高中物理科學素養包括哪些內容

① 物理學科素養四大要素之間的關系

物理教育是科學教育的一部分，國際上對物理教育的研究，都是在科學教育統一的框架下進行的。物理學科核心素養是物理學科育人價值的集中體現，是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的關鍵能力和必備品格，是學生科學素養的重要組成部分。物理學科核心素養主要由「物理觀念」「科學思維」「科學探究」「科學態度與責任」四個方面構成。

一、物理觀念
知識是能力的基礎，有知識不一定就有能力，但沒有知識就一定沒有能力。在科學教育領域，國際上關於科學知識的表述有核心概念、關鍵概念、大概念、科學原理、科學知識等方式。在應試教育的背景下，我國特別重視知識和原理的教學，很多學校強調死記硬背的知識和原理學習，而素養強調知識和原理的深度理解和靈活應用。最新的國際科學教育研究與實踐中，強調核心概念、大概念、跨學科概念。而在中國的文化中，概念是指一類事物的共同屬性與本質特徵，是抽象的，這與國際上關於概念的內涵並不一致。因此，在建構物理核心素養時，沒有使用物理知識，也沒有使用物理概念，而使用了物理觀念。一方面，觀念是概念和規律等在頭腦中的提煉和升華，另一方面，中國文化中的觀念與國際上概念的內涵基本一致。
我們將物理觀念(特別強調應用)作為物理核心素養，其依據主要有如下方面:第一，對科學知識的理解和運用是學生發展非常重要的核心素養。第二，世界各國的課程標准都將核心概念，或大概念，或關鍵概念，或知識理解與應用、工程實踐等作為重要的科學素養。如英國科學課程標准認為:在科學研究領域，有一些關鍵概念支撐著科學研究工作順利進行;學生需要理解這些概念，以幫助他們更加深人理解所
學的科學知識、技巧和科學觀念。南非科學教育標准中提出自然科學領域的學習有助於提高學生的科學素養，有三個方面，其中之一是提高對科學知識的理解和運用。美國NGSS提出強調科學與工程實踐、學科核心概念、跨學科概念。第三，科學教育研究一直重視概念學習，從21世紀之前重視概念發展、概念轉變，到最近重視核心概念和概念進階，都把科學概念學習作為科學教育的重要目標。科學教育研究者普遍認為，科學教育的目標不是去獲得一大堆由事實和理論堆砌的知識，而應是實現一個趨向於核心概念的進展過程。核心概念是某個知識領域的中心，是一種
教師希望學生理解並能得以應用的概念性知識，這些知識必須清楚地呈現給學生，以便學生理解與他們生活相關的事件和現象
基於高中物理的基本內容，「物理觀念」主要包括物質觀念、運動觀念、相互作用觀念、能量觀念及其應用等要素。
二、科學思維

觀察、實驗與科學思維相結合，是物理學科的基本特徵。科學思維是具有意識的人腦對科學事物(包括科學對象、科學現象、科學過程、科學事實等)的本質屬性、內在規律及事物間的相互聯系和關系的間接與概括的反映，是物理核心素養的核心內容。
學會學習、批判性思維與創新是學生發展核心素養的重要成分。學會學習主要是指學生面對新的情境或者具有挑戰性的學習任務時，所表現出來的在思維、認知策略和自我調控等方面的綜合能力，包括對學習的興趣、習慣方法、思維方式、認知策略等。批判性思維與創新主要指對於事物保持好奇心和開放性態度，具有探索精神;對於現象能夠進行反思和質疑，發現問題所在，具有批判精神和批判能力;敢於創新，勇於挑戰，能夠提出新穎和有價值的想法並付諸實踐。
21世紀以來的科學教育研究，特別重視科學論證、模型思維和科學推理。隨著人們認識到批判性思維是21世紀的主要能力，作為科學學習和研究中批判性思維的重要表現—科學論證的研究和培養已經得到高度重視，它可以幫助學生發展料學探究能力，建構科學知識並促進科學概念轉變與理解，提升科學認識論水平，提升推理能力、批判思維能力和交流能力。理想模型是根據研究的問題和內容，在一定條件下對研究客體的抽象，是從多維的具體圖像中，抓住最具有本質特徵的圖像，建立一個易於研究的、能從主要方面反映研究客體的新圖像。為了描述客觀事物的運動規律，物理學家往往把研究對象抽象為理想模型，建模方法是科學研究的常用方法，模型思維是一種重要的科學思維。科學推理是根據一個判斷得出另一個判斷的思維形式。在國際科學推理研究中，研究者普遍認為，小學生應具體分類、排序、守恆和可逆性等，中學生應該具體理論推理、組合推理、比例推理、控制變數、概率推理、關系推理等。
幾乎所有國家的課程標准都會將科學思維與創新列為課程目標。加拿大安大略省於2006年制定的《安大略課程((1一8年級):科學與技術》標准對學生知識和能力的評估從知識和理解、思維和探究、交流、應用四個方面進行，批判性思維和創造性思維、批判性/創造性思維過程、技能和策略等是主要內容。英國將「想法和證據」(Ideas and Evidence)設定為教育目標(The National Curriculum for England, 2004)西班牙將「論證能力」( Skill of Argumentation)擬定為學生必須具備的基本能力;學生能力國際評價項目(Programme for International Student Assessment，
PISA,2015)對科學能力的評價包括認識科學問題、運用知識科學地解釋現象、運用科學證據做決策並與他人交流。芬蘭的高中物理課程標准中強調建模;澳大利亞維多利亞州物理課程標准強調模型建立的科學思維過程、分析、綜合、評價等;韓國的課程目標中提出培養學生科學思考的能力和創造性解決問題的能力，為有創意地、科學性地解決日常生活的問題培養必備的科學素養。
基於上述分析，模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新是構成科學思維的主要成分。

三、科學探究

科學探究是人類探索和了解自然、獲得科學知識的主要方法，也是學生學習科學的主要方式，還是一種綜合的、關鍵的科學能力和素養。
科學教學倡導探究式學習，為學生提供充分的探究式學習機會，逐步培養學生收集和處理科學信息的能力、獲取新知識的能力、分析問題和解決問題的能力，以及交流與合作的能力等，形成尊重事實、善於質疑的科學態度，突出學習能力、創新精神、實踐能力，以及批判性思維和創造性思維能力的培養。探究及其教學是科學教育最重要的研究領域，最近的趨勢是:探究教學強調合作學習與科學論證，基於模型的科學學習環境有利於促進學生進行科學探究，提高學生的探究能力。
世界各國的課程標准都會將科學探究與交流能力作為培養目標[}z}。例如，美國國家科學教育標准中的課程目標強調培養學生進行科學探究所需要的能力(包括確定可以通過科學探究回答的問題、設計和進行科學研究、利用適當的工具和技術收集、分析和解釋數據、培養運用證據進行描述、解釋、預測和構建模型的能力、通過批判性和邏輯性思維建立證據與解釋之間的關系、承認和分析提出的可供選擇的解釋和預測、交流科學過程和解釋、把數學運用在科學探究的各個方面)和對科學探究的理解能力(包括不同性質的問題提示我們要進行不同的科學探究、當前的科
學知識和理解可以指導科學探究、數學對於科學探究的各個方面均十分重要、收集數據所採用的技術提高了數據的精度，使科學家能夠分析研究結果並使之定量化、科學解釋強調證據，擁有符合邏輯的論據，還需要運用科學原理、模型和理論、合理的懷疑是科學進步的動力、科學研究有時可以產生可供進一步研究的新概念和新現象，產生調查研究的新方法，或者開發出改進數據收集工作的新技術)。英國國家科學教育課程標准》中提出通過科學教育，促進核心技能的發展，包括進行科學調查研究、進行科學探究、發現和交流各種不同的事實、觀點和意見、收集、思考和分析第一手和二手數據，等等，這些都是科學探究的主要成分。英國國家課程標准將實踐與探究技能，以及交流都作為學科核心素養。澳大利亞維多利亞州物理
課程標准培養學生的關鍵技能包括:科學探究、分析和應用對物理的理解、交流物理信息和理解。強調書面語言、口頭語言形象地表達事物、過程、概念等特點，能用圖形、表格、圖表、圖像等表示。韓國強調培養科學探究自然的能力。加拿大奧尼托巴省強調科學探究、技術問題解決、STSE等。
我國2001年以來的課程改革，強調自主學習、合作學習和探究學習，並將科學探究作為科學教學的主要目標。一般來講，科學探究包括提出問題、作出假設、制訂計劃、收集證據、處理信息、得出結論、表達交流、反思評價等要素，我們可以歸納為問題、證據、解釋、交流四個方面。

四、科學態度與貴任

通過物理學科的學習，學生對自然現象保持好奇心和探究熱情，樂於觀察、實驗和思維;實事求是，不迷信權威，敢於大膽質疑，追求創新;善於與他人合作、分享;了解科學、技術、社會、環境的關系;熱愛自然、珍惜生命，具有保護環境、節約資源的責任感。這些都是科學態度的主要內容，也是物理學習的重要目標。
溝通與合作是團隊成員為了共同的目標，積極主動合作、有效交流分享、協同完成任務的綜合能力表現，溝通是合作的紐帶，合作有助於促進良好的溝通。溝通與合作是個體參與社會的主要途徑與方法，包括建立良好人際關系的能力，傾聽表達、協同合作等。學會學習主要是指學生面對新的情境或具有挑戰性的學習任務時，所表現出來的在思維、認知策略和自我調控等方面的綜合能力，其不僅是促進學生終身學習和自主發展的核心能力，也是學生適應不斷變化的社會環境的前提條件。學習興趣是學會學習的主要內容。
世界各國的課程標准都強調科學態度的培養。例如，英國《國家科學教育課程標准》中提出通過科學教育，促進學生在精神、道德、社會、文化，以及核心技能的發展。精神發展指通過學生感知生存於其中的自然的、物質的世界，反思他們在這中間的責任，以及探究諸如生命起源於何時、來自於何處之類的問題。道德發展指通過幫助學生認識到利用觀察和證據而不是利用先人之見或偏見得出結論的重要性，以及通過討論科學知識應用的意義，這包括承認科學知識的應用既可以產生有利的影響，也可以產生不利的影響。社會發展指通過幫助學生認識到意見的形成和
決定的理由可以通過實驗證據而得出，以及通過使學生注意到對科學知識的不同解釋如何運用於討論社會問題。文化發展指通過幫助學生認識到科學發現和科學思想影響著人們的思考、感知、創造、行為和生活方式，以及通過使學生注意到文化差異影響人們接受、運用和重視科學思想的程度。核心技能的發展包括交流、合作等技能。
科學本質是指對於科學知識、科學研究過程、科學方法、科學精神、科學的歷史、科學的價值、科學的限度等方面最基本特點的認識，是一種對於科學本身全面的、哲學性的基礎認識。近年來，研究者特別重視科學本質與科學學習興趣的研究及培養，科學態度的多個方面反映了科學本質。
值得說明的是，科學的內在動機或者興趣是重要的科學素養。從廣義上講，態度包括情感、價值觀，還包括動機、興趣等，而從狹義上講，態度不包括這些方面。如果我們提出情感、態度、價值觀，就必須狹義理解態度，這樣，內在動機或者興趣就不包括在內，顯然對學生素養的培養是不全面的。因此，在這里沒有用情感、態度、價值觀。
通過以上分析我們可以看出，科學態度與責任主要包括科學本質、科學態度、社會責任等方面。在物理核心素養的四個要素中，科學探究是一個過程，是一種學習方式和科學研究的方式，是一種學習物理觀念、發展科學思維、形成科學態度和責任的手段和途徑，同時，也是一種綜合的能力。物理觀念、科學思維、科學態度與責任是通過物理學習而形成的核心素養。

② 淺談如何在高中物理教學中培養學生的科學素養

物理學是一門基礎自然科學，它所研究的是物質的基本結構、最普遍的相互作用、最一般的運動規律以及所使用的實驗手段和思維方法。高中物理是普通高中科學學習領域的一門基礎課程，與九年義務教育物理或科學課程相銜接，旨在進一步提高學生的科學素養。高中物理課程有助於學生繼續學習基本的物理知識與技能；體驗科學探究過程，了解科學研究方法；增強創新意識和實踐能力，發展探索自然、理解自然的興趣與熱情；認識物理學對科技進步以及文化、經濟和社會發展的影響；為學生終身發展，應對現代社會和未來發展的挑戰，形成科學世界觀和科學價值觀打下基礎。

因此，在高中物理教學中培養學生的科學素養是教學目的之一。在高中物理教學中要培養學生的科學素養，首先要理解什麼是科學素養。那科學素養到底指的是什麼呢？國際上普遍將科學素養（Scientific

Literacy）概括為三個組成部分，即對於科學知識達到基本的了解程度；對科學的研究過程和方法達到基本的了解程度；對於科學技術對社會和個人所產生的影響達到基本的了解程度。簡言之，科學素養就是要擁有足夠的科學知識、掌握科學研究的過程、方法和了解科學對社會的作用。科學素養的四大要素是：科學興趣、科學方法、科學知識、科學精神。科學興趣是指對科學的好奇心和求知慾，以及由此生發的親近科學、體驗科學、熱愛科學的情感。科學興趣與人的求知本能是緊密相連的；科學方法是指人們在認識和改造世界中遵循或運用的、符合科學一般原則的各種途徑和手段，包括在理論研究、應用研究、開發推廣等科學活動過程中採用的思路、程序、規則、技巧和模式。簡單地說，科學方法就是人類在所有認識和實踐活動中所運用的全部正確方法。科學知識是指人對自然事物、自然現象和科學技術知識的理解，包括對具體的事實、概念、原理或規則的理解。科學知識以概念為核心。科學精神是指對科學技術具有正確的價值判斷，正確的學習態度，既勇於探索新知又能實事求是，既善於獨立思考又樂於互助合作。科學精神作為人的理念有效地支配調節人的行為。21世紀是科學技術突飛猛進的時期，科學知識已經成為社會文明進步的資源和動力，科學技術不斷發展帶來新機遇、新挑戰和新競爭。國家實力的競爭逐漸轉變為科技實力的競爭。科技實力競爭的基礎是教育、是人才。具有一定科學素養的人，會對科學產生興趣並渴望探究，能夠發揚質疑、驗證的科學精神，運用自己所掌握的科學知識和科學方法，去發現問題，或者能夠描述、解釋和預測自然事物與自然現象。

由此可見，科學素養對於祖國的未來接班人而言非常的重要。早在1988年偉大的中國社會主義改革開放和現代化建設的總設計師鄧小平同志就提出「科學技術是第一生產力。」科技決定祖國的未來。科學素養的培養是教育的重中之重。科學素養是先進生產力發展的基礎。可以說，科學素養是中國經濟高速增長的基礎保障，為中國政治經濟文化等各方面的健康持續發展提供保證，是中國解放思想、開拓創新的前提條件。科學素養的培養有利於提高國民素質，為國家的物質文明建設和精神文明建設提供保障。中央提出2020年要把我國建成創新型國家，這在很大程度上取決於國家的自主創新能力，而自主創新能力除了硬體條件外，創新人才的培養及其創造活力的發揮是關鍵所在。科學技術的創造發明與推廣應用都取決於掌握和應用科技知識的人，只有掌握一定科學知識科學方法的公民才具有創新的能力，而要造就一支宏大的科技創新隊伍，就離不開全民科學素養的提高。目前，我國公民的科學素養比較低。培養科學素養是教育界功在當代、利在千秋的迫在眉睫的大事。

那要怎麼做才能在物理教學中培養學生的科學素養呢？普通高中教育仍屬於基礎教育，應注重全體學生的共同基礎，同時應針對學生的興趣、發展潛能和今後的職業需求，設計適合學生的教學方法和教學情境，以滿足學生的不同學習需求，促進學生自主地、富有個性地學習。創設物理情景，設計合適的研究課題，讓學生通過親身體驗獲得知識。激發學生參與實驗探究的興趣，讓學生樂意做實驗。教師在課堂上要善於引導學生思考，整理出科學探究課題的研究思路，使學生明白要探究的目的，探究的原理和方法，探究的工具和實驗步驟，探究過程中應注意的事項以及如何避免外界次要因素的干擾和減小實驗誤差，得出探究的結果。教師要讓學生學會怎麼「做」,在「做」的方法上給予學生有效的指導，使學生懂得如何去「做」,充分發揮學生的自主探究精神，要注意為學生創設獨立思考的情境。科學素養的培養過程就是讓學生在獲取知識的過程中真正感受到科學的真實性。同時，教育學生做任何事也不能弄虛作假，一定要遵循事物發展的規律，尊重科學、尊重知識。教師還要合理安排小組合作，調動每一位學生的積極性，引導他們參與其中；要注意教法的靈活運用，充分關注學生的情感態度變化，採取積極有效的評價，較多地運用激勵性的語言，調動學生積極合作、探求知識的慾望，激發情感，在活動的過程中讓學生去感悟，去體驗；教師要站在學生個性健康發展的高度，樹立科學發展觀，努力構建和諧的育人環境，尊重學生的文化個性，把握住育人過程中的人文教育因素。教師還可以成立物理興趣小組。將物理課堂教學進行有效的延伸。我們要善於通過課外物理實踐活動讓學生在日常生活生產中親自動手進行觀察、實驗，將在學校學到的物理知識學以致用，解決生產生活中遇到的實際問題和建立實際的研究課題，從而獲取探索樂趣，掌握科學方法，培養科學的行為方式。在素質教育穩步推進的今天，課堂以外的生活將是學生獲取知識、啟發靈感、激發學習熱情的重要場所，也是從根本上培養學生良好科學素養的重要環節。

總之，高中物理的教學目的之一是培養學生的科學素養。物理教學的過程就是學生科學素養的形成過程。每位教師不能只教會學生物理知識、規律，更重要的是要通過學生親身經歷以探究為主的學習活動，通過學生動手動腦、親自實踐，在感知、體驗的基礎上，教會他們獲取知識、規律的科學探究能力，教會他們思維的能力，解決問題的能力，為學生的終身學習奠定堅實的基礎。學生的科學素養培養事關整個國家和民族的未來，每位教師都要緊緊圍繞這個主題展開教育教學活動。

③ 物理核心素養四個方面分別是

四大要素分別為：物理觀念、科學思維、實驗探究以及科學態度和責任。

物理學科的核心素養是指學生在接受物理教育過程中逐步形成適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。

物理學核心素養的內涵

學生發展核心素養，主要指學生應具備的，能夠適應個人終生發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。

中國學生發展核心素養總體框架包括三個方面六大素養：

1、自主發展：學會學習、健康生活。

2、社會參與：責任擔當、實踐創新。

3、文化基礎：人文底蘊、科學精神。

④ 物理核心素養是什麼

物理學科核心素養主要由物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任四個方面構成。

物理學科核心素養是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，是學生科學素養的重要構成。

解讀

物理學科核心素養是在發展學生學科核心素養的基礎教育課程總目標的框架下提出的，是對物理教育領域關於物理學科教育價值的長期研究和實踐成果的總結概括，發展學生的物理學科核心素養引領著基礎教育階段物理課程的方向。

學生物理學科核心素養的發展不是一蹴而就的，而是一個循序漸進的長期發展過程，需要通過初中和高中兩個階段物理課程的學習來實現。義務教育物理課程作為科學教育的組成部分，是以提高全體學生科學素養為目標的自然科學基礎課程，是學生物理學科核心素養發展的初級階段。

此階段的物理課程不僅應注重科學知識的傳授和技能的訓練，而且應注重對學生學習興趣、探究能力、創新意識以及科學態度、科學精神等方面的培養。

⑤ 高中物理核心素養及其四個維度

高中物理學科核心素養共有四個維度:物理觀念和應用、科學思維和創新、科學探究和交流、科學態度和責任。

科學論證

即使用科學證據的意識和能力，能運用證據對研究的問題進行描述，解釋和預測。

質疑創新的核心是科學創造力。高中物理的科學創造力主要表現在觀察與實驗、物理知識的學習、物理問題的提出、物理問題的解決、物理創造活動等方面。

科學探究

問題、證據、解釋、交流。

⑥ 什麼是物理科學素養

高中物理旨在進一步提高學生的科學素養，從知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三個方面培養學生，為學生終身發展應對現代社會和未來發展的挑戰奠定基礎。
科學素養的內涵非常廣泛和深刻，不容易概括。科學素養應具備以下兩方面的含義：（1）人們在學習科學知識中所形成的科學概念、科學過程等；（2）人在學習科學知識、運用科學知識改造自然過程中所形成的內在涵養。對科學素養的組成因素的理解不只局限於科學知識與技能、科學方法與能力的掌握，科學行為與習慣的養成，更重要的是聯繫到可以適應社會，並與之密切相關的科學精神、科學態度和價值觀。而且科學素養有不同的程度和形式，人的一生中科學素養都在不斷發展和深入，而不僅僅局限於在校期間，但早期的科學教育將對一個人的科學素養的形成具有決定性的作用。

具備科學素養的人應該具有良好的科學態度和科學情感，包括探索自然的好奇心和求知慾、科學的價值觀念、對科學學習的正確態度；掌握了科學（物理學）的基本概念和原理；具有基本的科學探究能力，以及對事物所做出的各種解釋的能力和相關決策的能力等。

⑦ 物理核心素養是什麼

物理核心素養主要包括：物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度與責任。

「物理觀念」是從物理學視角形成的關於物質、運動與相互作用、能量等的基本認識；是物理概念和規律等在頭腦中的提煉與升華；是從物理學視角解釋自然現象和解決實際問題的基礎。

「科學思維」是從物理學視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識方式；是基於經驗事實建構物理模型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等方法在科學領域的具體運用。

「科學探究」是指基於觀察和實驗提出物理問題、形成猜想和假設、設計實驗與制訂方案、獲取和處理信息、基於證據得出結論並作出解釋，以及對科學探究過程和結果進行交流、評估、反思的能力。

「科學態度與責任」是指在認識科學本質，認識科學·技術·社會·環境關系的基礎上，逐漸形成的探索自然的內在動力，嚴謹認真、實事求是和持之以恆的科學態度，以及遵守道德規范，保護環境並推動可持續發展的責任感。

意義：

學生物理學科核心素養的發展不是一蹴而就的，而是一個循序漸進的長期發展過程，需要通過初中和高中兩個階段物理課程的學習來實現。義務教育物理課程作為科學教育的組成部分，是以提高全體學生科學素養為目標的自然科學基礎課程，是學生物理學科核心素養發展的初級階段。

此階段的物理課程不僅應注重科學知識的傳授和技能的訓練，而且應注重對學生學習興趣、探究能力、創新意識以及科學態度、科學精神等方面的培養。