從質(zhì)疑、解惑中管窺學(xué)科核心素養(yǎng)的形成

黃偉明

摘 要：2017年版的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》明確規(guī)定物理學(xué)科核心素養(yǎng)為：“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”。核心素養(yǎng)的培養(yǎng)工作不是一蹴而就的，而是一個系統(tǒng)工程，貫穿于每一個教學(xué)環(huán)節(jié)。文章就質(zhì)疑解惑這一教學(xué)環(huán)節(jié)管窺學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：質(zhì)疑;解惑;培養(yǎng);核心素養(yǎng)

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：A 收稿日期：2019-01-16 文章編號：1674-120X（2019）08-0064-02

一、讓質(zhì)疑成為培養(yǎng)核心素養(yǎng)的發(fā)動機

質(zhì)疑思維是指創(chuàng)新主體在原有事物的條件下引發(fā)的聯(lián)系實際、邏輯推理、因果關(guān)系、情境遷移、逆向思考、發(fā)散思考（變換條件）的質(zhì)疑。這是探索問題的發(fā)起點、切入點，表達了一種開發(fā)、發(fā)展的欲望，它是發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的前提，更是培養(yǎng)核心素養(yǎng)的發(fā)動機。

由質(zhì)疑引發(fā)系列的行動貫穿于整個核心素養(yǎng)培養(yǎng)過程，并能深度促進核心素養(yǎng)的形成。因此，教師在物理教學(xué)中要珍視、鼓勵學(xué)生質(zhì)疑。

高中物理粵教版《必修一》第一章第二節(jié)時間和位移的教學(xué)。這節(jié)課就位移這個物理概念展開教學(xué)，學(xué)生已知知識是路程（路程描述的是物體運動軌跡的長度），到了高中遇到位置變化的問題用路程描述不準(zhǔn)確（學(xué)習(xí)位移前情境：高一新生入學(xué)，新生在教室注冊后看到生活委員在黑板上寫著“請同學(xué)們注冊后步行300米到飯?zhí)觅I飯票”的溫馨提示）。顯然，人生地不熟的新生是很難找到該位置的，在課堂上教師很好地利用了這一問題：怎樣描述才能讓學(xué)生準(zhǔn)確地找到位置？課堂上學(xué)生圍繞這個問題展開熱烈的討論，結(jié)論是：除要說明起點與終點的距離，更要指明方向。這樣，對于高一新生來說，第一個新的較抽象（相對初中來說）的物理概念就自然而然地把握準(zhǔn)確了，學(xué)生對位移這個概念的外延和內(nèi)涵都把握得清清楚楚（物理觀念的形成）。

高中物理粵教版《必修二》第二章第二節(jié)圓周運動向心力的教學(xué)。由事件引發(fā)的質(zhì)疑：汽車在轉(zhuǎn)彎處如果速度太快，容易向外側(cè)翻車造成交通事故。事故原因，初始質(zhì)疑方向：維持不脫軌的力不足，不足的可能原因是速度大，需要的向心力大。圍繞此問題學(xué)生展開討論，并設(shè)計簡單的實驗，動手操作直觀感受：手拉著繩子一端，繩子另一端拴著一個實心球，掄動實心球使它做圓周運動，感受到事實與質(zhì)疑方向一致，進而思考，具體的數(shù)量關(guān)系怎樣呢？學(xué)生以小組為單位設(shè)計探究方案，開展實驗探究。在實驗過程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)所需要的向心力大小還跟物體做圓周運動的半徑及質(zhì)量有關(guān)，進而采取控制變量法探究所需向心力跟速度、質(zhì)量、半徑的關(guān)系。在這過程中，學(xué)生經(jīng)歷了方案設(shè)計、實驗探究、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理、綜合分析、總結(jié)規(guī)律與發(fā)現(xiàn)新問題的過程，這些過程全面體現(xiàn)了核心素養(yǎng)。

二、從解惑中達成核心素養(yǎng)的形成

（一）依“物理觀念”解題，培養(yǎng)收“情報”、破“密碼”的能力

學(xué)生在解物理題時，疑惑首先出現(xiàn)在讀題。對題意理解方面通常會出現(xiàn)兩種情形：一是讀罷題目似乎條件不足，二是題目文字表述過長，條件多，讀完題目仍模糊不清，無從入手作答。形成上述問題的原因如下：①學(xué)生對題目未能全面讀懂。②是在讀題過程中未能提取有效的“信息情報”。③不能準(zhǔn)確破解“情報”的“密碼”（把握題中明朗條件，揭示隱含條件的意義）。教師如果能依“物理觀念”引導(dǎo)學(xué)生深入分析，準(zhǔn)確地把握上述三個原因，上述兩種情形問題都可迎刃而解。

例1：一質(zhì)量為m的小球，用長為L不可伸縮的輕繩掛于O點，小球在水平拉力F的作用下，從平衡位置P點緩慢地移動到Q點，繩轉(zhuǎn)過的角度為θ（如圖1所示），則F做的功為（全國1989年高考題）

A.mgLcosθ? ? ? ? ? ? ? ? ?B.FLsinθ

C.mgL（1-sinθ）? ? ?D.FLθ

細讀題目知明朗條件是：繩長L，球的質(zhì)量m，繩轉(zhuǎn)過的角度為θ。隱含條件是：①小球中的“小”;②輕繩;③不可伸縮;④緩慢。依“物理觀念”破譯隱含條件的含義：①小球的“小”→不考慮小球半徑，小球可以看作質(zhì)點處理;②輕繩的“輕”→繩受到的重力很小，可忽略不計，繩的重力勢能可忽略不計;③不可伸縮→繩的徑向?qū)η虿蛔龉?④緩慢→球移動過程屬于平衡狀態(tài)（F合=0）。結(jié)合物理情景，對球進行受力分析，把握上述含義可得：F=mgtgθ。所以F是變力，故不能按恒力做功求解，用功能關(guān)系知C正確。

（二）科學(xué)思維——相向“挖渠”中間通

學(xué)生有了收集有效“情報”并準(zhǔn)確破譯“密碼”的能力后，疑惑出現(xiàn)在解題思路上。引導(dǎo)學(xué)生理清思路、提高解題能力是解惑教學(xué)工作的關(guān)鍵一環(huán)。我們知道，事物的發(fā)展有果必有因，但有因不一定有果，物理現(xiàn)象也不例外。因此，我們在解惑過程中要培養(yǎng)學(xué)生相向“挖渠”中間通的思維。即先從問題中的果反向索因（從終端向中間“挖渠”），再從問題初始條件（現(xiàn)象）出發(fā)（從始端向中間“挖渠”），結(jié)合物理情景、構(gòu)建物理模型向果探索，揭示因與果的本質(zhì)聯(lián)系——中間通。這樣，題目中的主線構(gòu)思一目了然，解題思路已從“柳暗”走到“花明”。

例2：（1997年高考題）質(zhì)量為m的鋼板與直立輕彈的上端連接，彈簧的壓縮量為x0，如圖2所示，一物塊從鋼板正上方距離為3x0的A處自由落下，打在鋼板上并立刻與鋼板一起向下運動，但不粘連，它們到達最低點后又向上運動，已知物體的質(zhì)量也是m時，它們恰能回到O點，若物塊質(zhì)量為2m，仍從A處自由落下，且物塊與鋼板回到O點時還具有向上的速度，求物塊向上運動到最高點與O的距離。

讀懂題目，收集“情報”并破譯“密碼”后，建立如圖3的物理模型。

從終端向中間挖渠，求h（豎直上拋h=）→找（碰后A、C彈簧組成系統(tǒng)機械能守恒（mA+mc）=（mA+mc）

→找（自由落體V1=），如何找？

從始端向中間“挖渠”，把圖中物體C改為物體B，mB=m，B碰A前瞬間V1=，得：

V2，得Epo。

中間通：EP=通（本質(zhì)：前后兩次彈簧形變相同，所以彈簧的彈性勢能相同）。

（三）“科學(xué)探究”及“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”

解惑的過程也是開展科學(xué)探究及培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任心的重要手段。這就要求我們在物理教學(xué)過程中多創(chuàng)設(shè)問題情境，引起質(zhì)疑，質(zhì)疑驅(qū)動解惑，因解惑的需要而開展科學(xué)探究。

粵教版高中《必修一》第二章第一節(jié)探究自由落體運動。教師創(chuàng)設(shè)情境一：相鄰學(xué)生拍對方手掌，比較反應(yīng)快慢。情境二：通過比較手抓直尺（直尺下端與虎口相平，直尺自由下落）長度比較反應(yīng)快慢。設(shè)問一：可否通過測量直尺下落高度計算出反應(yīng)時間？學(xué)生甲：如果知道直尺運動規(guī)律則可以。學(xué)生乙：不同質(zhì)材，不同重量快慢不一樣，不可以。設(shè)問二：哪種快呢？活動：學(xué)生紛紛取鐵質(zhì)直尺和膠質(zhì)直尺做實驗作比較。情境三：由活動和日常生活經(jīng)驗引起的猜想：①重的下落快;②輕的下落快;③下落快慢跟物體的形狀有關(guān)。各小組為了證明自己的猜想正確、駁倒對方猜想的錯誤而設(shè)計了正、反兩方面的實驗方案，并做了實驗驗證（重的鋼珠和輕的紙團比較，輕的硬幣與較重的紙團比較，相同的紙張卷成喇叭形與揉成紙團形作比較）。情境四：實驗結(jié)果是各自猜想都被對方駁倒。引發(fā)學(xué)生熱烈討論，最后，問題目標(biāo)指向空氣阻力（有學(xué)生提到跳傘運動），學(xué)生對前面做的實驗重新進行梳理分析，并依次進行逐漸減小相對阻力的實驗，直到學(xué)生提出在真空中做這實驗的方案，最后，利用牛頓管演示，反復(fù)實驗。得出結(jié)論：物體下落快慢跟物體受到的重力和空氣阻力有關(guān);在同一地點，只受重力作用時所有物體下落的快慢是相同的，下落快慢跟物體的輕、重及形狀均無關(guān)。

可見，物理學(xué)科核心素養(yǎng)貫穿于質(zhì)疑、解惑的每一個環(huán)節(jié)，它在質(zhì)疑、解惑過程中不知不覺地形成。反過來，物理學(xué)科核心素養(yǎng)也決定了質(zhì)疑、解惑是否能達到目的的根本，它們是相輔相成的。

參考文獻：

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