摘要

大单元教学是落实核心素养的重要途径.以“简谐运动”单元复习教学为例,立足物理学科核心素养,对教学内容重新整合,以情境化、任务化的方式引导学生在知识之间建立联系,帮助学生建立结构化的知识体系.从大情境、大任务等环节的设计入手,探讨在大单元教学中提升学生核心素养的途径.

以2024年IYPT赛题第5题“乒乓球火箭”为例,详细展示了对复杂物理问题的真实研究历程,并在对解题过程进行方法论意义反思的基础上,提出了相应的教学建议.

明确、可测的教学目标是物理核心素养落地课堂的前提和灵魂.基于物理核心素养“教—学—评”一致性理念,对基础教育精品课平台的高中物理必修1部级精品课的教学目标进行量化统计.结果表明,教学目标较好地落实了“以学生为主体”理念,而在目标的素养性、整体性、可操作性和可测评性等方面存在不足.

以“简谐运动”一节中“弹簧振子位移时间图像的获得和规律论证”为例,自制弹簧振子振动图像演示仪.先利用荧光画布将弹簧振子振动图像“可视化”,提高学生探究兴趣和参与度; 再应用手机软件、希沃投屏等现代信息技术,定量测定振动图像并进行“可视化”规律论证,逐步建构“简谐运动”概念,强化学生科学思维的培养.

修订版布鲁姆教育目标分类学构建了一个知识类型——认知水平二维交互矩阵,便于教师开展教学.依据修订版布鲁姆教育目标分类学,采用内容分析法,从定性和定量两个角度对初高中物理课程标准中的课程内容进行分析.结果表明:以事实性知识和概念性知识为主,均未涉及元认知知识;侧重记忆水平,缺乏分析、评估和创造高阶认知水平;知识类型与认知水平之间具有一定的关联性.未来,需不断完善课程标准中的知识类型和认知水平,落实知识与认知水平的教学与评价,优化和实施初高中知识与认知的整合进阶.

初中物理教师跨学科课程实施能力研究,是新时期基于核心素养的基础教育物理课程改革实施落地与持续深化的必然要求.教师跨学科课程实施能力具有基础性和复杂性,为科学、深度理解其内涵与结构,从“实践”“文献”“政策”三视角,基于扎根理论的研究范式,经由德尔菲专家咨询修正,构建了6能力要素与28个能力指标的初中物理教师跨学科课程实施能力理解框架.框架具有理论深度的同时有良好的实践指导价值,也为教师跨学科课程实施能力的发展提供了诸多具体的启示与建议.

在核心素养导向的课程改革背景下,依据《义务教育课程方案(2022年版)》和《义务教育物理课程标准(2022年版)》,北师大北京版初中物理教材进行了全面编修.新教材以落实立德树人根本任务、发展学生核心素养为宗旨,遵循学生身心发展规律,培养学生学习物理的兴趣,养成科学思维习惯、求实的科学精神;贴近生活、社会,密切联系实际,引领学生认识科学、技术、社会、环境之间的关系;加强实验探究、实践活动和跨学科实践活动,培养学生的实践能力、问题解决能力和创新意识.

通过引入柔性LED灯丝,设计了电路处于断路、通路和短路、串联和并联、使用滑动变阻器及分析复杂电路时的电流路径可视化演示装置,帮助学生有效建构电学的相关知识,并实现了电路教学中相关重点和难点的突破.

通过对科学探究研究的回顾与分析,在深入分析科学探究的步骤视角与要素视角的基础上,基于科学探究构成要素从科学学科出发进行建构的研究思路,依据物理学知识—能力结构,建构了科学探究构成要素,包括:科学知识、科学方法、技能、科学思维、实验、数学知识、科学精神,并诠释了科学探究构成要素的内涵,这为在核心素养背景下培养学生的科学探究能力提供了有益启示.

从中国高考评价体系视角出发对北京市2020—2023年新高考物理实验试题进行多角度赏析与统计分析,力图发掘北京高考实验题的命题特色及发展趋势,为高三高效备考提供参考.在试题研究的基础上笔者提出4点实验复习的启示,以期能够帮助同行教师提升实验备考质量,使物理实验成为培养学生创新精神和实践能力的重要载体.

巧妙利用智能手机内置的声学传感器,将高中阶段传统多普勒效应演示实验中探究声波频率变化的定性实验升级为定量实验;在此基础上,配合打点计时器的速度测量方法,完成了波源与手机相对运动过程中速度变化的定标,显著提升了该实验的科学性和拓展性.依托数智赋能,多普勒效应实验展示出了全新的探索思路和挖掘深度,为传统物理实验教学的数智化升级提供了新思路;同时,将两个原本独立的实验进行相互验证和交叉融合,为学生培养证据意识和解决复杂问题提供了宝贵的实践机会.

科学思维是一种理性思维,它强调的是基于证据和逻辑推理的思维方式. 本文围绕“阻力对物体运动的影响”的探究实验,从“优化情境、改进器材、完善表格和细化过程”4个方面,提出彰显教学逻辑的优化设计,通过科学探究促进思维提升,以培育实事求是、勇于创新的科学态度与责任,着力发展学生的核心素养.

为解决学生在电磁感应中求解焦耳热问题所遇到的困难,通过头脑风暴引出求解思路、典型情境示范问题求解和分享交流梳理思维流程3个教学策略,引导学生对电磁感应中“杆+电阻”模型进行深入的研究,为帮助学生解决该问题作出教学实践与示范.

相互作用观念是物理观念体系中的重要一环.现实中,人们在物理学习与教学中对相互作用观念的认识存在“表面化”“简单化”倾向.如何全面理解相互作用观念以及怎样有效建构、发展学生的相互作用观念是目前一线物理观念教学的重要问题.文章对相互作用观念进行内涵阐释与解读,结合宏观与微观视角来分析、探讨其构成要素与生成路径,进一步从相互作用观念的认识、生成、深化及进阶等方面提出相应教学策略,以期为物理观念的具体化培养提供有益启示.

2024年1月浙江省选考物理试题第13题是基于超导情境的有关电磁感应综合应用的超常规的数量级估算题.试题从变量的变化量、建模估算等方面,考查考生面对新颖、陌生情境的科学建模能力、对变量变化的处理能力和突破常规的创新能力.试题具有综合性、应用性和创新性,体现服务选才的功能,对教学大方向有重要指导意义.

模型建构涉及分析、综合、评价和创造等能力,其对提升学生的高阶思维能力有直接推动作用.教师可以通过能将单元内容结构化的模型建构,通过显性化、专题化的横向对比提高模型的识别度,通过模型的演化与深化等方法途径,培养学生的高阶思维能力.

综合各类文献分析,提出了情境的两个功能;提出在情境分析中实现思维进阶的策略:(1) 重视从情境中抽象物理模型的教学过程;(2) 重视在情境的变式延伸中触发质疑创新思维的发生;(3) 在对情境的深度挖掘中,促使思维进阶.

对“TPACK视野下初中物理研究性备课区域实践”进行研究与实践,就TPACK构成的3个核心要素(PK、CK、TK)进行了划分与界定,从而构建了初中物理研究性备课的研究框架.研究中发现,教师们普遍存在一些典型的困难和问题,为了研究的推进与深入,课题组归纳出了“教材解读、概念建构、探究设计和数据分析”这4个核心问题,并借助典型的案例来分别给出对应的解决策略.

研究均质小圆柱在非固定圆柱面内的小角度摆动周期求解问题.采用对比法,先研究简单单摆运动与滑块沿斜面下滑运动,求出单摆周期;然后逐步深入,研究均质小圆柱在非固定圆柱面内的小角度摆动与均质小圆柱在非固定斜面上的相对纯滚动,通过对比,最终求出均质小圆柱在非固定圆柱面内小角度摆动的周期.

根据《义务教育物理课程标准(2022年版)》的学业考查要求,将蒋炜波等学者的为考查中学生物理核心素养水平而命制的测试卷修改完善后,基于Rasch测量理论对考查中学生物理核心素养水平的测试题进行初步考查.并将123个被试样本的测试数据从单维度、项目—被试对应分析、拟合程度等多维度进行数据分析和拟合性较差试题项目分析.研究结果表明:整套测试题的分离度、信度均较好,题目难度的分布形态较为合理,题目的拟合度较好,可以为教育行政部门制定学业评价标准和设计学业水平考试试题提供有益的借鉴.

围绕特斯拉线圈设计一系列闪电主题的实验,探讨将生活中的真实情境进行微缩,形成微缩化实验的基本方式;以“静电的防止与利用”为例,探索将真实情境微缩化实验与实际课堂教学有机融合的实施路径,指向学生物理学科核心素养的有效提升.

以美国、新加坡、英国的初中物理典型教材为研究对象,采用文本分析法,从学科来源、实践方式、情境素材、呈现方式、呈现位置、使用目的6个维度对其跨学科实践内容进行分析,发现三国初中物理教材的跨学科实践内容以工程与技术科学的整合为主,实践方式丰富,注重与本土资源整合,多以“文字+图表”形式呈现,在专栏呈现的次数较多,主要为实际应用等结论.基于此,结合我国国情,为我国初中物理教材的跨学科实践内容编写提出了丰富学科来源,突出工程整合、拓展实践方式,促进全面发展、巧用本土资源,创新实践情境等建议.

评价试卷是评价考试的重要手段,而试题难度又是评价试卷的重要指标.通过结合物理学科与CAIE A-level物理卷3的特点对传统综合难度模型进行整合修改,从知识含量、认知水平、问题情景、物理推理、数学计算5个维度对2019—2022年的CAIE A-level物理卷3进行难度分析.研究发现,2019—2022年的CAIE A-level物理卷3综合难度差异不大,整体水平呈增长趋势,对学生的实验能力要求逐年提高,且更加注重考查学生对实验结果的分析和反思.目前,虽然我国的新课标对学生的实验操作技能提出了更高要求,但是却缺乏相应的考试,建议在时机成熟时,可以借鉴A-level物理卷3在我国增设一些物理实验技能考试.

文章从“教材的主要变化”和“教材使用建议”两方面谈教材编写的用意及如何更好地使用教材.在教材的主要变化部分,从章节变化、栏目变化和具体内容变化3方面,介绍了教材的变化及变化的原因;在教材使用建议部分,从教材使用原则和使用建议两方面,谈了如何看待和处理教材,并给出了“基于情境,提出问题”“分析问题,展开探究”“意义建构,准确理解”“应用巩固,小结反思”4环节教学模式下的教学设计案例.

“教—学—评”一致性视域下的主题单元教学以目标为核心,根据知识结构与课程标准建立主题单元,根据核心素养设置一致的教学与评价目标,并介入真实情境设计问题与任务、学生活动和评价任务,为培养学生核心素养、建立整体的知识结构提供了新的思路.以“速度”为单元主题进行教学设计,将评价融入到教学环节中,探究评价逆向促进教与学的有效途径.

能量观念是物理学科核心素养中的重要组分.作业作为课堂教学的延伸在促进学生能量观念的形成上有着至关重要的作用.本文在核心素养培育目标下,通过对比能量分析的两种常用视角的教育功能,强调在初中阶段能量模块的作业设计中应聚焦于能量传递,并据此呈现以能量传递模型为抓手的作业设计策略,为教师设计指向学生能量观念培养的初中物理作业提供参考.

考试招生制度是国家基本教育制度,新一轮高考综合改革历经10年,其中选考科目改革是关键环节.物理作为自然科学的核心科目,在高校理工类人才培养中发挥不可替代的基础性作用.10年来,物理选考科目政策历经了自由选科、“3+3模式”指引、“3+1+2模式”指引和“通用版”指引4个阶段,呈现出逐渐规范和优化的递进式发展趋势.政策的演变背后体现了3大逻辑:选择逻辑从初期的自由性逐渐过渡到统一性,实现了政策的规范和收紧;引导逻辑通过宏观“选考模式”政策与微观“选考指引”文件的有机结合,确保了选考模式的科学性与合理性;保障逻辑则从被动实施保障逐步发展为主动避免保障机制的实际使用,反映了政策的成熟和优化.物理选考科目政策的持续完善和优化,为未来高考综合改革的深入推进奠定了坚实的基础.

物理跨学科实践是义务教育物理课程改革的重要组成部分,但在教学实践中仍存在着目标相对游离、方式较为单一、内容简单拼接、情境脱离实际等诸多困境.运用文献资料、逻辑分析等方法,基于“体验学习圈”理论这一视角探讨了“物理跨学科实践何以推进”这一关键议题.大卫·库伯的“体验学习圈”理论和物理跨学科实践在学习的本质属性、课程的实践属性和师生的角色属性3个方面具有适切性.在此基础上,针对性提出物理跨学科实践的推进策略,即立足具体经验,赋能认知能力不断提升;着眼反思观察,助力科学思维长效发展;基于抽象概括,促进物理观念建构深化;聚焦行动应用,推动学习体验提质增效.围绕主题选择、目标确定、内容厘定、过程设计、评价开展5个环节构建了“体验学习圈”理论视域下物理跨学科实践的行动框架,以期为物理跨学科实践实施提供理论参考和行动借鉴.

物理教育对于学生科学本质观的形成具有重要作用.运用内容分析法对近20年来国内物理教育领域中科学本质教育的相关成果进行综述,发现2003—2017年科学本质教育研究成果处于缓慢增长期,而2017年新课程标准的落地促成了研究拐点,相关成果数量显著增加. 科学本质教育研究内容主要聚焦于4个方面:科学本质的内涵解读、课程标准和教材中的科学本质内容分析、科学本质观的测量评价及科学本质教学实践,且后两者最受关注. 分析发现物理教材的科学本质内容尚存在较大挖掘空间,教学设计的课题和课型分布不均衡,学生及教师的科学本质观有待改善.

对2024年全国甲卷第17题进行多种解析,对小环运动过程中速度规律、受力情况等问题分析、追问拓展,并通过MATLAB数值模拟其运动情况,突破教学过程中思维难点,最后提出一点教学思考与启示,与各位同仁交流.

从转载来源期刊、第一作者单位及地域分布、论文研究领域等方面对人大复印报刊资料《中学物理教与学》2024年度转载论文进行统计分析,揭示中学物理教育教学研究现状,对中学物理新教材研究、物理单元教学、物理学习进阶、数字化赋能物理教学、高考物理命题与评价等重点和热点问题的研究进行了梳理和展望.

科学拓展活动被认为是常规课堂教学的必要补充,是提升教学效果的有效手段,也是传播和发展科学的关键机制.详细介绍了加拿大不列颠哥伦比亚大学面向省内高中生举办的物理奥林匹克活动,深刻探讨活动的目的、意义和开展方式,展示了不同类型项目的实施模式、典型案例及其独特价值等,可以为创设和开展更具实践性、体验感,更强调合作的本土化科学拓展活动提供借鉴,为培养学生的科学素养提供可能的新路径.

基于项目设计促进大概念的形成是以学科核心素养为导向,设计出项目设计路径及教学流程,开展项目活动促进概念初步形成,再通过科学思维培养及跨学科实践的项目深入促进大概念形成,实现学科育人价值.这是概念教学的一种有效课堂样态.

闭合线框的一部分在有界磁场内,另一部分在有界磁场外,当磁感应强度随时间发生变化时会在线框内产生感生电动势.关于这个感生电动势的分布情况,教师们根据不同理解方式,得到了两种结论,一种观点是可以看作均匀分布在整个线框上,另一种观点是只分布在有磁场区域的等效线框上.实验是物理学科研究问题的重要手段,故本文介绍了实验仪器制作和实验过程,通过多组数据从实验的角度验证了后一种理解的结果是正确的.

随着基础教育对跨学科需求的提升,要求教师具备扎实的工程技术素养.大学物理实验作为物理师范生接受工程教育的基础实践课程,对于培养卓越科学教育人才具有重要作用.以材料弹性模量的测量实验为例将金属片的振动特性、悬臂梁振动声压信号的麦克风采集技术与虚拟示波器分析技术相结合,发展了基础物理实验与工程技术有机结合的新方式,探索了如何通过实验教学提升物理师范生跨学科与创新能力,为其从事科学教育打下坚实基础.