核心素养背景下中学物理前沿知识教学的挑战与对策
张语婷 李贵安
摘? 要 创新教育依托于创新型课堂，创新型课堂呼唤创新型教师。在新一轮基础教育课程改革背景下，中学物理前沿知识的教学面临重重困难。由于教师在教学过程中受到多方限制和挑战，使学生对中学物理前沿知识的渴求未能得到应有响应。分析教师在物理前沿知识教学中的困境及原因，提出解决相关问题的建议与对策。
关键词 中学物理;前沿知识;创新课堂;物理核心素养;物理教材;翻转课堂
中图分类号：G633.7? ? 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2020）10-0095-03
Abstract Innovation education relies on innovative classrooms， whichcall for innovative teachers. Under the new round of basic education curriculum reform， the teaching of frontier knowledge of physics in middle schools is facing many difficulties. Because teachers are res-tricted and challenged by many parties in the teaching process， stu-dents thirst for the frontier knowledge of middle school physics has not received the response they deserved. This paper analyzes the pre-dicaments and reasons of teachers in the teaching of advanced phy-sics knowledge， and puts forward suggestions and countermeasures to solve related problems.
Key words physics in middle schools; frontier knowledge; innova-tive classrooms; physics core literacy; physics textbook; flipped classroom
1 研究的背景
2019年，教育部發布《关于深化义务教育教学改革 全面提高义务教育质量的意见》（以下简称《意见》），倡导探索基于学科的课程综合化教学，加强学科间以及学科与技术、生活的联系。《意见》和新课标都提到学生学习的内容应当与生活、科技相结合。而针对义务教育，早在2011年发布的《义务教育物理课程标准》中就提到，应注重物理学科与学生生活、当代社会和科技变化的关联。
《普通高中物理课程标准（2017年版）》（以下称新课标）要求在培养学生物理核心素养时，既满足高校对人才选拔和未来培养的基本素质要求，又有利于引导中学教学加强对物理基本理论的教育教学，充分反映马克思主义中国化最新成果以及经济社会发展、科技进步新成就。
从全球来看，当前新一轮科技革命和产业革命正在孕育兴起，重大科技创新正在引领社会生产新变革[1]。如2019年，我国嫦娥四号首次登陆月背，时速达到600公里的超导磁悬浮样车下线，捷龙一号首飞成功，平潭海峡公铁两用大桥贯通，等等，都离不开创新型人才及其坚实的物理知识基础。归根结底，都要求基础科学及其教育的良好发展。
我国对于教师如何将物理前沿科技知识融入初中课堂的相关研究还未成熟。本文调查了师生对物理前沿知识学习的情况，并据此为教师提供优化中学物理课堂前沿知识教学的建议与对策，以期帮助学生建立更为合理、健全的思维体系。
2 中学物理前沿知识及学习要求
物理前沿知识的重要地位? 今日之新成果，或许到明日就会成为旧技术[2]。自18世纪60年代在英国发起第一次工业革命以来，世界已走过200多年，而诞生于21世纪的第四次工业革命，将物理、生物和数字技术相融合，以改变世界。
物理学是自然科学最坚实的基础之一。近十年间，诺贝尔物理学奖的获奖项目包括光学领域的光学通信、激光技术，材料领域的半导体、石墨烯材料，宇宙学领域的宇宙膨胀、引力波，以及量子、原子分子物理领域的发现，等等。这些发现、发明不局限于物理学领域本身，还能和其他学科如生物、通信、材料等领域有所交叉、渗透。由于物理前沿知识具有复杂性和时代性，因此，国内外均对包括物理在内的前沿知识学习提出要求。
美国对中小学科学前沿知识学习的要求? 2011年，美国《K-12科学教育框架》（以下简称《框架》）[3]颁布，物理学科的学习主要发生以下几个方面的变化。
1）注重物理基础知识的学习以及跨学科知识的学习。随着科技发展，学生的知识体系应当在横向和纵向均有发展，物理学知识体系中的基础内容增加，出现许多跨学科的新领域。
2）对学生具体思维能力有更细致的要求。《框架》提出具体的物理学科的学习、思维、实践能力，学生物理学科学习的针对性增强。
3）将认识技术和科学的影响归纳到物理学科核心知识学习范围中。物理学科的学习不再局限于基础知识，还需要和当代发展相结合。
我国在物理前沿知识学习方面的要求? 在我国，物理教材在物理学习过程中扮演着重要角色，新修订的物理教材中包含大量物理前沿知识。以人教版初中物理教材为例，其中的物理前沿知识可分为七类，具体如表1所示。虽然所占篇幅不多，但物理前沿知识在中考中的考查逐渐增多。
近年来，随着我国基础教育改革的深入，不同省市中考方案各不相同。以北京为例，2015年起，为全面评价学生物理核心素养，北京物理中考新题型大量引入前沿物理知识，如探海神器“蛟龙”号、福建桥梁状元洛阳桥、郭守敬望远镜等。
虽然如今的中学物理教材与测试包含很多与生活、社会、科技相关联的物理前沿知识，但是学生的学习效果并不显著[4]。
3 中学物理前沿知识教学现状与挑战
中学物理前沿知识教学现状? 为了解学生对中学物理前沿知识的学习情况与教师的教学情况，笔者针对北京某普通中学初二学生及任课教师进行问卷调查。结果显示，学生虽有学习物理前沿知识的兴趣和需求，但教学仍然未能填充自己在前沿知识上的漏洞。学生了解物理前沿知识的方式主要通过物理课本和互联网，学校的物理课堂未能实现学生的期望与需求。教师同样认为，自己掌握物理前沿知识对教学有帮助，但观念也未能及时转变。一般情况下，前沿知识涉及面广、灵活性大，市面上缺少定时整理前沿知识的权威刊物，所以教授物理前沿知识的方式主要还是传统课堂。
中学物理前沿知识教学的挑战? 调查发现，学生不能高效学习物理前沿知识，使教师面临新的挑战。
1）学生厌烦学习物理前沿知识。传统的授课方式令学生对有难度的物理前沿知识望而却步，久而久之，导致学生距离前沿科技越来越远。
2）教师畏惧教授物理前沿知识。由于物理前沿知识的特殊性，教师也会担心在课堂上教授物理前沿知识出错而失去自身的权威性。教师的观念还没有完全从升学率转移到核心素养的培养上，并且面对不断更新、有难度的前沿知识教学有些捉襟见肘。
3）教师和学生的减负工作任重而道远。教师烦琐的工作和学生大量的习题，令双方都不能将目光集中在前沿知识的教与学上。况且中学物理教学内容多，课时量少，要在短时间内完成大量的学习任务，使得物理前沿知识的学习不得不让步。
4）学生学习物理前沿知识的方式过于单调。现代科技手段没有被充分地利用到教学中，校园、家中、社会都能为物理前沿知识的教学提供资源，但是未能被合理地利用。学生学习物理前沿知识的方式和途径基本只有课堂教学、课本及电视、网络等，降低了学生对物理前沿知识的直观感受。
4 中学物理前沿知识教学的建议与对策
我国中学物理课程改革自2001年进入新纪元，经过十余年的不断探索和优化，课程改革取得明显成果[5]。当前，在核心素养背景下，物理前沿知识的迅速更新对创新教育提出新要求，实施创新教育需要创新型教师，培养创新型教师依靠创新物理课堂。针对前沿知识的特点，结合上述师生教学实际情况，本研究为教师的创新课堂提出如下建议与策略。
课堂教学回归学生本位? 传统的课堂教学模式以教师讲述、学生聆听为主。由于物理前沿知识一般都有难度，因而传统上的填鸭式教学不能让学生主动、高效地接受前沿知识，而翻转课堂能够吸引学生回到课堂。教师通过课前导学案，引导学生对当代前沿物理知识或科学技术有一定了解并产生兴趣，寻找知识盲点，随后带着问题进入课堂;课中让学生更直观地理解教师意图，结合课前预习进行答疑，组织学生组内、组间讨论，理解本节课内容;课后及时巩固、拓展，教师提供资料，让学生根据自身情况了解物理前沿知识的应用，做到因材施教。
科学合理减负? 教师和学生在教学和学习上都有不同的压力和负担，但是近年来为教师和学生减负的呼声越来越高。2019年，教育部部长陈宝生带头的“中小学教师减负工作”开展调研，各省相应开展学生减负工作。
对于教师，许多繁杂工作如大量填写表格的工作既耗费时间，又缺少实际意义，应当采用更加智能化的方法。解放教师，让教师将时间真正地用在教案的开发和更新上，制定相应的规章制度进行减负。
对于学生，学校和教师需要将目光从偏、难、繁、怪的题目上移开，着眼于核心的知识要点、思维逻辑、前沿应用，不重复进行简单的、机械的刷题。对于前沿知识的学习，学生可以在教师的组织下进行小组合作，定期将整理的前沿知识在组内、组间分享，提高学习效率。
提高教师知识储备? 前沿知识时代性强、变化性大，不同于结构、系统较为固定的基础知识。物理课本中前沿知识分布比较零散，更新周期长，对新技术、新发现的补充滞后。这就要求教师具有一定的整合能力和对前沿知识的灵敏嗅觉，不断了解物理前沿发展动态。此外，以赛促教也能够促进教师职业技能的发展[6]。
社会资源的充分利用? 学习不仅发生在校园内[6]，教师可以组织学生在校外环境如科技馆等陈列物理前沿技术的场馆，引导学生对所学的物理基础知识进行更加广泛、深入的理解，锻炼思维逻辑能力，对校内的教学进行补充。若条件允许，学校可以组织相关从业者在校内举办物理前沿讲座等活动。
5 结语
国家的发展需要前沿科技的支撑，前沿科技发展最终归结于教育创新的程度，教育创新要依靠课堂创新，创新型课堂呼唤创新型教师。在培养学生物理学科素养的大环境下，如何加强学生对物理前沿知识的掌握？教师面临教学机遇与挑战。本研究对教师开展物理前沿知识教学给出一些建议，以期帮助教师积极创新课堂，从而提高物理前沿知识教学质量，落实学生物理核心素养培养。
参考文献
[1]中共中央国务院印发《中国教育现代化2035》[J].人民教育，2019（5）：7-10.
[2]张震，谭蔚.把科技前沿知识融入教育教学[J].中小学校长，2017（9）：26-28.
[3]崔鸿.初中科学教材难度国际比较研究[D].武汉：华中师范大学，2013.
[4]陳静.北京中考物理“科普阅读题”的命题与备考研究[J].湖南中学物理，2016，31（10）：42-44.
[5]朱璐.新课标下高中物理课程有关物理前沿教育问题的研究[D].武汉：华中师范大学，2007.
[6]李贵安，王力，刘洋.陕西师范大学课堂改革创新的理论与实践[J].当代教师教育，2018，11（2）：76-80.
