核心要素：彻底理解物理学科的必备素养

（一）物理概念

观念是人们对客观事物的认识，这种认识包括主观与客观两方面。个人的观念反映的是客观事物在人脑中的反映。所以，对于个人来说，成长过程中所形成的观念对人的认识有着极大的影响，可以说人们观察事物的视角、思维方式，都直接受其影响。甚至它还决定着人的价值取向、生活方式，乃至为人处事的方式等。

生活中，我们每一个人都经历着新观念的形成，以及旧观念不断更新的反复更替。对于物理概念而言，对物理基本理论的建立，基本观念是必不可少的。以物理课本中的复杂公式为例，虽然公式是构成物理知识的重要组成部分，但重要物理理论的提出，并不依赖于公式，而是源于观念。同样，物理概念与规律，也是构成物理学的重要成分，是教学的基石，但物理教学并不是为了记忆概念而教概念，其价值在于通过对概念的理解，达到灵活运用的目的。概念对于学生而言，不应该是一个呆板的、靠死记硬背的内容，也不是在考试中凭借记忆对公式的套用。真正意义上的物理教学，是通过对物理事实、原理、概念、规律的教学，让学生在对基本的原理、规律、概念认识的基础上，通过概括与归纳，将其内化于心，通过加工与提炼，使其升华，学会从物理的、科学的视角，形成对自然界中万事万物运动机理及其相互作用的认识。通过这一系列的活动，旨在为学生从物理学的视角，运用物理学的知识解释自然现象、生活现象，解决实际问题打下基础。

马克思主义哲学观认为，人类社会是物质世界长期发展的产物。辩证唯物主义认为，物质是能为人的意识所反映的客观存在。因而，世界真正的统一性在于它的物质性。而事物是不断变化发展的，物质世界也同样处于变化发展之中，运动是物质的根本属性和存在方式。与此同时，事物普遍联系的观点又说明运动与物质是相互联系的，运动离不开物质。结合物理学的概念，物理学是研究物质的基本结构、物质运动和物质相互作用规律的一门基础科学。由此可以看出，学习物理，能够让学生至少明白三种最基本的物理概念。具体如下。

1.物质观

依据马克思主义哲学，自然界一切事物都是客观存在的物质世界。世界是物质的世界，物质性是其基本属性。因而，形成正确的物质观无论是对于物理的学习，还是认识客观世界都是极为必要的。

2.运动观

马克思主义哲学观认为事物是运动变化的。运动存在于世间万物的一切变化和过程之中，是物质的固有属性及存在方式。而任何事物的发展变化都是有规律可循的，规律具有客观性和普遍性，运动也不例外。通过研究物质的运动及运动规律，能够掌握并预测事物的变化。

3.相互作用观

马克思主义哲学观认为，事物是普遍联系的，在运动中相互作用。正是基于这种相互联系的作用，才形成了物质的运动、变化和发展。通过研究物体间的相互作用，有助于促使学生对物质的形成有一定的认识。

（二）科学思维

人们常用“才思敏捷”来形容一个人的聪慧，足以见得思维之于人的作用，思维与人的智力有着直接的关系。发展人的思维品质是提高个人能力和智力的关键。思维是人的主观意识对客观事物的间接、概括的反映。思维的产生，离不开人的感觉、知觉以及客观事物，是一种高级的认知过程。因而，需要强化思维培养的意识，尤其是在学校教育阶段，要重视对学生思维意识的培养。在教学过程中，不仅要注重培养学生思维的逻辑性、灵活性与敏捷性，还要注重思维的广阔性与深刻性、思维的独立性与批判性的培养。

科学思维，是建立在科学探究与论证基础上的，从物理学的视角所形成的对客观世界的本真认识，以及对客观事物的本质属性、内在规律及事物间相互联系与作用的间接、概括和建构的反应。思维的过程，即是从实到虚，从事实到理想模型的抽象概括过程，是基于事实证据和科学推理对不同的观点和结论提出质疑、批判、检验和修正，进而提出创造性见解的能力与品质。由此，构建模型、科学推理、科学论证及质疑创新构成了科学思维的基本要素。

1.构建模型

模型与客观事物之间存在着必然的联系，它的形成是建立在对客观事物进行科学概括的基础上，在概括出事物的本质特征后所抽象出的一种对事物的简化反应。由此，透过模型就可以直观而鲜明地反映客观事物。模型对于科学内容来说，就具有了解释、预见、发现和启示的功能。通过模型，能够将抽象的事物转化为具体的、形象的，将深奥的、不易于理解的科学概念、理论等以具体的形式表现出来，便于概念、理论的理解。正如T.S.库恩（T.S.Kuhn）所说：“科学研究的本质即建立理论和模型以不断加深对自然本质的理解。”

物理学是一门抽象的学科，模型的建构对于物理的学习有着积极的促进作用。对物理学的学习，必须树立模型建构的意识，了解常见的物理模型，并能够根据具体的情境建立合适的模型，这对于学生思维品质的发展极为重要。在物理学习中，根据学生对物理模型以及问题情境是否熟悉，将模型与问题情境的解决分为几下几种形式：其一，运用所熟悉的物理模型解决熟悉的问题情境；其二，在陌生的问题情境中建立陌生的物理模型；其三，在陌生的物理情境中建立熟悉的物理模型。而这些，都要求学生必须掌握一定的物理模型。

2.科学推理

推理的过程，可分为演绎和归纳，因而，演绎和归纳也是推理的两种类型。演绎推理与归纳推理的区别在于，前者是根据前提得出必然性结论的推理；而后者得出的是或然性结论的推理。在推理过程中，对规律的尊重是必然的，但也不能忽视对证据的重视。证据是进行推理必不可少的要素，是推理的基础。

对于中学生而言，他们所进行的科学推理，从本质上看，就是基于证据所进行的实质性推理。对于学生推理能力的评判，有赖于学生将已有的知识经验和探索发现的已知条件运用于新的情境的实际。由此可见，培养推理能力，首先必须具备一定的知识和经验的积累，所以对于学生而言，知识的储备很重要。此外，教师还应该教给学生一些基本的逻辑规则，并让学生知晓证据在推理中的重要性。

物理学是一门研究科学、重在推理的学科，推理对于物理学至关重要，是解决物理问题的必备要素。推理同样也是证明、论证及求解的必经过程，是获取新知识及分析、解决问题的必备环节。

3.科学论证

论证是一个辩证的过程，它是个体在面对未知问题时，给予证据和理由建构主张，利用反驳、劝说等形式向他人辩护自己主张的合理性实践。论证的出发点和归宿，都离不开真实的证据及有效的推理。所以，进行科学的论证，必须保证三点，即证据的真实性、推理的有效性、观点的正确性。论证的过程，难免会遇到与自己观点或主张相违背的情形，所以，在与他人争辩的过程中，不仅要强调对自己所持观点进行有效辩护，所阐述的证据或推理的过程要正确、详细，还要表述清楚，不能含糊其辞，而且还应该尊重他人不同的观点，与此同时，在不同的观点中做出权衡，在协商中解决意见冲突。

科学论证是论证形式的具体化，它是对自然界中的未知事物或现象进行的论证，是科学家在面对未知问题时，利用反驳或劝说等形式向他人灌输自己建立在科学证据和理由基础上的科学主张的合理性实践。(www.xing528.com)

科学论证是一种重要的科学实践形式，是开展科学工作不可或缺的，也是重要形式之一。物理学是探究科学的学科，因此，科学论证是物理教学所必需的。在科学论证中，难免会存在意识上的冲突，解决冲突的过程，就是内化知识的过程，让学生感受到已有知识的不足，进而认识到替换或调整已有概念的必要性。进行科学的论证，需要学生具备一定的知识储备，同时，还需要在论证的过程中，详细地阐述自己所建构主张的步骤和逻辑，让他人理解并认同科学知识的产生过程。科学论证是物理学习思维能力形成的关键，同时也有助于发展学生科学探究能力，促进学生科学观念的形成，促进合作意识的锻炼与提升。

4.质疑创新

“学起于思，思源于疑”，由此可见，质疑是难能可贵的一种品质。所谓质疑，是基于个人已有的知识，对已有的现象或结论提出疑问。质疑并不是毫无根据的臆想，而是根据自身的知识储备，对已有现象或观点提出有理有据的理性思考。

但质疑并不是目的，疑问的提出在于保证知识的准确性。除此之外，质疑还是探索的起点。只有心中存疑，才会为了释疑而采取一系列的方法，在刨根究底的过程中不断地提炼证据、探究问题，从而获取大量资料，并通过推理形成自己的观点，在论证中阐述自己的主张。

在这一过程中，不仅得到了准确的答案，也在寻找答案的过程中获得了新的知识，与此同时，锻炼了自身的探究能力与思维品质。从某一角度来说，质疑可以理解为是对已有知识、理论、观点的不认可，是在深入推敲的基础上，对原有认识的解构，但这并不是目的，质疑不能随着原有知识的解构而消失，相反，质疑的目的是在已被解构的知识体系上，建构新的知识体系。

质疑所体现的是一种特质，即思维的灵活性与深刻性；此外，质疑还体现出一种态度和精神，即一种不人云亦云、不盲从的态度，一种敢于挑战权威、打破陈旧的精神。与此同时，质疑还体现出一个人思维的开放性和创造性。只有具备质疑的精神，才能打破常规、开拓创新。质疑是创新人才必备的品质。

（三）科学探究

探究精神是现代人才所必备的一种品质。现代教育理念强调培养学生的探究能力，探究式教学已成为当前学校教育的重要教学模式之一。探究式教学是将科学领域的探究引入课堂，在感受和领悟科学家的探究精神的过程中，理解科学的概念和本质，从而自觉增强探究意识，培养探究能力。研究表明，学生对于物理知识学习时所表现出的认识规律与探究式的教学相符合。这样，学生在科学探究的过程中，就能够与物理学科的探究本质保持一致，这与物理学的本质特征是相符的。即物理学是在不断追求认识统一性的探究过程中发展起来的，物理研究要在科学探究的过程中寻找事物的本质特征与统一规律。科学探究成为物理教学不可或缺的一部分，成为物理教学的重要内容和教学方式；与此同时，科学探究还是学生必备的一大素养。

尽管目前科学探究已成为国内外炙手可热的一项研究课题，科学探究本身也没有既定的模式，但通过综合不同研究者的研究结果，可发现不同学者对科学探究的一大共性。物理教育将科学探究界定为：“科学探究是提出科学问题、形成猜想和假设、设计实验与制订方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并做出解释，以及对科学探究过程的结果进行交流、评估、反思的能力。”科学探究素养的形成是一个漫长而持续的积累过程。在不同的学习阶段，教师应根据学生的特点及能力水平选择合适的探究方式，加强科学探究素养的培养。

（四）科学态度与责任

态度是人评价某一事物时所表现出的某种心理倾向。这种心理倾向依赖于主体对客体一定程度上的认知、情感和行为意向，态度取决于这三大因素的统一。认知成分是指个体对态度对象具有的评价意义的观念；情感成分是指个体对态度对象认识的基础上进行评价而产生的内心体验；行为倾向是个体对态度对象准备做出某种反应的倾向。对于科学态度，也应从认知、情感及行为倾向三个角度来理解。

1.科学本质

科学即是探讨客观世界的本源性问题，是对科学本体论的探讨。科学课程的设置，应建立在对科学本质认识的基础之上。对学生科学态度与责任的培养，首先必须引导学生认识科学的本质。事物是运动变化的，科学的本质也是随着研究的深入而不断发展和完善的。加之辩证唯物主义事物普遍联系的观点，对于科学研究而言，科学的研究与发展必然涉及人与自然、人与社会的关系。因而，在以科学探究为核心的物理教学中，需要加强学生间的合作、增强科学探究意识、重视物理知识的建构，除此之外，还需要建立学生对物理学史，以及物理学与其他学科的联系，这对于学生形成科学态度与社会责任意义重大。

2.科学（Science）·技术（Technology）·社会（Society）·环境（Environment）（以下简称“STSE”）

STSE相互间是密切联系的。科学与研究离不开一定的社会环境，社会提供科学研究所需要的环境；而科学研究的理论、知识、规律等并不是直接作用于社会，也就是说，技术才是科学与社会的纽带。科学提供的原理、规律、知识等转化为技术，技术影响生产力的变革，引起社会的变化。人类通过科学增加了对社会的认知，而技术又成为科学转化为生产力的中介，只有将科学的知识、理论转化为技术，才能最大限度地发挥科学的价值，为人类社会创造财富，推动社会的变革与发展。然而不可否认，伴随着科学的发展，人类环境也会发生一系列变化，诸如环境污染、水土流失、生态破坏、能源短缺等，在环境日益恶化的进程中，人类已意识到环境的重要性，由此，提出了科学发展与环境的关系，即在发展科学与技术的同时，要注意社会和环境的保护。可以说，人类发展的历史实际上是STSE彼此间相互促进、互为制约的过程，也是和谐共生、持续发展的结果。

在物理教学中培养学生的科学态度与责任意识，就需要加强学生对STSE关系的认识，既让学生明白科学与技术对于社会的作用，也要让学生认识到学科技术对环境的影响，培养学生人与自然和谐发展的可持续理念。

3.科学态度与社会责任

科学态度是探究科学本质所必须具备的一种品质。科学态度对人的影响是方方面面的。首先，在情绪上，影响主体对客体的体验；其次，在行动上，影响个体行为的方向性和对象的调节性，进而影响信息的接收、理解与组织，还会影响主体的投入状态。所以，在物理教学中，需要培养学生养成以下科学态度：

其一，“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”，一语道出热爱对于科学态度养成的重要性。只有对科学及科学探究感兴趣，才能在求知欲的驱动下养成科学的态度。其二，“独学而无友，则孤陋寡闻”，由此可见与人合作的重要性。科学态度的形成，需要培养学生的交流意识和合作精神，让学生在科学探究中与人讨论。其三，“知之为知之，不知为不知”，说明需要尊重客观事实，实事求是是科学态度的一大品质。其表现为维护客观事实，不弄虚作假，敢于接受实践的检验。其四，“锲而不舍，金石可镂”，所呈现的是一种持之以恒的顽强精神，自强不息是科学态度所必备的又一品质。其五，“天下兴亡，匹夫有责”，意味着强烈的民族情感是科学态度的基石，需要培养学生树立为社会发展、国家繁荣而努力的志向，将所学知识服务于人类社会的社会责任感。

在物理学习过程中，需要加强学生对物理知识的吸收、内化，让学生对物理知识以及物理学本质形成客观的认识，并形成正确的物理观。物理教学的过程，是引导学生科学探究及科学思维的过程，在这一过程中，学生的探究意识及思维能力都相应地得到了锻炼，有助于其对具体问题科学而有效的解决。除此之外，物理教学鼓励学生尊重客观事实，培养学生养成勇敢无畏、持之以恒的精神品质，对于学生的影响是深远的，能够指引学生克服生活中的困难，面对挫折与失败，能够保持积极乐观的生活态度。

总而言之，物理学科核心素养，对于学生科学知识的学习及科学精神的培养，以及正确价值观的形成有着积极的促进作用。对物理核心素养的培养，是培养学生核心素养的必经之路。