指向核心素養(yǎng)的物理“實踐課堂”分析

孫詠萍馮 杰

（1.內(nèi)蒙古師范大學物理與電子信息學院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010022；2.上海師范大學數(shù)理學院，上海 200235）

普通高中物理課程標準（簡稱課標，2017版）是一個既符合中國實際情況，又具有國際視野的綱領(lǐng)性教學文件.［1］其中的一大亮點即是“核心素養(yǎng)”的嵌入.所謂“核心素養(yǎng)”是指學生在接受相應(yīng)學段的教育過程中，逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的基本知識、必備品格、關(guān)鍵能力和立場態(tài)度等方面的綜合表現(xiàn).根據(jù)高中物理學習的特點，課標闡明了物理學科核心素養(yǎng)的四維度——“物理觀念”、“科學思維”、“科學探究”及“科學態(tài)度與責任”.［2］

“核心素養(yǎng)”一經(jīng)提出，立即引起學科教學領(lǐng)域的廣泛關(guān)注.在CNKI數(shù)據(jù)庫中，以“核心素養(yǎng)物理”為篇名搜索的文章（2016—2020）數(shù)量隨年份呈大斜率的直線上升.在中學物理學科教學領(lǐng)域，研究者就如何落實核心素養(yǎng)的教育問題已經(jīng)展開了熱烈的研究，問題涉及教學目標設(shè)計［3］、課堂活動［4］和課堂教學設(shè)計［5］等等.本文則基于杜威“做中學”思想，提出在高中物理教學中構(gòu)建行之有效的“實踐課堂”的觀點，說明“做中學”在實踐課堂構(gòu)建中的指導意義.鑒于思維、品質(zhì)只有通過學生的學習行為來體悟，因此，教師必須聚焦學生的“做”，把握體現(xiàn)“做中學”意義的“中”之過程含義，引導學生真正的“學”——學生在課堂的行為實踐中，習得物理知識、形成物理觀念；體驗物理邏輯、培養(yǎng)創(chuàng)新的科學思維；增強科學探究本領(lǐng)，涵養(yǎng)實踐意識與能力；塑造意志品質(zhì)，發(fā)展持之以恒的科學態(tài)度與責任.為此，首先詮釋物理“實踐課堂”的理論內(nèi)涵.

1 “實踐課堂”的理論內(nèi)涵

1.1 知行合一：“實踐課堂”的教育理念

“知行合一”凝練了杜威的教育觀，［6］是對杜威“做中學”思想的貼切表述.從哲學視角，杜威認為籍感官刺激而得的單純事實和靠思考辨別所獲的抽象概念都不是真知.他從“行為”層面論證了知識需在人與外部環(huán)境的相互作用中不斷得以修正，［7］即知識來源于行為及其結(jié)果的密切作用之中.換言之，學習者要在行動中借助理性之力實現(xiàn)知識的賦予，所謂知行合一.因此，知行合一被視為實踐物理課堂的教育理念，應(yīng)該貫穿課堂教學之始終.

需要明晰的是，在實踐中，“行”兼具體驗、類比、思辨、建模與創(chuàng)造等多種形式，［8］通過“實驗、思考、類比和討論”等探究行為，憑借“眼、耳、口、手、腦”感官去看、聽、想、講、嘗試及思考；“知”可拓展為多學科互惠的整合性知識，不僅包括課堂主體在“行”中獲取的信息（概念、定律、公式和符號等）、技能、價值觀、情感、態(tài)度等，而且突出物理知識與人文素養(yǎng)的融合.如此可見，“實踐物理課堂”無疑是涵育核心素養(yǎng)的主渠道.實踐物理課堂以知行合一為引領(lǐng)理念，關(guān)注“知”與“行”的相互影響.在“行”中深化、領(lǐng)悟知識，潛心發(fā)展尊重、感受、求真等態(tài)度與觀念；在“知”識的運用中，以科學的方式觀察、思考和判斷、以體現(xiàn)人文精神的思想和情感指導“行”動，提升行動能力，進而解決實際問題.

作為杜威的學生，陶行知結(jié)合中國國情，在“做中學”的理論中指出“做”有三種特征：行動、思想和新價值之產(chǎn)生.［9］那么，在新時代“核心素養(yǎng)”背景下的物理教學課堂，可將其理解為，通過學生實踐習得知識技能，掌握思想方法，錘煉意志品質(zhì)，激發(fā)創(chuàng)新思維.陶行知認為“做就是在勞力上勞心”，“勞力”就是“行”，［10］可運用書本、借鑒別人的經(jīng)驗及選擇可用的工具等，這是“行”的表現(xiàn)；表達觀點、聽取建議、動手實驗、切身感受等等，此為“行”的方法.從“行”中學習經(jīng)驗是最直接的，并對思維的產(chǎn)生和發(fā)散、理論的形成與理解、素養(yǎng)的習得與提高有推進之效.

毋庸置疑，“實踐物理課堂”的“實踐性”與大教育家杜威及弟子“知行合一”的教育思想如出一轍，符合“知行合一”教學觀.換言之，杜威、陶行知的教育思想的價值意蘊依然熠熠生輝，具有重要的指導意義.［11］

1.2 民主的師生課堂共同體：“實踐課堂”的形態(tài)

杜威倡導教育的民主性.他指出這個語境下的民主代表一種師、生、課堂環(huán)境共存的運行模式，一種發(fā)展的不斷溝通且互助協(xié)調(diào)的經(jīng)驗.“實踐課堂”突出強調(diào)師生、生生在行動中共同圍繞教學目標啟發(fā)互助、共享經(jīng)驗、獲得新知.由此可斷，“實踐物理課堂”一定具備杜威的“民主”特征——多元的共同利益、自由的平等交往.

以民主為價值取向的教育絕非學生的獨自作業(yè)，亦不是缺乏溝通的靜聽講授，而是共享意義的“做中學”.“做中學”關(guān)注師、生、課堂環(huán)境在聯(lián)合協(xié)同作業(yè)中的互相影響.這種影響又是一個開放的過程，一個共同做事、實現(xiàn)共同目標且生成充滿和諧氣氛優(yōu)質(zhì)課堂的過程.師生之間、生生之間在課堂交流中創(chuàng)造了共同的觀點，學會了共同體生存之道.在“做中學”思想的指引下，實踐課堂的形態(tài)呈現(xiàn)了民主的師生課堂共同體樣式.這是一種能把老師、學生、學科知識、教育理念和課堂環(huán)境等要素聯(lián)系起來，統(tǒng)合為“共同體”的課堂形態(tài)（如圖1）

圖1 實踐課堂形態(tài)

當然，教書育人，交往為先.教與學的前提是“你”“我”“他”在一起，所有成員真實地構(gòu)成一個積極的課堂交流空間.實踐課堂要求教師必須做好實踐性強、可行性好的教學設(shè)計，鼓勵“你”“我”“他”相互交往與共同行動；課堂則為學生提供平等、自由交流經(jīng)驗的機會；學習者在交互聯(lián)通中走出個體本身，破除了自我的認知局限，讓只深藏于個體內(nèi)部的思想與在場的他人分享.［12］為了實現(xiàn)共同利益，師生、生生之間在共同創(chuàng)設(shè)的課堂環(huán)境下通過對話切實地理解他人、重新認識自身，經(jīng)歷分工合作，平等交流，最終形成共識.所以，在交往中，老師、學生與課堂宜是一個不斷發(fā)展著的民主共同體.

1.3 智與德相長：“實踐課堂”的目的

杜威在《學校與社會·明日之學校 》一書中表明：“做中學”的目的不是生產(chǎn)物品，而是實現(xiàn)心理和道德的生長，保持智力與實踐之間的平衡.也就是說，“做中學”不能僅僅以單一素養(yǎng)的培養(yǎng)為中心，而是將有利于學生身心發(fā)展的各種素養(yǎng)作為一個整體，且平等對待每一種素養(yǎng)，也只有這樣，這些素養(yǎng)才能在個體的身上全面地發(fā)展起來.“做中學”以培養(yǎng)身心健全的人為宗旨.因此，基于“做中學”與“知行合一”理念的實踐課堂之終極目的是指向培養(yǎng)全面的人——立德樹人.

塑造全面發(fā)展的人是《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》的目標；立德樹人是教育之根本.若能在課堂教學中滲透道德生長，無疑可助推學科核心素養(yǎng)的發(fā)展，落實立德樹人的根本任務(wù).黨的十八大、十九大以來，國家著力推進德育建設(shè)，主張各類課程與思想政治理論課齊頭并進，在同向同行中形成協(xié)同效應(yīng)，發(fā)揮育人功能，［13］旨在為各學段的教育都能真正做到以知“化”人、以德“育”人［14］提供有效策略.可見，在新的時代背景下，實踐課堂的構(gòu)建具有深刻的現(xiàn)實意義.它將呈現(xiàn)學生的行為在課堂教學的相互配合中，使學科知識與人文底蘊、科學精神、家國情懷及實踐創(chuàng)新等素養(yǎng)在個體身上得到共同的發(fā)展，以此促進人的整全發(fā)展.

具體至高中物理學科，培養(yǎng)、發(fā)展物理核心素養(yǎng)是立德與樹人的有效途徑.核心素養(yǎng)是素養(yǎng)系統(tǒng)中使人進一步成長的基礎(chǔ)性內(nèi)核，可表現(xiàn)為正確的價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力；學科核心素養(yǎng)是學科本質(zhì)觀、教育價值觀的集中反映，所以聚焦學科核心素養(yǎng)也就抓住了學科立德樹人的根本.若要學科核心素養(yǎng)真正內(nèi)化為對學生終身發(fā)展有益的DNA，其培育應(yīng)一以貫之.

實際上，在高中物理教學中，體驗知識、道德相長與踐行立德樹人最直接而有效的策略就是以“核心素養(yǎng)”為導向構(gòu)建物理實踐課堂.進一步講，在實踐中，學生可通過課堂這個主渠道，獲取知識、發(fā)展物理觀念、涵養(yǎng)科學思維、提高探究能力和習得科學的態(tài)度與責任.應(yīng)該強調(diào)的是，只有在參與的行為實踐中、在“做中學”方可達成核心素養(yǎng)所賦予的目標.

2 指向核心素養(yǎng)的物理“實踐課堂”

2.1 以“思辨創(chuàng)新”為目標導向的物理“實踐課堂”

“思辨”是一個哲學上的概念，意指理論上以推理展開思考和辨析.高中物理的學習，不僅是攝取書本內(nèi)容，更重要的是培養(yǎng)物理觀念、形成和提高科學思維能力、且激發(fā)求知的欲望.問題是思辨運行的驅(qū)動力.學生對某個問題的回答有時可能是粗糙的，甚至帶有錯誤認知，然而經(jīng)過思辨，錯誤的答案可得到合理的糾正.這正是“思辨”在“做中學”實踐課堂的體現(xiàn).陶行知先生在《三代詩》中寫道：“行動是老子，知識是兒子，創(chuàng)造是孫子.”［10］那么，“疑問—辨析—求解—論證……”所有這些“行”的支撐，必然會產(chǎn)生知識，知與行合一，進而在原有的基礎(chǔ)上重組、建構(gòu)、超越和創(chuàng)造.可見，問題是思辨創(chuàng)新過程的起點，巧妙的設(shè)置問題在物理實踐課堂中尤為重要.如案例1.

案例1.

知識點：平拋運動

思辨層級遞進問題（課堂導入環(huán)節(jié)）：

問題1：獵人朝著樹上的猴子水平開槍，猴子沿樹下爬逃跑，子彈能否射中猴子？

問題2：子彈的位置跟哪些因素有關(guān)？

問題3：當不考慮空氣阻力時，子彈的運動軌跡如何？

問題4：什么是平拋運動？

盡管上述問題都可能讓學生做出錯誤的，甚至不嚴密的回答，但是經(jīng)過教學中“思辨”，有計劃和安排的思考、質(zhì)疑、推理和討論，即“行”中學，將會孕育核心素養(yǎng).

（1）物理觀念：經(jīng)對問題遞進分析，知道平拋運動是有水平初速度、只受重力作用的勻變速曲線運動；

（2）科學思維：會用所學知識描述、分析和評價運動的特點（形成認知：雖然水平開槍，但是由子彈的運動特點，仍有可能擊中猴子）；

（3）科學態(tài)度與責任：選用生活中的可能出現(xiàn)的驚險活動，創(chuàng)設(shè)物理情境，激發(fā)探究熱情，習得科學態(tài)度與責任.

當然，整個實踐過程也充分彰顯了一種科學探究（核心素養(yǎng)之一）能力.學生習得平拋運動的定義、性質(zhì)后，認知水平有所提升，接下來則是提高學生思維水平的最佳時機——鼓勵學生以問題為驅(qū)動，經(jīng)過放射性思考和聚斂性辨析，深化理解平拋運動.［15］于此，給出體現(xiàn)創(chuàng)新思維的問題設(shè)置（新課學習環(huán)節(jié)）.

問題1：請舉例呈現(xiàn)生活中平拋運動.（可能答案：套圈、擲鉛球、撇標槍中各物體的運動）

問題2：請結(jié)合平拋運動重新理解“刻舟求劍”的故事.（澄清與常識相悖的認識的機理）

問題3：你認為可以用平拋運動做哪些設(shè)計？（可能答案：兒童帶軌道玩具、涉及位置隨時間變化的游戲活動、滑雪運動員的滑行速度和路線等等）

基于問題，學生以沒有固定模式的創(chuàng)新性思維進行思考、對話、交流與討論等實踐，參與式學習平拋運動.

思辨創(chuàng)新，即通過邏輯判斷、推理及思維的發(fā)散，進行個體思維空間的拓寬.這一定是心智啟發(fā)的過程，這種啟發(fā)是思維的、理性的.那么，以此為導向的課堂活動必定是活潑的、生動的和實踐性的.實踐教學的目的就是起興、激活學習者優(yōu)雅而積極的身體力“行”，實現(xiàn)物理觀念的形成、科學思維的拓展、科學探究能力的提升、態(tài)度與責任感的獲得，最終知行合一.

2.2 以“科學探究”為操作依托的物理“實踐課堂”

科學探究過程是構(gòu)建物理“實踐課堂”的必然要求.科學探究包括七個要素：提出問題，猜想與假設(shè)，制定計劃與設(shè)計實驗，進行實驗與搜集數(shù)據(jù)，分析與論證，評估，交流與合作，同時科學探究也是核心素養(yǎng)的一個重要維度.從物理核心素養(yǎng)的描述看，學習者的科學探究素養(yǎng)主要是在遵循實驗（物理學科的特點）原則、分析歸納、推理演繹、討論應(yīng)用各層次方法進而解決相應(yīng)子問題過程中表現(xiàn)出來.教學中的科學探究要求學習者獲得真知、產(chǎn)生觀念、領(lǐng)悟科學家精神和研究方法等.因此，每一堂課（實驗、理論、習題等）都可有科學探究［16］的成分.

在學習心理學視角下，科學探究是學生主體重要的認知與情感體驗活動，同時還進行著有意義的自主建構(gòu)過程.然而，以教育學的視角，科學探究不僅僅是建構(gòu)新知，更主要是能夠掌握探究要素，提高探究能力.的確，無論如何，充滿了“行”的科學探究過程應(yīng)該作為課堂教學的主要依托，從而增強物理課堂的實踐性.為此，以科學探究步驟為綱領(lǐng)，提供案例2.

案例2.

知識點：牛頓第三定律

科學探究過程（非傳統(tǒng)放羊式的分組實驗）：

（1）提出問題（由實驗觀察）：a.兩個同學拔河；b.玩具車在桌面上行駛；c.螺旋槳在空中旋轉(zhuǎn)；d.放在玩具車上的蹄形磁鐵與導線間的作用.分析歸納：物體之間力的作用總是相互的，但問題是：相互作用力的關(guān)系如何？

（2）猜想假設(shè)（分組合作）：主要的觀點是“一對相互作用力的方向相反，大小可能相同”；

（3）設(shè)計實驗（制定計劃和數(shù)據(jù)搜集）：學生設(shè)計方案，交流后決定用兩只彈簧秤對拉進行研究.多數(shù)學生是將彈簧秤水平放置的，也有學生做了彈簧秤豎直或斜向擺放的實驗，結(jié)果兩個力的大小都是相等的.教師肯定他們的做法，問學生：“至此可以得出結(jié)論了嗎？”學生提出上述實驗都是物體處于平衡狀態(tài)下做的，他們試圖做非平衡狀態(tài)（如加速運動）時的實驗，但讀數(shù)困難.教師采用傳感器演示，發(fā)現(xiàn)相互作用關(guān)系與運動狀態(tài)無關(guān)；

（4）分析、論證、交流和評估：學生嘗試總結(jié)規(guī)律，并進行自由交流，最終形成牛頓第三定律的完整認識：相互作用的兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上.（物理觀念）

以“科學探究”為操作依托的教學，能夠培養(yǎng)學生的科學探究意識，營造民主的師生課堂共同體，實現(xiàn)智與德相長.學生能在真實情境中提出物理問題、大膽猜想與假設(shè)，之后利用科學方法獲取和處理信息，對話交流，促成結(jié)論.其中，學生參與科學探究的整個過程，通過觸摸體驗，易于經(jīng)歷“同化上位學習”，形成物理觀念；更重要的是，彼此交流呈現(xiàn)了個體身心的整全融入，凸顯師生在參與中基于身心整體激活的真實主體性，保持向?qū)Ψ綄W習與交流的開放姿態(tài)；有效的交流要激發(fā)彼此承認，促進彼此繼續(xù)學習與發(fā)展的熱情，并提供必要的引導、幫助；中肯的交流不僅可以幫助學生，同樣可促成教師主體的成長；整個共同體彼此既尊重、接納，又相互開放、激勵，師生課堂民主和諧，智與德統(tǒng)一.

這與單靠“教師講授”的教學形成明顯的對比.傳統(tǒng)教學缺少學習者的主動參與和建構(gòu)，學生對知識難以深入理解和牢固掌握.那種只靠“教師講授”的教法更有悖于科學的本質(zhì)，長此以往，將使學生對科學形成錯誤認知.學習者可能會認為一切科學發(fā)現(xiàn)正是他們現(xiàn)在所看到的樣子，甚至還會以偏概全，因此，得不到學生真正參與和無實踐性的課堂一定有礙核心素養(yǎng)的培育.

3 基于核心素養(yǎng)的物理“實踐課堂”教學反思

我們曾做這樣一項簡單調(diào)查：是否感覺平時上課聽得很懂，師講的題目能會做，可是題目稍有變化就卡殼？回答“是”的高中生數(shù)在樣本中占82.3%.那么，教師將課本中的知識內(nèi)容和解題方法教給學生，就算完成了教學任務(wù)嗎？答案一定是“否”.因為教育不是機械的知識傳授，它是個體與教育情境中的諸種事物相遇，所以，在行為參與中，個體的身心官能被激活，感官與理智充分地發(fā)揮與展現(xiàn)，從而獲得自我在教育中的快樂與完滿的體驗，生長知識與道德.

知行合一、民主的師生課堂共同體和智德相長皆是現(xiàn)代課堂追求的樣態(tài).基于“思辨創(chuàng)新”和“科學探究”分別為目標導向和操作依托，落實課程內(nèi)容、采用靈活多樣的教學方式調(diào)動學生的感官能動性、鼓勵師生民主進行“做中學”，這些不僅涵蓋了實踐課堂的理論內(nèi)涵，而且體現(xiàn)了教育者實實在在創(chuàng)建實踐物理課堂的深化課改之舉.實踐證明，指向核心素養(yǎng)的教學過程增強了教師的主導性、學生的參與度及教學的有效性.近五年來，本研究在中學物理教育實習實踐探索及教學反思中逐步形成了操作性較強、相對穩(wěn)定的教學實施基本思路（如圖2）.

圖2所示：在實踐課堂教學中，師生多添了親身“行”、“做”的環(huán)節(jié)，增加“思”的過程，加大“悟”的力度.“實踐課堂”教學的彈性大，可以融入于概念課、規(guī)律課、習題課、選修課與拓展課之中.學生通過觀察、思考、辨析、推理、創(chuàng)新、交流及合作建構(gòu)新知識，并逐漸學會從物理的專業(yè)視角去觀察事物和分析問題，從而對物理學習產(chǎn)生濃厚興趣，變“讓我學”為“我要學”.教師搭建“做中學”的平臺，引導學生從“操作”中揣摩物理方法和物理抽象的過程；通過 “思辨”厘清概念、“悟”出經(jīng)驗和習慣，培養(yǎng)物理直覺和想象；勇于“創(chuàng)新”，敢于“創(chuàng)造”，最終切實提升學生的物理學習能力，呈現(xiàn)知行合一、智德相長和民主的師生課堂共同體樣態(tài).

圖2 實踐物理課堂實施過程的基本思路

指向物理核心素養(yǎng)的“實踐課堂”是物理課堂教學的一種表現(xiàn)形式，也是一種嘗試.本文重點給出了一個導向和一個依托，他們不是割裂的，而是相互交融的.正如陶先生所說：“通過做而發(fā)現(xiàn)生活教育，又通過做而證實生活教育和發(fā)展生活教育.”［10］在高中物理課堂教學中，通過“做”去發(fā)現(xiàn)和解決，又通過 “行”中學去探究和創(chuàng)造，可以在實踐中感知物理的魅力，提升物理學科核心素養(yǎng).

總結(jié)起來：“實踐課堂”教學在物理抽象、邏輯推理、物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任方面給予學生直觀的學習感受和有效的思維碰撞.它的形式可以多種多樣，無論采取何種形式，都是圍繞著核心素養(yǎng)的要求展開設(shè)計與教學的.其中，“實踐物理”又不同于“物理實驗”，物理實驗是動手操作過程中形成的探究物理本質(zhì)的活動，而實踐物理則不僅僅局限于動手操作.實踐物理課堂既可以是“物理實驗”的課堂，也可以是“頭腦風暴”的場所，還可以是“踐行理論”的空間.因此，無論從思想上，還是操作上，實踐物理課堂都應(yīng)充盈“實踐”的活力.