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提升中学物理教师学科核心素养的几点建议

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摘要：文章认为，提升中学物理教师的物理学科核心素养是必要的和迫切的，为达到此目标，教师应做到以下四点：巩固并拓展自身的物理知识体系;提升自身的应用数学和计算机知识的能力水平;提升教师自身的科学实验素养;提升教师自身的分析和解决物理问题的能力.针对这几点，笔者结合个人的经历，在文中也谈了一点自己的体会.

关键词：物理教师;自身;核心素养;实验;物理问题

文章编号：1008-4134（2019）20-0062中图分类号：G633.7文献标识码：B

作者简介：唐星（1979-），男，浙江绍兴人，本科，中学一级教师，研究方向：初中物理教学.

随着高中新课标的发布，物理学科核心素养概念进入了物理教师们的视界.物理学科核心素养包括以下四个方面：物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任[1].这四个方面是相互联系，共同发展的.

中学物理教师主要通过精心设计课堂，运用演示、实验、提问和练习等多种方式提升中学生的观察、思辨和逻辑推理等各项能力，逐步培养和提升中学生的物理核心素养.目前，已经有大量的文章对这方面进行了深入、细致的研究，提出了很多合理化的建议和举措，有力地推动了中学物理教育事业的发展.但是，笔者认为，肩负着培养学生物理核心素养重任的教师，如何提升自身的物理学科核心素养，是值得研究的问题.

1提升教师物理核心素养的必要性和迫切性

1.1对于教师个体的必要性

近二十年来，随着国家对中学物理教育改革的深入，中学物理教材也在不断地朝着培养学生物理核心素养的方向调整，对中学物理教师的学科核心素养要求也相应地水涨船高.当代的中学物理教育不可能再像以往那样，仅凭借着教师的半分记忆和半分经验就能轻松应付.中学物理教师自身若没有坚实的物理核心素养，既无法培养学生，也无法应对不断升级的教学要求.在可见的未来的中学物理教育中，持续的变革一定会将固步自封、不思进取的物理教师边缘化，甚至淘汰.因此，中学物理教师提升自身的学科核心素养是必须的.

1.2社会需求的迫切性

科技的飞速发展已导致新时代多媒体对社会人的多元导向，从传统媒体到新媒体，从视频到文章、微博、微信公众号和自媒体等都对个体产生了广泛而深远的影响.在这个信息爆炸的时代，没有人在所有方面无所不知，人人都有知识的盲区，因此人人也都有上当受骗的可能.我们常用“脑残粉”“智商税”等词汇来形容那些被表面华美粉饰其低劣本质所欺骗的人和事.只有具备独立意识的且富有逻辑和科学思辨能力的人才能够洞察各种谎言，最大限度地避免被欺骗，最大限度地避免个人和社会利益的损失，同时自觉自愿地和各种谣言、各种封建迷信活动作斗争等等.这也正是社会对传播辩证唯物主义世界观和方法论的主力军——中学物理教师自身应具备坚实的科学核心素养的迫切要求！

2对提升教师物理核心素养的几点建议

笔者建议，对应于物理学科核心素养培养中的物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任这四个方面，教师应做到如下四点：一是巩固并拓展自身的物理知识体系;二是提升自身的应用数学和计算机知识的能力水平;三是提升自身的科学实验素养;四是提升自身的分析和解决物理问题的能力.

2.1巩固并拓展自身的物理知识体系

物理知识是物理核心素养的根基，缺乏基本的物理知识，则物理核心素养无从谈起，越有扎实的物理知识则越可能塑造出较高的核心素养.中学物理教师应该适当地重读大学物理教材，在自身原有知识体系的基础上尽可能地拓展自己的物理知识领域，深化和完善自身的知识结构，提升自己分析和解决问题的能力.

当中学物理教师遇到“悬而未决”的物理问题时，笔者认为首先应“选读”大学物理教材.所谓“选读”即教师“有选择地学习和阅读”大学教材中与此物理问题有关的章节.很多问题，以中学生的认知水平，中学教材中只能一笔带过或者根本不予讨论，但在大学物理教材中却有详细的解答.

笔者对此深有体会.比如初中物理中关于水中鱼的虚像的具体位置，其实不少同行都不太清楚.笔者通过“知网”查找资料时发现至今已有不少教师研究过这一问题，但得到的结论大多不够明朗，未能准确地指出虚像所在的位置.后来笔者翻阅了姚启钧的《光学教程》[2]中第三章“光在平面界面上的反射和折射光学纤维”部分，没想到有了意外的发现！原来，这一长期困扰初中物理教师的问题在该教材中早已有解答.教材中既有详尽的推导步骤，又有虚像点横、纵坐标的表达式.若利用Excel工具计算出坐标的数值并作图，不同视角下虚像点的具体位置即刻呈现.

因此，中学教师應主动复习大学教材，查找所遇到的物理问题在大学教材中是否已经被解决，又是否可以在已有知识的基础上做进一步的探究.这种“选读”大学物理教材的方法能高效地拓展自身目前的知识体系，提升自身的物理学科核心素养.

2.2提升自身的应用数学和计算机知识的能力水平

前段时间，笔者所在的一个QQ群里有教师提问：用一个动滑轮匀速提升同一重物（不计绳重和摩擦），若拉力方向是斜向上的，则拉力大小相比于竖直方向时会变大，此时动滑轮的机械效率如何变化？问题提出后，引发众人长时间的争论，意见始终未能统一.直到有一位水平颇见功底的高中教师贴出他的数学论证过程和机械效率不变的结果后，群内才再无异议.

笔者不禁想起一句在物理教师群体中相当“经典”的段子：高中物理教师常对学生说：“你们初中老师根本不懂物理”，到了大学物理教师口中则改成“你们高中老师不懂物理”.这句看似夸张的话，描述的却是事实：高中教师对物理的理解强于初中教师，而大学教师又远强于中学教师.导致这一现象的原因，很大程度在于各级物理教师在数学能力上的巨大差异.中学教师定量计算物理问题时所运用的数学工具仅局限于少量的初等数学，极少用到高等数学知识.这种数学知识与能力上的欠缺也时常导致中学教师只能定性地讨论某些物理问题.若教师无法对某一物理问题进行定量的分析，那么他对该问题的认知一定是不全面和不彻底的，甚至可能是错误的.

另外，随着计算机技术的飞速发展，计算机强大的计算能力在大量物理问题的分析和求解中，可以给研究者（包括中学物理教师）以很大的助力.许多物理问题在目前人力的范围内根本没有解析解，或者其级数解非常冗长而复杂，但借助于计算机，人们却可轻松地求解和表达，得到精确的结果和明确的图像.计算机强大的运算和作图能力既能极大地提高研究者分析和解决问题的能力，也能极大地降低研究者和读者理解抽象问题的难度.

这里仍以本人所做水中鱼的虚像位置研究为例[3]，通过查阅前人所写大部分文献可知：像在鱼的右上方（人眼在鱼右侧观察），且随着视角（即折射角）的变大，像向上同时向右移动.显然，多数人对于水中鱼的虚像位置的认识仍处于定性的阶段.

于是笔者想到先利用三角函数求出水下某物点的像点的位置表达式，然后借助于Excel软件强大的计算功能计算出不同视角下像点的精确坐标，最终作出像点随视角的变化轨迹图.至此，水中鱼的虚像位置问题得以解决，大家的认识也得到了澄清.由此可见，只有当教师能从定量上解决问题时，教师自己才算是真正地“懂”了这个问题.

物理教师应用数学知识和计算机技术的能力很大程度地决定了他分析和解决物理问题的能力，同时也决定了他自身的这部分学科核心素养.

2.3提升教师自身的科学实验素养

物理是一门实验科学，实验是物理之本，所有的猜想和理论终须通过实验来证实或证伪.

在物理探究的过程中，科研工作者通常需要不断调节、改善实验器材，反复不断地观察实验现象，不厌其烦地进行多组可重复的数据测量.这种严谨的、一丝不苟的科学态度也正是在这一次次反复实验中得以形成的.因此，作为传播和培养学生严谨的、实事求是的科学态度的物理教师本人，首先要端正自己对待物理实验的态度，加强自己的实验操作能力，提高在实验中的观察能力、分析能力和解决问题的能力，在实验操作和探索中切实提升自己的实验素养.

2.3.1教师需能够熟练地操作教材中的绝大部分演示实验

只有亲自操作实验，教师本人才能发现实验中需要注意的若干问题，才能更有把握地完成实验，才能更深刻地理解实验的教学目的.

笔者曾在新授课中演示“体验大气压强的存在”实验（苏科版八年级下册“活动10.6”）.这是个操作难度不大的演示实验，但要想成功地演示该实验，又需要注意以下几点：

（1）易拉罐中的少量水应加热到沸腾，直到灌口冒出大量的白雾.这说明水蒸气已基本将罐内的空气排出;

（2）在继续加热的情况下，在拉环口放置一枚1元硬币，再在其上盖上有粘性的面团（橡皮泥会在高温下熔化，不建议使用）.硬币支撑着面团不掉入罐中，有粘性的面团可以将拉环口完全密封;

（3）然后撤去酒精灯，易拉罐于原处静置，等待实验现象的发生.（不建议初次实验将易拉罐投入水中，这会对学生理解实验现象造成干扰.）

课前，笔者在办公室数次操作均能成功，并且动作熟练快捷，自认为对实验中的相关细节已经足够熟悉，自信演示该实验应该十拿九稳.果然，第一节课上成功地演示了两次.紧接着的第二节课，笔者依然按惯例操作.第一次实验失败;立即进行第二次实验，又失败;笔者调整心态，让自己冷静下来再做实验，但第三次仍然失败了！课后笔者思索再三，寻找失败原因，终于发现面团在第二节课已经变干，使得密封效果不佳，从而导致实验失败.这次实验失败的经历给笔者留下了深刻的印象，此后准备演示实验时笔者都会更加谨慎细致.

教师必须意识到，在每一个物理实验中都有大量的细节需要我们注意，这些细节中，有的对实验现象有着重要的影响;有的对实验成败有着决定作用;有的甚至关系到人身安全！

教师在动手操作物理实验的过程中还能获得大量的个人体验，真切地体会到物理定律的正确性、严谨性和适用条件，能亲身感受到误差产生的原因等.这些都在潜移默化中培养了教师本人的实验科学素养.不能在物理实验上认真钻研，很难说具备坚实的学科核心素养.

笔者曾经为了观察验证裸眼在水下看水上物体的视觉效果[4]，端着高倍放大镜躺在水中泡了一个多小时，切身感受到实验的艰辛和科学发现的伟大.

2.3.2教师应主动地对教材上的演示实验进行改进

众所周知，教材的编写是一项极其耗费时间和精力的工作，编者们有大量的细节问题需要考虑和仔细研究.然而百密一疏，教材的编写过程难免出现疏漏，总会有部分问题考虑得不够完善，在物理演示实验方面也是如此.这时教师可以主动地发挥个人才智去改进教材中的已有实验，在不影响实验教学目标的情况下，降低实验操作的难度，凸显实验现象，减小实验误差等.这需要教师全方位地调动自身的物理知识、创造力和动手能力，同时为提升自己的综合能力和学科核心素养提供一个锻炼机会.其实知网上阐述改進演示实验的文章已有很多，查阅这些文献可以为教师提供一些灵感.笔者在此不再赘述.

笔者有一孔之见，目前以多媒体技术为载体的多种教学手段已在课堂教学中大量使用，如PPT、Flash动画、微课等，它们确实能显著地提高教学效率，但是教学质量呢？一个不争的事实是，不少教师几乎完全用图片、动画或演示视频等方式代替实物实验来进行教学.平心而论，以实验对教师和学生物理核心素养培养的重要性而言，这种快节奏的平面影视化的实验教学方式就像看一场并不精彩的电影，浮于浅表，甚至过目即忘.这不仅严重削弱了物理学科的实验特质，更与物理核心素养的培养方针背道而驰.笔者不否定多媒体教学的“高效”，但考虑到教学质量时，教师还是应酌情、审慎地使用这些平面媒体，力争做到扬其长而避其短！

2.4提升教师自身的分析和解决物理问题的能力

物理教师常常认为分析和解决物理问题的能力就是解题（包括答疑）能力，而提升解题能力的方法就是大量做题.这种观念是狭隘的.诚然解题能力是物理教师不可或缺的重要能力之一，但是教师也必须清醒地认识到，与试题所关联的所有物理知识总是局限于教材或考纲的范围内，尽管大量解题确实能提升教师的知识应用能力，但由于所应用的知识有限，所研究的对象范围有限，解题对于提升教师的分析和解决实际问题的能力方面作用也有限.单纯的解题练习并不能有效地拓展教师自身的知识体系，教师对于物理问题的理解仍处于较低层次.

教师必须意识到分析和解决物理问题的能力是项综合能力，它与教师的物理核心素养密切相关.那么，究竟该如何提高这项综合能力呢？笔者认为，主动研究、积极撰写学术论文是提升教师自身的分析和解决物理问题能力的最有效途径.

物理教师可能在教学中发现新的方法、新的设想和新的见解，但更多的时候是发现新的问题.此时教师既不能止步于这些零散的心得，也不能无视出现的问题绕道而行，而是应该努力更进一步——或将这零散的心得系统化，写成文章;或主动地向别人请教，查阅资料，在分析与思考后努力解决问题，并将研究的思路述诸笔端，记下自己心路的历程.

文章写好后，向正规期刊投稿是个不错的选择.一方面，可以让更多的专家对本文审稿，看看自己的见解是否正确，是否仍有不足;另一方面，若能有幸发表，能为祖国的教育事业贡献出自己的一丁点小小的能量，也是一件颇令人自豪的事情.

教师可以先通过知网进行检索，查询自己的“新知”是否已被其他作者撰文发表.若“新知”已成“旧闻”（被发表），这种情况其实较为常见，那么也不必过于懊恼，而是应该借此机会研习前人的成果.若“新知”还未被“抢注”，那么接下来便可以进入正式论文的撰写阶段.首先，通常仅仅一个“想法”的内容略显单薄，很难写成一篇数千字的文章.这就促使教师继续思考，是否可以再增加几个相关的“想法”，使诸“想法”系统化，或者将这个“想法”应用于更广阔的范围.其次，文章的写作过程中可能需要用到新的数学手段、新的计算软件来算出具体的数据并绘制图像，或需要制作新的实验器材、设计新的实验方案等等.再次，论文的写作既需要论证严密、逻辑清晰，又需要用词准确、行文简洁.由此可见，论文的撰写过程不仅可以拓展教师的知识结构，提升教师应用数学和计算机知识的水平，还可以提升教师的科学实验素养，锻炼教师的逻辑思维能力，从而全面地提升教师的分析和解决物理问题的能力.

笔者在撰写文献[3]时曾通过阅读文献，了解到关于水中鱼的虚像位置的已有研究状况;此后为了推导出像點的表达式，本人复习了相关的三角函数知识;同时，为了计算像点的坐标及绘制图像，本人又学习了Excel软件和几何画板的相应功能.这些经历让笔者深刻地体会到，撰写物理学术论文的确能有效地提高教师的分析和解决物理问题能力.当教师的论文写作成为一种习惯时，其自身的物理核心素养势必会得到显著的提升.

笔者曾通过知网检索到江苏及南京数所典型高中的所有教师在正规期刊上发表论文的累计数量（截至2019年2月），见表1，并附上2018年南京几所高中的中考录取分数线.

以上数据仅供参考，每个人可能都会有自己的看法，见仁见智.笔者则认为，名校之所以为“名”校，不仅在于其优秀的生源基础，还在于其教师不可低估的主导作用.常言说得好：教师成就学生，学生成就教师.

3结束语

教书育人，素质为本.中学物理教学的重点目标之一就在于培养学生良好的科学核心素养.然学高方可为师，身体力行，方可作范.笔者在自己多年的教学经历中，深切地感受到教师自身良好的学科素养对于培养学生物理核心素养的重要性.提升教师自身的学科核心素养不仅是对教师本人的要求，更是学生、学校和社会对教师的殷切诉求.物理教师只有不断地巩固并拓展自身的知识体系，才能拥有丰富的物理观念和物理思维;只有积极地开展实验教学和实验探究，主动地对日常教学、生活过程中发现的问题进行思考和分析，并利用所需的数学和计算机工具进行撰文研究，才能培养自身的科学探究精神，养成严谨求实的科学态度，增强教师职业的使命感与责任感，进而全面提升自身的学科核心素养.

需要警惕的是，教学本是以教授知识为主，以教学方法为辅.我们在重视教学经验积累的同时，不能忽视知识这个根本.在不断地完善教学方法的同时，教师本人的知识体系也需要不断地完善、更新乃至创新.若过多地追求教学方法的创新而忽视教师本人知识体系的巩固、完善和更新，这是舍本逐末的做法，这对全面提升广大师生的学科核心素养无疑是有害的.

笔者才疏学浅，上文所提建议和意见是基于本人粗浅的教学经验和有限的论文写作经历的几点个人感悟，属片面之言.笔者逞笔撰写此文的目的旨在与同行们探讨，为提升广大师生的物理核心素养这个大家共同的目标献计献策，尽一份自己的微薄之力.

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]姚启钧.光学教程（第2版）[M].北京：高等教育出版社，1989.

[3]唐星，邵云.利用Excel工具求水中鱼的虚像的准确位置[J].物理教师，2018，39（5）：73-74.

[4]唐星，邵云.岸上物体经水面折射成像的位置分析[J].物理教师，2019，40（3）：68-71.

（收稿日期：2019-06-16）

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