學(xué)科核心素養(yǎng)視角下的高中物理復(fù)習(xí)教學(xué)探索

高秀麗

摘 要：培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)是教育的重要目標(biāo)，也是推進課程改革深化發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?！昂诵乃仞B(yǎng)”成了近年來廣大教育工作者討論和關(guān)注的焦點，如何在教學(xué)中滲透學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)？值得廣大教師在教學(xué)實踐中研究和探索。本文結(jié)合筆者的教學(xué)實踐，通過一個教學(xué)案例，從實際的課堂教學(xué)過程闡述教學(xué)中如何滲透對學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；板-塊模型；科學(xué)思維；科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）12-0027-4

教育部《關(guān)于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務(wù)的意見》（教基二[2014]4號）明確指出——要研究制訂學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。教育部將組織研究并提出各學(xué)段學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系，明確學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，突出強調(diào)個人修養(yǎng)、社會關(guān)愛、家國情懷，更加注重自主發(fā)展、合作參與、創(chuàng)新實踐。依據(jù)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系，進一步明確各學(xué)段、各學(xué)科具體的育人目標(biāo)和任務(wù)，完善高校和中小學(xué)課程教學(xué)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)是教育的重要目標(biāo)，是推進課程改革深化發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?！昂诵乃仞B(yǎng)”成了近年來廣大教育工作者討論和關(guān)注的焦點。所謂核心素養(yǎng)，是學(xué)生在接受相應(yīng)學(xué)段教育過程中，逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。

基于這樣的理論，結(jié)合高中物理學(xué)科的特點，高中物理核心素養(yǎng)是什么？2015年10月教育部下發(fā)了《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)修訂稿》內(nèi)部征求意見稿，在征求意見稿中提出：物理核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的，適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，主要由“物理觀念”“科學(xué)思維”“實驗探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”等4個方面構(gòu)成。其中，“科學(xué)思維”是指從物理學(xué)視角對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認識方式，是基于經(jīng)驗事實建構(gòu)理想模型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等科學(xué)思維方法的內(nèi)化；是基于事實證據(jù)和科學(xué)推理對不同觀點和結(jié)論提出質(zhì)疑、批判，進而提出創(chuàng)造性見解的能力與品質(zhì)，主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素?！翱茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任”主要指對待科學(xué)的態(tài)度與價值觀，包括能正確認識科學(xué)的本質(zhì)，具有學(xué)習(xí)與研究物理的好奇心與求知欲，能主動與他人合作，實事求是，不迷信權(quán)威，具有保護環(huán)境、節(jié)約資源、促進可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感等。

目前的教學(xué)中，存在不少過于關(guān)注基礎(chǔ)知識和基本技能，忽視學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)、不重視學(xué)生長遠發(fā)展的現(xiàn)象。筆者在過去一年的高三復(fù)習(xí)教學(xué)中，進行了積極的嘗試和探索，下面結(jié)合二輪復(fù)習(xí)中“板-塊模型”專題復(fù)習(xí)，分析如何在教學(xué)中滲透對學(xué)生“科學(xué)思維”和“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”的培養(yǎng)。

“板-塊模型”是木板與小物塊組成的作用系統(tǒng)，是一種常見的、經(jīng)典的題型，綜合性強，這類題涉及靜摩擦力、滑動摩擦力，以及牛頓運動定律、動能定理、能量守恒和轉(zhuǎn)化、動量守恒等知識點，基本涵蓋了力學(xué)中的幾個重要知識點，還與隱含條件、臨界條件、圖像等密不可分。它一般涉及多個物體和多個過程，要求學(xué)生有較強的建模能力，很強的分析綜合、抽象概括、推理論證等科學(xué)思維能力。同時，“板-塊模型”來源于生活，學(xué)生有初步的生活經(jīng)驗，通過“板-塊模型”的分析和解決，能很好地形成學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

1 案例與分析

高三的第二輪專題復(fù)習(xí)，一方面幫助學(xué)生形成學(xué)科知識網(wǎng)絡(luò)，另一方面，也重要的是提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)和能力。但實際教學(xué)中不少教師過多關(guān)注學(xué)生的解題方法、解題技巧和策略，并通過“題?！眮磉M行強化訓(xùn)練，提升學(xué)生的應(yīng)試能力。短期來說，這對提高學(xué)生的考試分數(shù)也許是有用的，但卻可能抹殺了學(xué)生的學(xué)科學(xué)習(xí)興趣。

筆者嘗試在專題復(fù)習(xí)中精選少量經(jīng)典習(xí)題，通過對習(xí)題的“稀釋、還原”，著重三個分析（受力分析、過程分析、能量分析），通過充分的學(xué)生活動，利用實驗、多媒體和圖像等形象直觀的手段輔助教學(xué)，幫助學(xué)生構(gòu)建物理模型，形成清晰的物理圖景，并在分析問題、解決問題的過程中培養(yǎng)學(xué)生“研究”的興趣和科學(xué)思維的能力，不知不覺中既學(xué)會了知識，又提升了學(xué)科的素養(yǎng)和能力。

在“板-塊模型”專題中，筆者精選了三道有代表性的經(jīng)典習(xí)題，由表及里，層層剖析，由淺入深，拾級而上，讓學(xué)生逐漸領(lǐng)略學(xué)科的魅力和精髓。下面與同行一同分析和分享教學(xué)過程。

上課伊始，筆者出示一道例題，先讓學(xué)生用5分鐘時間思考。

例題 如圖1所示，質(zhì)量M=4.0 kg的長木板B靜止在光滑的水平地面上，在其右端放一質(zhì)量m=1.0 kg的小滑塊A（可視為質(zhì)點）。初始時刻，A、B分別以v0=2.0 m/s向左、向右運動，最后A恰好沒有滑離B板。已知A、B之間的動摩擦因數(shù)μ=0.40，取g=10 m/s2。求：

（1）A、B相對運動時的加速度aA和aB的大小與方向；

（2）A相對地面速度為零時，B相對地面運動已發(fā)生的位移x；

（3）木板B的長度l。

設(shè)計意圖：本題是“板-塊模型”問題中的典型題，它考查了木板和滑塊疊放在一起時的受力分析（關(guān)鍵是兩者之間的摩擦力）以及過程分析和能量分析，涉及的知識有牛頓第二定律、運動學(xué)公式、動量守恒定律和能量守恒定律。但由于木板與地面之間沒有摩擦力，木板和滑塊組成的系統(tǒng)動量守恒，故此本題相對來說比較基礎(chǔ)，設(shè)計本題的目的是把它作為“母題”帶出同類題，一題多變，由淺入深，由易到難，由外到內(nèi)，讓學(xué)生真正感悟答案以外的物理思想和方法。

課堂實況：巡堂中發(fā)現(xiàn)學(xué)生基本能解決或部分解決，但學(xué)生畫圖輔助分析的意識和能力都比較差。為進一步幫助學(xué)生理解和分析，筆者示范畫出過程示意圖（如圖2）。

通過過程示意圖，給學(xué)生更加直觀的認識，滑塊A的運動過程：先向左做勻減速直線運動至速度減為0，然后由于此時滑塊相對于木板向左運動，受到木板向右的摩擦力，故此接著向右做勻加速直線運動。木板B則一直向右做勻減速直線運動，直到與滑塊A共速后兩者一起勻速運動。

筆者通過示意圖（畫圖、用圖、析圖），幫助學(xué)生對問題進行層層推理和論證，不斷接近問題的實質(zhì)，建立“板-塊問題”的基本模型和規(guī)律。

變式1：（2013課標(biāo)2）一長木板在水平地面上運動，在t=0時刻將一相對于地面靜止的物塊輕放到木板上，以后木板運動的速度-時間圖像如圖3所示。已知物塊與木板的質(zhì)量相等，物塊與木板間及木板與地面間均有摩擦，物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，且物塊始終在木板上。重力加速度的大小取g=10 m/s2，求：

（1）物塊與木板間、木板與地面間的動摩擦因數(shù)μ1和μ2；

（2）從t=0時刻到物塊與木板均停止運動時，物塊相對于木板的位移大小。

設(shè)計意圖：本題是一道高考真題，相較例題難度加大，一方面需要學(xué)生從v-t圖像中獲取信息，另一方面由于木板與地面之間有摩擦力，受力分析、過程分析復(fù)雜程度均加大，學(xué)生只有借助讀圖、畫圖才能很好地理清物體的運動過程。

為降低難度，給學(xué)生的思維搭建“腳手架”，筆者提示學(xué)生思考以下兩個問題：（1）物塊和木板的運動分別是怎樣的？請畫出運動過程示意圖；（2）請畫出物塊的v-t圖像（注意兩者共速后是否以相同加速度一起做減速運動）。

課堂實況：筆者給學(xué)生5分鐘時間，要求學(xué)生審題后思考上述問題。5分鐘后請兩位學(xué)生板演，師生共同點評糾正。

過程分析的難點和轉(zhuǎn)折點是A、B共速后的運動狀態(tài)，而解決問題的關(guān)鍵在于做好受力分析，判斷兩者的加速度是否有可能相等。

第一個過程：物塊A向右加速、木板B向右減速直至共速前，如圖4：

第二個過程：A、B均向右做減速運動，運動示意圖如圖6，v-t圖像如圖7：

運用運動學(xué)公式或圖像，聯(lián)立方程就可求解。

本題若能夠正確審題，畫出過程示意圖和v-t圖像，問題就已經(jīng)解決了一半。讀圖、畫圖、用圖的能力是物理學(xué)科要求的基本素養(yǎng)，結(jié)合受力分析進行過程的分析和推理、論證是物理學(xué)科要培養(yǎng)的核心能力。

變式2：（2015課標(biāo)1）一長木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物塊；在木板右方有一墻壁，木板右端與墻壁的距離為4.5 m，如圖8a所示。t=0時刻開始，小物塊與木板一起以共同速度向右運動，直至t=1 s時木板與墻壁碰撞（碰撞時間極短）。碰撞前后木板速度大小不變，方向相反；運動過程中小物塊始終未離開木板。已知碰撞后1 s時間內(nèi)小物塊的v-t圖線如圖8b所示。木板的質(zhì)量是小物塊質(zhì)量的15倍，重力加速度g大小取10 m/s2。求：

（1）木板與地面間的動摩擦因數(shù)μ1及小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ2；

（2）木板的最小長度；

（3）木板右端離墻壁的最終距離。

設(shè)計意圖：本題是一道高考真題，由變式1的兩個運動過程延伸至本題的4個運動過程，難度進一步加大。目的在于進一步訓(xùn)練學(xué)生學(xué)會讀圖、畫圖、用圖，提高過程分析的能力，學(xué)會把多過程問題分解為多個子過程，把復(fù)雜問題分解為清晰的簡單問題。要順利解決本題，學(xué)生要弄清小物塊與木板的運動過程以及相關(guān)參量的關(guān)系，頭腦中要有清晰的物理情景和模型。

課堂實錄：筆者給學(xué)生10分鐘的思考時間，巡堂發(fā)現(xiàn)，在前兩題的基礎(chǔ)上，不少學(xué)生畫圖的意識增強，嘗試畫過程示意圖（如圖9）。

第一個過程：板與墻壁碰撞前，板、塊兩者共同向右做勻減速運動。位移s0=4.5 m，由圖得運動時間t0=1 s，碰撞前的速度為v1=4 m/s，設(shè)初速度為v0，加速度為a。有：

第二個過程：碰墻后到物塊速度減為零。設(shè)木板此時的速度為v2，歷時為t1，物塊和木板的加速度分別為aA、aB。

第三個過程：物塊從速度為零到再次與木板共速。

設(shè)歷時為t2，共同速度為v，木板總長度為l。

第四個過程：木板和物塊一起向左做勻減速運動，從開始運動到最后停下來木板的總位移：

本題運動過程比較復(fù)雜，若能結(jié)合v-t圖像分析會更加直觀和明白。

2 反思與感悟

一年多來，筆者在教學(xué)實踐中嘗試滲透學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，目的在于讓高三備考的學(xué)生不但能收獲分數(shù)，更能提升終身受用的核心素養(yǎng)和能力。本節(jié)課只是筆者其中的一節(jié)探索課，與以往的教學(xué)相比，筆者沒有讓學(xué)生“跳進題海”，而是更注重在分析問題、解決問題中慢慢引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會思考、嚴謹推理，展示學(xué)科的“魅力”，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，不但學(xué)生的研究意識和能力不斷提高，遇到難題不再是畏懼和退縮，而是“迎難而上”，同時，也日漸凸顯嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度，分析問題時不再是毫無章法，而是邏輯清晰、層層推理，哪怕是不能把題目完整求解，也能有自己的想法和思路。

3 結(jié)束語

諾貝爾獲得者勞厄曾經(jīng)說過：“重要的不是獲得知識，而是發(fā)展思維能力。教育無非是一切已學(xué)過的東西都遺忘掉的時候，所剩下來的東西。”他可謂一語道破了教學(xué)的目的、本質(zhì)和真諦，教育不是培養(yǎng)學(xué)生記住大量的知識，更不是培養(yǎng)會考試的人，而是培養(yǎng)人的“核心素養(yǎng)”。各學(xué)科都要擔(dān)負其教育教學(xué)功能，切實在教學(xué)實踐中提高全體學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。這樣，我們的教育才有真正的價值。

參考文獻：

[1]彭前程.積極探索基于核心素養(yǎng)理念下的物理教學(xué)[J].中學(xué)物理，2016（2）：1—2.

[2]江山.實驗探究：培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的有效途徑[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2015，44（12）：3—5.

（欄目編輯 鄧 磊）