问题。同时，由于我国长期形成的以中考、高考成绩作为教育质量评价标准的观念引导，以素质教育为本的教育质量评价体系尚未建立和形成，素质教育的真正推行遭遇重重困
4、境。研究目标：宏观目标：明确核心素养的理论，收集基于核心素养的教学的成功案例成果；中观目标：探究基于核心素养的教学案例的研究方法，以及相关的优秀案例；微观目标：根据国外的教学案例经验，设计适用于我国中学物理的教学案例研究内容：进行基础理论与国际比较研究；收集国外优秀案例并加以研究分析；总结国外教学案例的设计原理及研究方法；在此基础上设计适合北京学生的中学物理教学案例（初中力学教学案例，高中电磁学教学案例）研究进度安排：起止时间开展内容2016.112017.01进行基础理论与国际比较研究2017.022017.04收集国外优秀案例2017.052017.09分析国外教学案例，总结国外的设计原理
5、与研究方法2017.102018.02设计符合北京初中学生的力学和高中学生的电磁学的教学案例2018.032018.04进行案例实施，观察效果2018.05-2018.07完成研究报告及论文科研工作进展：（1）按时完成了前三项科研内容：关于核心素养的基础理论与国际的比较研究；收集国外关于利用物理学科核心素养教学的优秀案例；对所收集教学案例进行分析，总结国外教学案例的设计原理和研究方法（2）下一步工作计划：根据前期的理论分析，对国外教学案例设计原理以及研究方法的梳理与总结，我们计划之后要根据北京市的教育情况利用现有教育资源以物理学科的核心素养为中心设计两份适合北京市初高中学生的物理教学案例，并尽
6、可能去中学实施一下我们的方案，观察效果，以不断改进，最终完成研究报告及论文已完成的科研工作汇报：关于核心素养的国际理论的研究：由于各国际组织、国家和地区的出发点、服务对象和政治经济文化制度等方面的差异,其在指导21世纪核心素养研究上出现了几种相对有代表性的价值取向,包括以培养完整的人为导向的价值取向、以终身学习为导向的价值取向、以德为核心的价值取向以及以未来职业需求为导向的价值取向等。OECD以培养完整的人为价值取向,目标是实现个人成功的生活和社会的健全发展。具体而言,OECD从个人社会生活需求与社会愿景为出发点,构建了以反思为核心的“能互动地使用工具”“能自主地行动”和“能在异质社会团体中互
7、动”三大领域的核心素养框架。UNESCO和欧盟等组织以追求终身学习为价值取向。UNESCO从理论高度与政策视角提出了终身学习的四大支柱：学会求知、学会做事、学会共处以及学会生存。同时,提倡把终身学习作为一切重大教育行动与变革的指导原则,并提出了核心素养的七大学习领域：身体健康、社会情绪、文化艺术、文字沟通、学习方式与认知、数字与数学、科学与技术。根据这七大核心学习领域,UNESCO还对019岁各个年龄段孩子的核心素养的学习指标进行了细致界定。欧盟发布的终身学习核心素养：欧洲参考框架,则全面定义和诠释了欧盟终身学习的八项核心素养框架。新加坡以培养完善品德的人为价值取向,旨在培养有自信的人、自主学
8、习的人、积极贡献者和热心公民,实现个人发展与国家发展相统一。在这种价值取向下,新加坡提出的21世纪素养结构模型以核心价值观为中心,建构了“价值观素养”“社交与情绪素养”和“21世纪特殊素养”三维框架。美国以未来社会职业需求为价值取向,意在培养学生在将来工作和生活中所必须掌握的技能、知识和专业职能。因此,美国提出了21世纪学习体系,包括需要培养的核心素养内容、所依托的“核心科目和21世纪主题”以及落实和推进核心素养的四大支持系统,即21世纪核心素养的标准和评价；课程和教学；教师专业发展；学习环境。德国由梅腾斯从职业教育中首先提出了关键能力的概念。指出，关键能力由技能能力、水平能力、可迁移知识原理
9、 和传统的经久不衰的能力四个基本要素组成。由于从职 业教育中发展起来，德国的关键能力内涵与分类有很强 的实践性。澳大利亚“梅尔委员会”于 1992年提出公民的核心素养7项关键能力：收集、分析 与组织信息的能力；沟通观念与信息的能力；规划与组 织活动的能力；与他人合作及在团体中工作的能力；运 用数学概念及技巧的能力；运用科技的能力；解决问题 的能力，并指出核心素养是公民准备就业的基础，是所 有类型职业都适用的一般能力。我国，林崇德指出关注学生的核心素养，就是关注教育要培养什么样的人，这是最根本的教育问题。它是对教育目标的诠释。林崇德将核心素养界定为“学生在接受相应学段的教育过程中，逐步形成的适
10、应个人终身发展和社会发展需要的必备品格与关键能 力”。台湾核心素养框架在很 大程度上借鉴了OECD的核心素养概念基本框架，在 其基础上结合台湾地区的特定情况，提出了“国民核心 素养”的滚动圆轮意象，将核心素养分为自主行动、沟 通互动与社会参与三个维度，并提出各维度在各教育阶 段核心素养的内涵。各组织、国家和地区对核心素养的研究在21世纪 全球化、信息化的时代进程中有共通的特点，即均重 视核心素养的国际化，但同时也重视本土历史、社会 等条件，构建出适用于本土的核心素养理论架构。收集国外关于核心素养的典型教学案例：亚利桑那州立大学的水资源项目亚利桑那州立大学位于美国亚利桑那州的州府凤凰 城，常年气
11、候干燥，属于热带沙漠气候，降水量极少，城市常年缺水。亚利桑那州立大学在此背景下启动了水资源研究项目。项目包括：学校社区水资源检查，学生驱动的探究及 节水实践影响共同促进学校与社区的节水行动，通过每日检查并分析学校社区水的使用情况，应用科 学、数学知识，提出技术措施和方法节约用水量并在 学校、家庭中实践，从而影响社区节水。美国亚利桑那州水节，是由教师将学生带出校园，用一天的时间来庆祝水节。水节的举办促进了学生对课程的学习，深化了学 生对水循环、集水区等相关知识的理解，使社区参与 并支持教育，进而扩大了项目的影响力。教师学院，用于培养教师达到工作标准，帮助教师引导学生，激发 学生的批判性思维、解决
12、问题能力等。水资源现场勘探，学生们通过观察和科学数 据的收集实施一个关于用水的调查。调查者需要头脑 风暴家庭用水方式，学习水资源应用有效技术，学习如何在水龙头上安装水流测试器，遵循一套步骤，测 试水流和水资源使用目录，将数学知识应用于实践，分析科学数据并得出结论，提出建议与策略。水资源调查，分为水资源、人类使用水与环境 中的水三大主题，每个主题各使用三个月的时间进行 调查。调查期间，学生需要利用批评思考技能解决问 题，形成报告并展示研究成果。案例总结：（1）核心素养是可教、可学的，能够通过接受教育 来形成和发展。除了学习教育，工作、同伴、文化生 活、家庭等都会影响人素养的发展。它不仅仅是个人
13、努力的结果，同时也需要一个良好的社会和生态环 境。即使一个人努力学习，若没有良好的社会环境、家庭环境的支持，也难以获得素养的健康发展。建立 一个学校与社区、家庭、企业、政府之间资源共享的 学习共同体机制，共同为学习者提供一个良好的外部 学习环境，是培养个体核心素养的重要条件。（2）核心素养培养的过程侧重学生的自主探究与亲自 体验，需要在实践中摸索、感悟。在课程开发中，要 多给予学生讨论、交流与探索的时间，产生观点的碰 撞、质疑、探究、对话等都是核心素养发展的必要过 程。另外，学科之间的知识原本就是融合的，学生所 面对的生活议题、社会问题等也都是多元复杂的，因 此，课程开发过程中也需要跨学科的整
14、合。（3）“应试教育”仍在当前我国教育体制下大行其道。为了取得好成绩，教师只是不断地以应试高分的 目标去教学，并没有对核心素养进行过多关注。究其 原因，便是目标与评价标准之间的脱节，教师将评价 标准视为教育的终极目的，而忽视了教育人的基本目 标，按照评价标准设计课程体系。因此，核心素养框 架的实施一方面需要做好顶层设计，依据不同的教育 阶段，设定各个阶段的学习重点，制定课程标准体 系。另一方面，要制定与核心素养、课程标准体系一 致的多元教育评价体系。物理学科的核心素养：物理学科的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
15、化的带有物理学科特性的品质，是学生科学素养的关键成分。1、物理观念 从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识，是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华。“物理观念”包括物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念及其应用等要素。通过高中阶段的学习，学生应形成经典物理的物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念等，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念、运动观念、相互作用观念、能量观念等，能用这些观念描述自然界的图景。2、科学思维 从物理学视角对客观事物的本质属性、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
16、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。“科学思维”主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素。通过高中阶段的学习，学生应具有建构理想模型的意识和能力；能正确运用科学思维方法，从定性和定量两个方面进行科学推理、找出规律、形成结论，并能解释自然现象和解决实际问题；具有使用科学证据的意识和评估科学证据的能力，能运用证据对研究的问题进行描述、解释和预测；具有批判性思维的意识，能基于证据大胆质疑，从不同角度思考问题，追求科技创新。3、实验探究 提出物理问题，形成猜想和假设，获取和处理信息，基于证据得出结论并做出解释，以及对实
17、验探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。“实验探究”主要包括问题、证据、解释、交流等要素。通过高中阶段的学习，学生应具有实验探究意识，能在学习和日常生活中发现问题、提出合理猜测与假设；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，会使用各种方法和手段分析、处理信息，描述、解释实验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、评估和反思实验探究过程与结果。4、科学态度与责任 在认识科学本质，理解科学技术社会环境（STSE）的关系基础上逐渐形成的对科学和技术应有的正确态度以及责任感。“科学态度与责任”主要包括科学
18、本质、科学态度、科学伦理、STSE等要素。通过高中阶段的学习，学生能正确认识科学的本质；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，尊重他人，能基于证据和逻辑发表自己的见解，实事求是，不迷信权威；在进行物理研究和物理成果应用时，能遵循普遍接受的道德规范；理解科学技术社会环境的关系，热爱自然，珍惜生命，具有保护环境、节约资源、促进可持续发展的责任感。物理学科核心素养应用于物理教学中：在中学物理的学科教学过程中，我们要注重培养学生的个人终身发展和 社会化发展所需的品格和关键能力，培育学生在物理学科中的求知、做事、共处、发展和提升 具体来说，在高中物理学科教学之中，对学生的核心素养的培养主
19、要应当包括以下方面:(1)体验物理学科学习过程，生成基本的 物理概念和认知;(2)注重高中物理学习过程中的实验探 究，培育探究创新的物理实验素养和科学的思维能力;(3)培养学生的合作探究的科学态度和素养;(4)深化高 中物理知识的综合性实践，促进物理学科的拓展与创新一、实现学生在高中物理学科中的自主学习 对高中物理的学习过程是一个认识的过程，学生要 在教师的指导和辅助之下，通过自主学习获悉物理现象 的本质规律和内在关联性 教师要从核心素养培育的观 念出发，注重由“物理知识传授”向“学生自主学习”的转 变，要使学生成为高中物理学习中的主体，使学生自主感 悟物理学科知识的学习方法，成为学生物理知识
20、探寻中 的引领者在这个自主学习的过程中，可以不局限于课堂，还可 以在课前、课中、课后，也可以在实验室、移动终端网络等 不同场所 二、培养学生在实验探究中的知识自主建构 在高中物理学科的核心素养的培养过程中，要改变学生“被动接受”的教学弊端，要使高中物理学科课堂中的实验探究为核心，引领学生自主实践操作、亲历物理实验过程中的问题发现、思考、分析和解决，更好地培育学生的物理知识探究思维，并在实验情境中获得物理知识 的自主建构三、合作学习的高中物理核心素养培育与转变 在高中物理的教学过程中，要促进学生由个体的学 习模式转变为“群体交往”的学习模式，教师要根据学生 的具体情况，进行科学合理的分组，并促进学生的物理知 识合作学习，通过高中物理学科中的合作学习方式，更好 地培养学生的合作精神和素养，并在合作学习的过程中，深度地实现物理知识学习中的交互、分享、互助和对话，培养学生的高中物理合作素养和能力 综上所述，在高中物理学科的教学过程中，教师要以培育学生的物理核心素养为引领和宗旨，转变学生的学习方式，引导学生学会自主学习，并在物理实验的自主实践探究中培育实验探究精神，在小组合作的过程中培育良好 的合作协同能力，从而促进学生终身学习能力的提升 下一步的科研计划：根据北京市的教育情况利用现有教育资源以物理学科的核心素养为中心设计两份适合北京市初高中学生的物理教学案例（力学一份，电磁一份）
