高中物理科学素养包括哪些内容

① 物理学科素养四大要素之间的关系

物理教育是科学教育的一部分，国际上对物理教育的研究，都是在科学教育统一的框架下进行的。物理学科核心素养是物理学科育人价值的集中体现，是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的关键能力和必备品格，是学生科学素养的重要组成部分。物理学科核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面构成。

一、物理观念
知识是能力的基础，有知识不一定就有能力，但没有知识就一定没有能力。在科学教育领域，国际上关于科学知识的表述有核心概念、关键概念、大概念、科学原理、科学知识等方式。在应试教育的背景下，我国特别重视知识和原理的教学，很多学校强调死记硬背的知识和原理学习，而素养强调知识和原理的深度理解和灵活应用。最新的国际科学教育研究与实践中，强调核心概念、大概念、跨学科概念。而在中国的文化中，概念是指一类事物的共同属性与本质特征，是抽象的，这与国际上关于概念的内涵并不一致。因此，在建构物理核心素养时，没有使用物理知识，也没有使用物理概念，而使用了物理观念。一方面，观念是概念和规律等在头脑中的提炼和升华，另一方面，中国文化中的观念与国际上概念的内涵基本一致。
我们将物理观念(特别强调应用)作为物理核心素养，其依据主要有如下方面:第一，对科学知识的理解和运用是学生发展非常重要的核心素养。第二，世界各国的课程标准都将核心概念，或大概念，或关键概念，或知识理解与应用、工程实践等作为重要的科学素养。如英国科学课程标准认为:在科学研究领域，有一些关键概念支撑着科学研究工作顺利进行;学生需要理解这些概念，以帮助他们更加深人理解所
学的科学知识、技巧和科学观念。南非科学教育标准中提出自然科学领域的学习有助于提高学生的科学素养，有三个方面，其中之一是提高对科学知识的理解和运用。美国NGSS提出强调科学与工程实践、学科核心概念、跨学科概念。第三，科学教育研究一直重视概念学习，从21世纪之前重视概念发展、概念转变，到最近重视核心概念和概念进阶，都把科学概念学习作为科学教育的重要目标。科学教育研究者普遍认为，科学教育的目标不是去获得一大堆由事实和理论堆砌的知识，而应是实现一个趋向于核心概念的进展过程。核心概念是某个知识领域的中心，是一种
教师希望学生理解并能得以应用的概念性知识，这些知识必须清楚地呈现给学生，以便学生理解与他们生活相关的事件和现象
基于高中物理的基本内容，“物理观念”主要包括物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念及其应用等要素。
二、科学思维

观察、实验与科学思维相结合，是物理学科的基本特征。科学思维是具有意识的人脑对科学事物(包括科学对象、科学现象、科学过程、科学事实等)的本质属性、内在规律及事物间的相互联系和关系的间接与概括的反映，是物理核心素养的核心内容。
学会学习、批判性思维与创新是学生发展核心素养的重要成分。学会学习主要是指学生面对新的情境或者具有挑战性的学习任务时，所表现出来的在思维、认知策略和自我调控等方面的综合能力，包括对学习的兴趣、习惯方法、思维方式、认知策略等。批判性思维与创新主要指对于事物保持好奇心和开放性态度，具有探索精神;对于现象能够进行反思和质疑，发现问题所在，具有批判精神和批判能力;敢于创新，勇于挑战，能够提出新颖和有价值的想法并付诸实践。
21世纪以来的科学教育研究，特别重视科学论证、模型思维和科学推理。随着人们认识到批判性思维是21世纪的主要能力，作为科学学习和研究中批判性思维的重要表现—科学论证的研究和培养已经得到高度重视，它可以帮助学生发展料学探究能力，建构科学知识并促进科学概念转变与理解，提升科学认识论水平，提升推理能力、批判思维能力和交流能力。理想模型是根据研究的问题和内容，在一定条件下对研究客体的抽象，是从多维的具体图像中，抓住最具有本质特征的图像，建立一个易于研究的、能从主要方面反映研究客体的新图像。为了描述客观事物的运动规律，物理学家往往把研究对象抽象为理想模型，建模方法是科学研究的常用方法，模型思维是一种重要的科学思维。科学推理是根据一个判断得出另一个判断的思维形式。在国际科学推理研究中，研究者普遍认为，小学生应具体分类、排序、守恒和可逆性等，中学生应该具体理论推理、组合推理、比例推理、控制变量、概率推理、关系推理等。
几乎所有国家的课程标准都会将科学思维与创新列为课程目标。加拿大安大略省于2006年制定的《安大略课程((1一8年级):科学与技术》标准对学生知识和能力的评估从知识和理解、思维和探究、交流、应用四个方面进行，批判性思维和创造性思维、批判性/创造性思维过程、技能和策略等是主要内容。英国将“想法和证据”(Ideas and Evidence)设定为教育目标(The National Curriculum for England, 2004)西班牙将“论证能力”( Skill of Argumentation)拟定为学生必须具备的基本能力;学生能力国际评价项目(Programme for International Student Assessment，
PISA,2015)对科学能力的评价包括认识科学问题、运用知识科学地解释现象、运用科学证据做决策并与他人交流。芬兰的高中物理课程标准中强调建模;澳大利亚维多利亚州物理课程标准强调模型建立的科学思维过程、分析、综合、评价等;韩国的课程目标中提出培养学生科学思考的能力和创造性解决问题的能力，为有创意地、科学性地解决日常生活的问题培养必备的科学素养。
基于上述分析，模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新是构成科学思维的主要成分。

三、科学探究

科学探究是人类探索和了解自然、获得科学知识的主要方法，也是学生学习科学的主要方式，还是一种综合的、关键的科学能力和素养。
科学教学倡导探究式学习，为学生提供充分的探究式学习机会，逐步培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析问题和解决问题的能力，以及交流与合作的能力等，形成尊重事实、善于质疑的科学态度，突出学习能力、创新精神、实践能力，以及批判性思维和创造性思维能力的培养。探究及其教学是科学教育最重要的研究领域，最近的趋势是:探究教学强调合作学习与科学论证，基于模型的科学学习环境有利于促进学生进行科学探究，提高学生的探究能力。
世界各国的课程标准都会将科学探究与交流能力作为培养目标[}z}。例如，美国国家科学教育标准中的课程目标强调培养学生进行科学探究所需要的能力(包括确定可以通过科学探究回答的问题、设计和进行科学研究、利用适当的工具和技术收集、分析和解释数据、培养运用证据进行描述、解释、预测和构建模型的能力、通过批判性和逻辑性思维建立证据与解释之间的关系、承认和分析提出的可供选择的解释和预测、交流科学过程和解释、把数学运用在科学探究的各个方面)和对科学探究的理解能力(包括不同性质的问题提示我们要进行不同的科学探究、当前的科
学知识和理解可以指导科学探究、数学对于科学探究的各个方面均十分重要、收集数据所采用的技术提高了数据的精度，使科学家能够分析研究结果并使之定量化、科学解释强调证据，拥有符合逻辑的论据，还需要运用科学原理、模型和理论、合理的怀疑是科学进步的动力、科学研究有时可以产生可供进一步研究的新概念和新现象，产生调查研究的新方法，或者开发出改进数据收集工作的新技术)。英国国家科学教育课程标准》中提出通过科学教育，促进核心技能的发展，包括进行科学调查研究、进行科学探究、发现和交流各种不同的事实、观点和意见、收集、思考和分析第一手和二手数据，等等，这些都是科学探究的主要成分。英国国家课程标准将实践与探究技能，以及交流都作为学科核心素养。澳大利亚维多利亚州物理
课程标准培养学生的关键技能包括:科学探究、分析和应用对物理的理解、交流物理信息和理解。强调书面语言、口头语言形象地表达事物、过程、概念等特点，能用图形、表格、图表、图像等表示。韩国强调培养科学探究自然的能力。加拿大奥尼托巴省强调科学探究、技术问题解决、STSE等。
我国2001年以来的课程改革，强调自主学习、合作学习和探究学习，并将科学探究作为科学教学的主要目标。一般来讲，科学探究包括提出问题、作出假设、制订计划、收集证据、处理信息、得出结论、表达交流、反思评价等要素，我们可以归纳为问题、证据、解释、交流四个方面。

四、科学态度与贵任

通过物理学科的学习，学生对自然现象保持好奇心和探究热情，乐于观察、实验和思维;实事求是，不迷信权威，敢于大胆质疑，追求创新;善于与他人合作、分享;了解科学、技术、社会、环境的关系;热爱自然、珍惜生命，具有保护环境、节约资源的责任感。这些都是科学态度的主要内容，也是物理学习的重要目标。
沟通与合作是团队成员为了共同的目标，积极主动合作、有效交流分享、协同完成任务的综合能力表现，沟通是合作的纽带，合作有助于促进良好的沟通。沟通与合作是个体参与社会的主要途径与方法，包括建立良好人际关系的能力，倾听表达、协同合作等。学会学习主要是指学生面对新的情境或具有挑战性的学习任务时，所表现出来的在思维、认知策略和自我调控等方面的综合能力，其不仅是促进学生终身学习和自主发展的核心能力，也是学生适应不断变化的社会环境的前提条件。学习兴趣是学会学习的主要内容。
世界各国的课程标准都强调科学态度的培养。例如，英国《国家科学教育课程标准》中提出通过科学教育，促进学生在精神、道德、社会、文化，以及核心技能的发展。精神发展指通过学生感知生存于其中的自然的、物质的世界，反思他们在这中间的责任，以及探究诸如生命起源于何时、来自于何处之类的问题。道德发展指通过帮助学生认识到利用观察和证据而不是利用先人之见或偏见得出结论的重要性，以及通过讨论科学知识应用的意义，这包括承认科学知识的应用既可以产生有利的影响，也可以产生不利的影响。社会发展指通过帮助学生认识到意见的形成和
决定的理由可以通过实验证据而得出，以及通过使学生注意到对科学知识的不同解释如何运用于讨论社会问题。文化发展指通过帮助学生认识到科学发现和科学思想影响着人们的思考、感知、创造、行为和生活方式，以及通过使学生注意到文化差异影响人们接受、运用和重视科学思想的程度。核心技能的发展包括交流、合作等技能。
科学本质是指对于科学知识、科学研究过程、科学方法、科学精神、科学的历史、科学的价值、科学的限度等方面最基本特点的认识，是一种对于科学本身全面的、哲学性的基础认识。近年来，研究者特别重视科学本质与科学学习兴趣的研究及培养，科学态度的多个方面反映了科学本质。
值得说明的是，科学的内在动机或者兴趣是重要的科学素养。从广义上讲，态度包括情感、价值观，还包括动机、兴趣等，而从狭义上讲，态度不包括这些方面。如果我们提出情感、态度、价值观，就必须狭义理解态度，这样，内在动机或者兴趣就不包括在内，显然对学生素养的培养是不全面的。因此，在这里没有用情感、态度、价值观。
通过以上分析我们可以看出，科学态度与责任主要包括科学本质、科学态度、社会责任等方面。在物理核心素养的四个要素中，科学探究是一个过程，是一种学习方式和科学研究的方式，是一种学习物理观念、发展科学思维、形成科学态度和责任的手段和途径，同时，也是一种综合的能力。物理观念、科学思维、科学态度与责任是通过物理学习而形成的核心素养。

② 浅谈如何在高中物理教学中培养学生的科学素养

物理学是一门基础自然科学，它所研究的是物质的基本结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律以及所使用的实验手段和思维方法。高中物理是普通高中科学学习领域的一门基础课程，与九年义务教育物理或科学课程相衔接，旨在进一步提高学生的科学素养。高中物理课程有助于学生继续学习基本的物理知识与技能；体验科学探究过程，了解科学研究方法；增强创新意识和实践能力，发展探索自然、理解自然的兴趣与热情；认识物理学对科技进步以及文化、经济和社会发展的影响；为学生终身发展，应对现代社会和未来发展的挑战，形成科学世界观和科学价值观打下基础。

因此，在高中物理教学中培养学生的科学素养是教学目的之一。在高中物理教学中要培养学生的科学素养，首先要理解什么是科学素养。那科学素养到底指的是什么呢？国际上普遍将科学素养（Scientific

Literacy）概括为三个组成部分，即对于科学知识达到基本的了解程度；对科学的研究过程和方法达到基本的了解程度；对于科学技术对社会和个人所产生的影响达到基本的了解程度。简言之，科学素养就是要拥有足够的科学知识、掌握科学研究的过程、方法和了解科学对社会的作用。科学素养的四大要素是：科学兴趣、科学方法、科学知识、科学精神。科学兴趣是指对科学的好奇心和求知欲，以及由此生发的亲近科学、体验科学、热爱科学的情感。科学兴趣与人的求知本能是紧密相连的；科学方法是指人们在认识和改造世界中遵循或运用的、符合科学一般原则的各种途径和手段，包括在理论研究、应用研究、开发推广等科学活动过程中采用的思路、程序、规则、技巧和模式。简单地说，科学方法就是人类在所有认识和实践活动中所运用的全部正确方法。科学知识是指人对自然事物、自然现象和科学技术知识的理解，包括对具体的事实、概念、原理或规则的理解。科学知识以概念为核心。科学精神是指对科学技术具有正确的价值判断，正确的学习态度，既勇于探索新知又能实事求是，既善于独立思考又乐于互助合作。科学精神作为人的理念有效地支配调节人的行为。21世纪是科学技术突飞猛进的时期，科学知识已经成为社会文明进步的资源和动力，科学技术不断发展带来新机遇、新挑战和新竞争。国家实力的竞争逐渐转变为科技实力的竞争。科技实力竞争的基础是教育、是人才。具有一定科学素养的人，会对科学产生兴趣并渴望探究，能够发扬质疑、验证的科学精神，运用自己所掌握的科学知识和科学方法，去发现问题，或者能够描述、解释和预测自然事物与自然现象。

由此可见，科学素养对于祖国的未来接班人而言非常的重要。早在1988年伟大的中国社会主义改革开放和现代化建设的总设计师邓小平同志就提出“科学技术是第一生产力。”科技决定祖国的未来。科学素养的培养是教育的重中之重。科学素养是先进生产力发展的基础。可以说，科学素养是中国经济高速增长的基础保障，为中国政治经济文化等各方面的健康持续发展提供保证，是中国解放思想、开拓创新的前提条件。科学素养的培养有利于提高国民素质，为国家的物质文明建设和精神文明建设提供保障。中央提出2020年要把我国建成创新型国家，这在很大程度上取决于国家的自主创新能力，而自主创新能力除了硬件条件外，创新人才的培养及其创造活力的发挥是关键所在。科学技术的创造发明与推广应用都取决于掌握和应用科技知识的人，只有掌握一定科学知识科学方法的公民才具有创新的能力，而要造就一支宏大的科技创新队伍，就离不开全民科学素养的提高。目前，我国公民的科学素养比较低。培养科学素养是教育界功在当代、利在千秋的迫在眉睫的大事。

那要怎么做才能在物理教学中培养学生的科学素养呢？普通高中教育仍属于基础教育，应注重全体学生的共同基础，同时应针对学生的兴趣、发展潜能和今后的职业需求，设计适合学生的教学方法和教学情境，以满足学生的不同学习需求，促进学生自主地、富有个性地学习。创设物理情景，设计合适的研究课题，让学生通过亲身体验获得知识。激发学生参与实验探究的兴趣，让学生乐意做实验。教师在课堂上要善于引导学生思考，整理出科学探究课题的研究思路，使学生明白要探究的目的，探究的原理和方法，探究的工具和实验步骤，探究过程中应注意的事项以及如何避免外界次要因素的干扰和减小实验误差，得出探究的结果。教师要让学生学会怎么“做”,在“做”的方法上给予学生有效的指导，使学生懂得如何去“做”,充分发挥学生的自主探究精神，要注意为学生创设独立思考的情境。科学素养的培养过程就是让学生在获取知识的过程中真正感受到科学的真实性。同时，教育学生做任何事也不能弄虚作假，一定要遵循事物发展的规律，尊重科学、尊重知识。教师还要合理安排小组合作，调动每一位学生的积极性，引导他们参与其中；要注意教法的灵活运用，充分关注学生的情感态度变化，采取积极有效的评价，较多地运用激励性的语言，调动学生积极合作、探求知识的欲望，激发情感，在活动的过程中让学生去感悟，去体验；教师要站在学生个性健康发展的高度，树立科学发展观，努力构建和谐的育人环境，尊重学生的文化个性，把握住育人过程中的人文教育因素。教师还可以成立物理兴趣小组。将物理课堂教学进行有效的延伸。我们要善于通过课外物理实践活动让学生在日常生活生产中亲自动手进行观察、实验，将在学校学到的物理知识学以致用，解决生产生活中遇到的实际问题和建立实际的研究课题，从而获取探索乐趣，掌握科学方法，培养科学的行为方式。在素质教育稳步推进的今天，课堂以外的生活将是学生获取知识、启发灵感、激发学习热情的重要场所，也是从根本上培养学生良好科学素养的重要环节。

总之，高中物理的教学目的之一是培养学生的科学素养。物理教学的过程就是学生科学素养的形成过程。每位教师不能只教会学生物理知识、规律，更重要的是要通过学生亲身经历以探究为主的学习活动，通过学生动手动脑、亲自实践，在感知、体验的基础上，教会他们获取知识、规律的科学探究能力，教会他们思维的能力，解决问题的能力，为学生的终身学习奠定坚实的基础。学生的科学素养培养事关整个国家和民族的未来，每位教师都要紧紧围绕这个主题展开教育教学活动。

③ 物理核心素养四个方面分别是

四大要素分别为：物理观念、科学思维、实验探究以及科学态度和责任。

物理学科的核心素养是指学生在接受物理教育过程中逐步形成适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。

物理学核心素养的内涵

学生发展核心素养，主要指学生应具备的，能够适应个人终生发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。

中国学生发展核心素养总体框架包括三个方面六大素养：

1、自主发展：学会学习、健康生活。

2、社会参与：责任担当、实践创新。

3、文化基础：人文底蕴、科学精神。

④ 物理核心素养是什么

物理学科核心素养主要由物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面构成。

物理学科核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生科学素养的重要构成。

解读

物理学科核心素养是在发展学生学科核心素养的基础教育课程总目标的框架下提出的，是对物理教育领域关于物理学科教育价值的长期研究和实践成果的总结概括，发展学生的物理学科核心素养引领着基础教育阶段物理课程的方向。

学生物理学科核心素养的发展不是一蹴而就的，而是一个循序渐进的长期发展过程，需要通过初中和高中两个阶段物理课程的学习来实现。义务教育物理课程作为科学教育的组成部分，是以提高全体学生科学素养为目标的自然科学基础课程，是学生物理学科核心素养发展的初级阶段。

此阶段的物理课程不仅应注重科学知识的传授和技能的训练，而且应注重对学生学习兴趣、探究能力、创新意识以及科学态度、科学精神等方面的培养。

⑤ 高中物理核心素养及其四个维度

高中物理学科核心素养共有四个维度:物理观念和应用、科学思维和创新、科学探究和交流、科学态度和责任。

科学论证

即使用科学证据的意识和能力，能运用证据对研究的问题进行描述，解释和预测。

质疑创新的核心是科学创造力。高中物理的科学创造力主要表现在观察与实验、物理知识的学习、物理问题的提出、物理问题的解决、物理创造活动等方面。

科学探究

问题、证据、解释、交流。

⑥ 什么是物理科学素养

高中物理旨在进一步提高学生的科学素养，从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面培养学生，为学生终身发展应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础。
科学素养的内涵非常广泛和深刻，不容易概括。科学素养应具备以下两方面的含义：（1）人们在学习科学知识中所形成的科学概念、科学过程等；（2）人在学习科学知识、运用科学知识改造自然过程中所形成的内在涵养。对科学素养的组成因素的理解不只局限于科学知识与技能、科学方法与能力的掌握，科学行为与习惯的养成，更重要的是联系到可以适应社会，并与之密切相关的科学精神、科学态度和价值观。而且科学素养有不同的程度和形式，人的一生中科学素养都在不断发展和深入，而不仅仅局限于在校期间，但早期的科学教育将对一个人的科学素养的形成具有决定性的作用。

具备科学素养的人应该具有良好的科学态度和科学情感，包括探索自然的好奇心和求知欲、科学的价值观念、对科学学习的正确态度；掌握了科学（物理学）的基本概念和原理；具有基本的科学探究能力，以及对事物所做出的各种解释的能力和相关决策的能力等。

⑦ 物理核心素养是什么

物理核心素养主要包括：物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任。

“物理观念”是从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识；是物理概念和规律等在头脑中的提炼与升华；是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础。

“科学思维”是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式；是基于经验事实建构物理模型的抽象概括过程；是分析综合、推理论证等方法在科学领域的具体运用。

“科学探究”是指基于观察和实验提出物理问题、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作出解释，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。

“科学态度与责任”是指在认识科学本质，认识科学·技术·社会·环境关系的基础上，逐渐形成的探索自然的内在动力，严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度，以及遵守道德规范，保护环境并推动可持续发展的责任感。

意义：

学生物理学科核心素养的发展不是一蹴而就的，而是一个循序渐进的长期发展过程，需要通过初中和高中两个阶段物理课程的学习来实现。义务教育物理课程作为科学教育的组成部分，是以提高全体学生科学素养为目标的自然科学基础课程，是学生物理学科核心素养发展的初级阶段。

此阶段的物理课程不仅应注重科学知识的传授和技能的训练，而且应注重对学生学习兴趣、探究能力、创新意识以及科学态度、科学精神等方面的培养。