基于物理學科核心素養(yǎng)的練習教學問題梳理與解決方案

朱亞平 張玉峰

摘?要：當前在以學科核心素養(yǎng)為綱的課程改革背景下，練習教學仍然是發(fā)展學生物理學科核心素養(yǎng)的重要途徑和載體.本文站在發(fā)展學生物理學科核心素養(yǎng)的高度，梳理物理練習教學的功能定位、內容選取、教學組織策略等方面普遍存在的問題.在梳理問題的基礎上，為了改進指向物理學科核心素養(yǎng)發(fā)展的練習教學，從練習內容選擇、呈現(xiàn)方式、練習題設計、教學方式等方面提出解決方案.

關鍵詞：練習教學;核心素養(yǎng);問題梳理;解決方案

文章編號：1008-4134（2020）01-0019?中圖分類號：G633.7?文獻標識碼：B

作者簡介：朱亞平（1977-），女，江蘇武進人，本科，中學高級教師，研究方向：中學物理學科教學;張玉峰（1973-），男，山東泰安人，博士，中學高級教師，北京教育科學研究院基礎教育教學研究中心教研員，研究方向：物理課程與教學論.

物理練習一直是物理教學的重要內容，在當前以學科核心素養(yǎng)為綱的課程改革背景下，也仍然是發(fā)展學生物理學科核心素養(yǎng)的重要途徑和載體.核心素養(yǎng)課程目標賦予了物理練習教學新的功能與價值，并提出了更高要求.從發(fā)展學生核心素養(yǎng)角度看，物理練習可以幫助學生理解、鞏固基礎知識，建構良好概念體系，體會物理學認識客觀世界的方式與視角;可以引導學生在解決真實物理問題的過程中發(fā)展模型建構、基于證據(jù)的推理論證能力，能基于證據(jù)進行理性質疑，并能進行創(chuàng)新;還可以以物理問題作為載體引導學生體會科學本質，體會物理與生活的聯(lián)系及物理學的研究方法，從而有效激發(fā)學生的學習興趣與動機，并有效進行價值觀引導.

但是，長期以來，物理練習教學的功能往往被異化，成為培養(yǎng)學生解題套路，甚至死記硬背知識的手段，提高考試分數(shù)成為物理練習教學唯一目標，這顯然與發(fā)展學生物理學科核心素養(yǎng)的課程目標背道而馳.因此，為了更好地發(fā)揮物理練習教學的核心素養(yǎng)發(fā)展價值，本文試圖梳理當前物理練習教學存在的問題，并基于這些問題探討改進物理練習教學的方案與策略.

1?物理練習教學存在的問題

梳理物理練習教學存在問題的基本思路是：首先基于大量課堂教學的觀察，從發(fā)展學生核心素養(yǎng)的視角審視物理練習教學的內容與方式，發(fā)現(xiàn)并總結不利于核心素養(yǎng)發(fā)展的練習教學行為與存在的具體問題;然后，分析這些行為或者問題對發(fā)展學生物理學科核心素養(yǎng)的不利或者危害.

1.1?教學目標局限于培養(yǎng)解題技能，未有效提升學生的物理學科核心素養(yǎng)

實際教學中，很多教師把練習教學的目標定位于深化落實知識，鞏固提高解題技能，學習知識的反饋與補償.在這一目標的引導下，通過強化機械訓練形成記憶成為普遍的教學策略.強化機械訓練對提高學生解題技能和分數(shù)是有效的，但因過于關注習題數(shù)量、解題結果、重復次數(shù)，缺少促進學生深層理解、反思的教學，不利于發(fā)展學生的物理觀念，不利于學生形成解決問題的一般思路和策略，也無法滿足時代和社會對人才的需求.

由于教學目標的局限，強化機械訓練在加深學生對知識的深層理解，促進學生心智水平的發(fā)展等方面的作用并不明顯.在解決問題的過程中，忽視幫助學生建立事實經驗與概念、規(guī)律之間的實質性聯(lián)系，不重視引導學生通過反省形成解決問題的策略或者思維方式.學生最終學習的結果往往是碎片化的知識和具體的解題方法，甚至是生搬硬套公式或者機械模仿，而并未掌握可遷移的大概念或者解決問題的一般思路和方法.因此，學生在遇到未練習過的習題類型或者新情境下的問題時，往往束手無策，缺乏具體的解題思路.

1.2?練習的內容更多是概念的應用，缺乏對知識深層理解的促進

知識深層理解對發(fā)展學生的物理學科核心素養(yǎng)具有重要價值.知識深層理解的過程不僅是物理觀念形成的過程，也是促進科學思維發(fā)展與科學探究能力發(fā)展的過程.

概括起來，練習教學內容存在的問題主要表現(xiàn)為以下方面：（1）知識應用的練習內容偏多，而知識建構過程理解的內容偏少，即更多練習側重于知識的熟練應用，忽視對知識理解的促進，使得學生對物理的認識不完整.使學生誤認為物理的起點是“知識”，終點是“應用”，誤認為物理就是知識的應用.物理教學必須讓學生認識到物理學是為了研究真實情景問題，通過抽象、概括，建立物理模型，通過研究模型問題形成對客觀世界的認識，并應用于實踐的科學.（2）練習題的數(shù)學運算偏繁雜，復雜的運算往往掩蓋了解決問題的物理建模、策略選擇與反省過程，使得教師和學生的關注角度由物理本身轉向數(shù)學，淡化了“物理味”.（3）練習題教學缺少規(guī)劃，例如，練習題的素養(yǎng)目標缺乏或者不夠明確;練習題之間的關系不夠清楚，未能按照結構化知識或者素養(yǎng)訓練的序列進行有機排列;練習題的層次性不夠清晰，主要表現(xiàn)為題目難易、情境復雜程度、思維復雜程度、知識結構化等方面的層次.（4）練習題設問缺乏開放性，不能給學生提供展開思維想象的空間.另外，還存在練習題表述不夠嚴謹，數(shù)據(jù)不能自洽等問題.

以知識為本的練習教學內容更多側重知識應用、注重題型的覆蓋面，缺少對高階思維發(fā)展的引導，不利于促進學生知識體系的形成，不利于深層挖掘知識背后蘊含的思維方式、程序性知識與策略性知識.

1.3?缺乏實證診斷，教學針對性差，導致物理學科核心素養(yǎng)發(fā)展效率低

練習教學中，教師更加關注習題的數(shù)量、關注習題對知識的覆蓋率、關注題型的全面性、典型性，強調全面覆蓋，導致教學內容多與教學課時少的沖突，教師認為缺少課時影響發(fā)展核心素養(yǎng).由于缺少對學生學習需求的分析和診斷，練習教學表現(xiàn)為 “大水漫灌”，導致教學的重點與學生的需求不一致，教學難度與學生的學習實際水平不吻合，教學效率低.

客觀地講，教師長期積累的教學經驗具有證據(jù)的性質，可以作為教學設計的重要依據(jù)，但經驗往往源自對以往學生學習情況的概括性認識，不一定適用于現(xiàn)在的學生，因此，在某種程度上，教學經驗又是不可靠的.同時經驗診斷也不夠深入：一是對學困生只有定性了解，缺乏對困難比例的測查，更缺乏對每一個學生學習情況的具體了解;二是只有對學習表現(xiàn)的粗略描述，如“粗心、馬虎”“學習能力差”“學習積極性不高”等，而缺乏產生這些現(xiàn)象的因果解釋.只有診斷出困難產生的原因，才能進行有針對性的教學.

只有基于精準診斷的練習教學，才能有針對性地解決學生的具體問題，促進學生的核心素養(yǎng)發(fā)展，仿佛“滴水滴灌”，提高課堂教學效率.

1.4?練習教學的方式比較單一，容易導致學生被動學習

以掌握知識、提高解題技能為主要目標的練習教學，其教學過程往往以做題和講題為主，不可避免地會存在“滿堂灌”的情況.這種方式不能滿足“在學習知識過程中，發(fā)展學生核心素養(yǎng)”的教學要求.學生沒有充足的時間進行思考“怎么樣”“為什么這樣”等一系列深層問題，也就無法獲取充分的程序性知識;更沒有時間思考“是如何解決問題的”“為什么這么解決問題”“是否還有其他解決問題的方法”等反思性問題，也就不能在解決練習題的過程中獲取充分的認知策略性知識.這種“滿堂灌”的方式容易導致學生形成機械模仿、硬套公式等固化的單一思維路徑，使學生失去學習程序性知識和認知策略性知識的機會，失去思考的樂趣.

2?基于核心素養(yǎng)發(fā)展的物理練習教學的解決方案

基于上述練習教學實踐中存在的問題和認識誤區(qū)，結合筆者的長期教學實踐經驗，以及對教師的“教”和學生“學”的觀察，從促進學生物理學科核心素養(yǎng)發(fā)展的角度出發(fā)，提出練習教學中的策略與方法.

教師要轉變對練習教學的認識，認識到練習不僅是知識的應用，更是發(fā)展學生的模型建構、科學推理、質疑論證、遷移創(chuàng)新等各方面能力的重要環(huán)節(jié).通過練習教學引導學生學會獲取新知識，并加強與原有知識的整合，在鞏固知識的基礎上形成好的概念體系，學會學習.通過練習教學更好地診斷學生的學習情況，透過現(xiàn)象看到產生問題的根源，通過對學生的學習情況做出深層次的因果解釋，改進練習教學.

教師要改變練習教學設計思路，調整并豐富練習的內容.內容應緊密聯(lián)系學生生活實際，應具有較強的時代性，并且練習的內容應具有適當?shù)拈_放性，有利于培養(yǎng)學生的高階思維能力.設計多樣化的教學方式，真正發(fā)揮學生的主體性地位，課堂不應再是教師的“一言堂”，而應該真正成為解決學生疑問，引發(fā)學生思考的場所.

要完成上述教學的內容與教學方式的根本性轉變，可從以下幾個方面改進.

2.1?從整體上設計練習教學的內容及其呈現(xiàn)方式

如上所述，練習教學不僅是應用知識解決問題的過程，更是促進學生對概念規(guī)律深層理解，提升物理觀念、科學思維等素養(yǎng)的一種方式.練習題的選擇與設計是練習教學設計的重要組成部分.練習題的選擇與呈現(xiàn)方式是影響練習教學效果的重要因素.

國際經濟合作與發(fā)展組織（OECD）在2005年遴選和界定核心素養(yǎng)時就明確指出，核心素養(yǎng)是個體在面對復雜的、不確定的現(xiàn)實生活情境時，能夠綜合運用特定學習方式下所孕育出來的（跨）學科觀念、思維模式和探究技能，結構化的（跨）學科知識和技能，世界觀、人生觀和價值觀在內的動力系統(tǒng)，解決現(xiàn)實復雜問題過程中表現(xiàn)出來的綜合性品質.顯然在核心素養(yǎng)的界定中，也明確強調了情境、（跨）學科知識的結構化、思維方式在核心素養(yǎng)的評價與培養(yǎng)中的重要地位和價值.學業(yè)質量水平可以通過解決難度不同的測試題表現(xiàn)出來，而難度不同的問題與學生的物理學科核心素養(yǎng)水平具有對應關系.

因此，教師在教學中要從一個個具體知識點中跳出來，分析具體知識與物理概念體系的關系，找到知識在物理知識結構中的位置，應該選擇結合真實情境，從而有利于促進知識結構化，有利于培養(yǎng)學生高階思維能力的練習題.通過變換情景的新穎程度和復雜程度來控制練習題的難度，促進不同層次學生的發(fā)展;通過知識與情景的關聯(lián)，以及知識與知識之間的聯(lián)系，促進學生對知識的深層理解，促進知識的結構化;通過模型與物理情境的關聯(lián)，提升學生建構模型的能力;通過學生在真實情境中思維過程的展開，培養(yǎng)學生科學思維能力.正如2017年版課程標準所指出的：高中物理學業(yè)質量根據(jù)問題情境的復雜程度、知識和技能的結構化程度、思維方式或價值觀念的綜合程度等劃分為不同水平.

另外，從練習題的數(shù)量、難度、組合方式看，選擇典型的、難度符合學生認知的、有利于引導學生通過反省獲取程序性知識與認知策略的練習題.將難度大的練習題分解成梯度合理的組合，有梯度地提升學生思維，讓學生有機會感受思考的樂趣.

2.2?從練習訓練走向設計創(chuàng)造，突出關鍵能力培養(yǎng)

教學中可以把練習訓練改成設計活動，變練習訓練教學為設計創(chuàng)造教學，讓學生在創(chuàng)造設計活動中達成知識、技能和素養(yǎng)發(fā)展目標.所謂設計創(chuàng)造就是學生面對真實、復雜的具體任務，綜合而靈活地使用所學知識、技能進行實驗、工具開發(fā)、工程設計等方面的創(chuàng)造性活動而完成任務的認知過程.例如關于回旋加速器練習教學，可以改變傳統(tǒng)的做練習題的方式，而改為設計創(chuàng)造活動.首先以小組為單位設計在有限空間內使質子獲取較大速度的裝置，并賦予必要的參數(shù)，用參數(shù)表示質子最終獲得的動能的表達式;然后以小組為單位分享設計成果，相互質疑，在質疑中不斷改進、完善加速裝置，最終設計出回旋加速器.

從認知過程看，設計創(chuàng)造活動需要學生能正確表述有待解決的任務，并基于實際任務，建立知識與任務的關聯(lián)，經過不斷改進、完善，最終設計創(chuàng)造出理想產品.設計創(chuàng)造活動具有較大的開放性，開放性的特點決定了其能成為發(fā)展學生質疑創(chuàng)新能力、模型建構能力、科學論證能力等關鍵能力的天然載體.

2.3?以教學方式多樣化提升練習教學的質量

教學方式是影響學生物理學科核心素養(yǎng)發(fā)展的重要因素.練習教學中應該綜合考慮教學內容、條件、要求等各方面的因素，選擇有利于發(fā)展學生物理學科核心素養(yǎng)的練習教學方式.

教師應站在發(fā)展學生核心素養(yǎng)高度看當前的物理練習教學，根據(jù)學生的學習儲備和練習內容的特點，設計豐富的教學活動，創(chuàng)造學生自主學習、交流、表達、質疑的機會，通過交流討論，促進學生對知識的深層理解，發(fā)展學生科學論證、質疑創(chuàng)新等高階思維能力.

特別是針對當下大量習題訓練的練習教學，教師應該有意識地引導學生經歷自主、合作的練習題解決過程，并且在這一過程中促進概念深層理解與學生思維策略的掌握.所謂概念深層理解是指個體弄清楚事實或者經驗與概念，以及概念與原有知識體系間實質性聯(lián)系的認知過程.可以分解為三個主要過程：（1）抽象概括過程，根據(jù)事實與經驗經過抽象、概括，得出作為思維形式的概念的過程;（2）整合過程，把作為抽象思維形式的概念納入原有知識體系，與已有知識建立實質性聯(lián)系的過程;（3）反省認知過程，反省概念得出以及將其納入原有知識體系、與其它概念建立實質聯(lián)系過程中所使用的認知策略、思想方法、跨學科概念等思維工具的過程.練習教學過程中，教師不應僅僅關注解決問題的具體細節(jié)、瑣碎的方法、小技巧，還需要引導學生進行反思，形成解決問題的一般思路，例如，先定性再定量，從特殊現(xiàn)象到一般規(guī)律，先靜態(tài)分析再動態(tài)分析等等.幫助學生掌握一般性的、具有普適性的解決問題的“大思路”，這些“大思路”具有較強的可遷移性，更容易應用于新穎情境中.

也可以變教師講題為學生講題，引導學生講清楚“怎么做”“為什么這么做”“還能怎么做”“做法不同而結果相同說明了什么”等問題.通過學生講解，落實知識、促進概念深層理解、關聯(lián)整合、知識的結構化，形成反思策略等教學目標.

還可以創(chuàng)設實驗情景、或者選取生活中的真實情景，對情景中某個環(huán)節(jié)進行提問，并將問題分割成幾個小問題，引導學生在解決問題的過程中，完成知識的鞏固、理解，以及科學思維、科學探究能力的發(fā)展.

3?結束語

練習教學方式的轉變必然帶來課堂教學結構的重構.結構與功能總是緊密聯(lián)系在一起，對課堂教學結構的觀注起因于對教學功能的注意.長期以來，我們把課堂教學看作是信息傳遞的過程，是學生學會知識、技能的過程.但是，這樣的課堂教學結構卻帶有天然的學生學習被動性，側重記憶、機械模仿，而忽視了包含元認知在內的高階思維能力.

在信息化時代，課堂教學不應僅僅是接受信息的過程，更應是學會整合信息，學會探索未知世界的過程;課堂教學不應只是學會知識的過程，還應是學會學習的過程，學會自己解決問題，并在解決已有疑問的基礎上發(fā)現(xiàn)新問題的過程.

另外，我們也需要重新認識課堂容量.在傳統(tǒng)觀念中，課堂容量主要指知識點的多少與應用熟練程度等內容.在發(fā)展學生核心素養(yǎng)框架下，學生的概念體系、思維、參與、民主過程等不僅是課堂容量，還應是容量中“優(yōu)質”構成.

因此，練習教學更應該通過教學觀念、教學策劃、教學方式的轉變促進學生的價值觀念、必備品格與關鍵能力的發(fā)展，而不再是把學生培養(yǎng)成儲存知識的大容器或者解題高手.

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（收稿日期：2019-10-19）