優(yōu)化探究問題提升核心素養(yǎng)

楊杰

摘? 要：傳統(tǒng)的高三物理教學，與立德樹人的育人目標之間存在著較大的差距。如果能夠有效創(chuàng)設教學情境，優(yōu)化整合探究問題，靈活運用聯(lián)系對比等方法，引導學生將看似孤立的知識、規(guī)律，逐步升華為全面系統(tǒng)的物理觀念，學生的核心素養(yǎng)自然會得到有效的提升。

關鍵詞：問題探究;高三物理;核心素養(yǎng)

傳統(tǒng)高三物理教學中，普遍存在著以“精致”的應試教育掩蓋學生素養(yǎng)提升的現(xiàn)象。過分強調(diào)知識網(wǎng)絡的建構，一味追求特殊規(guī)律的總結?？此铺岣吡诵剩瑓s違背了學生的認知規(guī)律，忽略了學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，與立德樹人的育人目標之間存在著較大的差距。

為全面深化教育教學改革，核心素養(yǎng)統(tǒng)領下的新一輪課改恰逢其時。而基于物理核心素養(yǎng)的教學目標明確要求，利用真實情境設計和實施教學過程，不僅要讓學生了解具體的知識，更重要的是讓學生在觀察、實驗的基礎上，通過科學推理和科學論證得到結論。

因此，在高三物理教學中，如果能夠有效創(chuàng)設貼近生活的教學情境，將學生所學的知識廣泛運用到解決具體問題中，就可以不斷豐富學生的體驗。如果再能靈活運用實驗探究、分析推理、聯(lián)系對比等方法，將片面、零散的“感覺”進行有效融合，提煉出高度整合的探究問題，引導學生將看似孤立的知識、規(guī)律進行歸納總結，并逐步升華為全面系統(tǒng)的物理觀念，學生的核心素養(yǎng)自然會得到有效的提升。

下面，以實際教學中的兩個案例，探討高三物理教學中學生核心素養(yǎng)的提升之道，僅供參考。

1? ? 案例1：恒定電流

1.1? ? 情境引入，提出問題

良好的學習情境，是學科知識和技能不斷優(yōu)化的基礎，也是學科觀念、思維模式和探究技能形成的必要條件。學生只有在與學習情境的持續(xù)互動中，才能不斷迸發(fā)出創(chuàng)新思維的火花，更好地提升解決問題的能力。因此，創(chuàng)設與現(xiàn)實生活緊密關聯(lián)的、真實性的問題情境，是實現(xiàn)學生素養(yǎng)提升的重要基礎[1]。

《恒定電流》一章知識點零碎，概念、方法較多，學生不容易形成整體認識。為此，筆者精心剪輯了央視節(jié)目視頻“是真的嗎”，充分利用節(jié)目中輕松幽默的語言、懸疑緊張的音樂，創(chuàng)設情境，營造氛圍，啟發(fā)思維，提出問題[2]——燈泡在水中加熱也會發(fā)光，是真的嗎？ 引導學生大膽猜想，并通過觀察視頻中的實驗，發(fā)現(xiàn)：燈泡放在水中用電磁爐加熱不會發(fā)光，如果用微波爐加熱就會發(fā)光。這與學生原有的認知產(chǎn)生沖突，自然會有這樣的疑問：燈泡是要通電才能發(fā)光的，為什么加熱也能發(fā)光呢？為什么電磁爐加熱不發(fā)光呢？

這樣的情境引入，調(diào)動了學生的積極性，啟發(fā)了學生的思維，喚起了學生的探究熱情，為進一步的問題探究創(chuàng)造了良好的條件。

1.2? ? 優(yōu)化整合，問題探究

貼近生活的教學情境，僅僅為核心素養(yǎng)的提升創(chuàng)造了有利的條件。而只有在優(yōu)化整合的探究問題的引領下，通過自主探究、合作交流，學生的素養(yǎng)才能得到更有效的提升。這就需要以核心素養(yǎng)為導向優(yōu)化教學內(nèi)容，以學科大觀念統(tǒng)領和重構知識方法，滲透學科思維方式和探究模式，助力學生知識體系的構建和思維能力的提升。

為了加深學生對基礎知識、基本方法的理解，打通知識壁壘，實現(xiàn)觀念融合，提升學生的思維能力，本課圍繞學生普遍存在的“燈泡是要通電才能發(fā)光”這一原有觀念，精心設計了兩個核心探究問題。

問題探究1：怎樣產(chǎn)生電流？

在學生充分交流討論的基礎上，進一步提出3個小問題：①電源的作用？②電場的特點？③電流如何形成、如何描述？針對分解的每個小問題，采用比較法加深對概念的理解，使學生形成完整、正確的物理觀念。比如，在討論電源的作用時，可將電源與電容進行對比，還可將其與學生小時候喜歡的滑滑梯聯(lián)系起來，如圖1所示，通俗易懂，效果很好。

問題探究2：為什么電流流過燈泡，燈泡會發(fā)光？

同樣，在學生充分交流討論的基礎上，進一步提出3個小問題：①為什么會有電阻？②電流為什么會做功？③電功與電熱有什么區(qū)別與聯(lián)系？在討論第一個小問題時，可以結合圖2，從動力學角度分析電阻產(chǎn)生的微觀原因。討論第三個小問題時，采用對比法，重點討論純電阻與非純電阻的區(qū)別與聯(lián)系，如圖3所示。

設計說明：從“電流流過燈泡，燈泡會發(fā)光”這一常見的生活現(xiàn)象入手，再利用優(yōu)化的兩個探究問題，自然過渡，層層深入，電源—電場—電流，電阻—電功—電熱，將看似孤立的物理概念融合在一起，使學生逐步形成系統(tǒng)、完整的物理觀念。而且，利用探究問題引導學生自主解決問題，親身經(jīng)歷概念方法的形成過程，科學思維和實踐能力也自然得到提升。

1.3? ? 學以致用，解決問題

通過以上兩個探究問題的討論分析，《恒定電流》一章原本看似孤立的各個物理量被有效融合在一起，既調(diào)動了學生的學習熱情，又讓學生對知識、規(guī)律獲得了更加深刻的理解。為進一步加深鞏固，學以致用，還必須不失時機地用學生所學的知識去解決具體問題。

問題探究3：為什么電磁爐加熱燈泡不會發(fā)光？而微波爐加熱燈泡卻會發(fā)光？

設計說明：看似簡單的探究問題，卻能有效破解困擾學生已久的光能與熱量、光能與內(nèi)能的關系問題，結合選修3-5中熱輻射、光譜等概念，徹底打破知識壁壘，實現(xiàn)物理觀念的融會貫通。同時，又可以讓學生了解電磁爐與微波爐的工作原理，增強解決具體問題的能力。

2? ? 案例2：變壓器、遠距離輸電

2.1? ? 情境引入，提出問題

師：2018年1月8日，2017年度國家科學技術獎勵大會在北京舉行。其中，“特高壓±800 kV直流輸電工程”被授予國家科學技術進步獎特等獎，這是繼2012年后，特變電工再次獲得國家科學技術領域最高獎。那么，什么是特高壓工程？首先通過短片來了解一下。

視頻：中國特高壓輸電技術世界領先，輸送清潔能源。

過渡：特高壓輸電為什么會有如此神奇的本領呢？這節(jié)課，我們就從最簡單、最基礎的高壓輸電入手，見微知著，來探究特高壓的奧秘。

2.2? ? 優(yōu)化整合，問題探究

問題探究1：怎樣獲得高壓？

設計說明：通過該探究問題的交流討論，引導學生回顧變壓器的結構、工作原理等基本知識，重點強化電壓、功率、電流的關系。同時，精選鞏固練習，拓展延伸，讓學生在解決問題中釋疑解惑。

鞏固練習：如圖4所示，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b。當輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時，兩燈泡均能正常發(fā)光。下列說法正確的是（? ? ? ）

A.原、副線圈匝數(shù)比為9：1

B.原、副線圈匝數(shù)比為1：9

C.此時a和b的電功率之比為9：1

D.此時a和b的電功率之比為1：9

正確答案：A、D選項。

說明：①將圖4與圖5進行對比，讓學生理解U、I對應的是原、副線圈兩端的電壓、電流的有效值或最大值;

②將圖5與圖6進行對比，讓學生理解輸出功率決定輸入功率。

問題探究2：為什么要高壓？

設計說明：從降低電能損失的角度開展討論，電能損失的功率P=I2R，從而區(qū)分輸電電壓與損失電壓，真正理解輸電線上損耗的電功率P=2R。由此，學生可以清楚地認識到：當輸送功率一定時，輸電電壓增大到原來的n倍，輸電線上損耗的功率就減小到原來的，從而真正理解采用高壓輸電的原因。同時，讓學生對直流輸電與交流輸電進行比較，并介紹我國研制的世界上首個特高壓柔性直流換流閥，消除學生對直流輸電的誤解，并進一步加深對“變壓器只改變交流，不能改變直流”的認識。

在討論過程中，還可以穿插介紹特高壓輸電在提高能源利用效率、減少環(huán)境污染方面的巨大作用，增強學生的環(huán)保意識和責任感。同時，介紹來自江蘇鹽城的中國工程院院士李立浧院士，他帶領團隊實現(xiàn)目前世界上電壓最高、距離最遠的特高壓輸電的事跡，以及他“成功的原因主要歸結為堅持的力量。我相信，生活對于執(zhí)著的人總是有豐厚的回報”的精神追求，定能激發(fā)學生強烈的自豪感和投身科技強國的愛國情懷。

2.3? ? 學以致用，解決問題

讓學生利用本課討論的知識方法，自主設計高壓輸電基本原理圖，預測可能遇到的技術難題。不僅可以加深學生對知識的理解，更讓學生深刻認識到：科學技術的進步，蘊含著豐富的物理學原理，未來還有更多艱巨的挑戰(zhàn)，期待著不斷的探究。既激發(fā)了學生的學習興趣，又增強了學生的創(chuàng)新意識，有效培育了物理學科核心素養(yǎng)。

3? ? 結? 語

面向問題解決，實現(xiàn)知識建構，是核心素養(yǎng)導向下的高三物理教學過程中不可或缺的[3]。

因此，在課堂教學中，教師必須有效創(chuàng)設情境，優(yōu)化探究問題，引導學生圍繞某一實際問題，積極參與、親身經(jīng)歷探究過程，在解決具體問題的過程中，結合原有知識體系，通過對比、批判、聯(lián)系等方法，對知識進行構建，增強實踐能力和創(chuàng)新思維，提升核心素養(yǎng)。

參考文獻：

[1]井丹丹.物理習題課的高效之道[J].物理教師，2017，38（12）：91-95.

[2]喬婷，劉瓏，郭玉英.課堂中的有效提問——賞析中學物理課堂教學提問二三例[J].物理教師，2010，31（10）：5-7.

[3]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準[S].北京：人民教育出版社，2018.

（欄目編輯? ? 羅琬華）