核心素養(yǎng)視角下高中物理教學中真實情境的運用

吳秀萍

摘 ? 要：依據(jù)物理學科核心素養(yǎng)的內涵與培養(yǎng)要求，從引導學生形成正確價值觀、培養(yǎng)科學思維和創(chuàng)新意識等角度，對中學物理課堂教學中如何運用與社會生產(chǎn)、生活有關的素材，創(chuàng)設真實且有價值的學習情境進行探討。

關鍵詞：中學物理;學習情境;核心素養(yǎng)

高中物理教學，要著力發(fā)展學生的核心素養(yǎng)，使學生通過物理學科的學習而逐步形成正確的價值理念、必備品格和關鍵能力。普通高中物理課程標準（2017年版）指出，高中物理課程應在義務教育的基礎上，進一步促進學生物理學科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成和發(fā)展[ 1 ]。這要求物理教學中要加強學科知識與生產(chǎn)生活的聯(lián)系，運用真實實例，提出有意義的問題，開展圍繞真實問題的探究實驗活動。在引導學生分析和解決真實問題的過程中，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力，體悟學科價值。在創(chuàng)設真實情境過程中，如何從培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)的視角出發(fā)，選擇和處理真實素材，并進行問題情境創(chuàng)設，就成為我們必須認真對待的問題。

1 ?以培養(yǎng)科學態(tài)度與責任為導向選擇和運用真實素材

物理學科核心素養(yǎng)中的“科學態(tài)度與責任”從理解科學本質、科學態(tài)度和社會責任感的培養(yǎng)等方面對教學提出了要求，揭示了物理學習的價值追求，是落實立德樹人根本任務在物理教學中體現(xiàn)。

物理學科知識推動著科學技術的發(fā)展和社會的進步，對每個人的工作和生活都造成了巨大的影響。一方面為人類生活提供了便利，另一方面也難免帶來了一些新的問題。這就要求我們在使用與這些問題相關素材進行教學時，以培養(yǎng)學生科學態(tài)度和社會責任為導向，引導學生以科學的態(tài)度來正確看待這些問題。

在進行力學和運動學教學中，經(jīng)常都會使用到汽車行駛的相關素材，如關于汽車剎車或碰撞的問題。教師在運用這些素材進行物理知識教學的同時，還可以引導學生思考“假如司機駕駛時正在打電話，反應慢了一秒，對剎車距離有何影響？”“我們可以從哪些方面進一步避免這種碰撞的產(chǎn)生？”等問題，并適當?shù)卣故疽恍┫嚓P法規(guī)對司機和汽車安全性能標準的要求。

在使用到如火車、飛機、火箭等素材的時候，教師也可以不失時機地介紹我國在高鐵、航天、航空等方面取得的巨大科技成就，培養(yǎng)愛國主義情懷。以此，在促進物理知識的理解和應用的同時，引導學生從物理學科知識出發(fā)，體會物理學科知識的社會價值，培養(yǎng)學生的社會責任感和正確的價值觀念。

另外需要注意的是，信息技術的發(fā)展和網(wǎng)絡的普及使我們可以輕松獲取豐富的真實情境素材。但這些素材中也會夾雜一些科學性缺失、價值取向有所偏差的信息。這就要求我們以培養(yǎng)學生科學態(tài)度和社會責任為導向，充分考慮素材的科學性和價值取向，選擇和處理素材。

例如，部分公眾對輻射的影響存在誤區(qū)，這也相當程度上影響了學生的認識。教師在關于放射性相關知識的教學之后，可以結合前一階段教學中關于電磁波的相關知識，引導學生分析“孕婦防輻射服”“在電腦前放置植物減少電磁輻射”“居民反對在小區(qū)內建設通訊基站”等社會現(xiàn)象，讓學生能夠從不同類型輻射的原理及效果出發(fā)，認識到這些現(xiàn)象中存在的科學問題。同時結合相關數(shù)據(jù)資料（如世界衛(wèi)生組織的相關研究等）進一步認識到“輻射對人體的影響”與“輻射類型”“輻射強度”之間的關系，加深理解。在引導學生從所學知識出發(fā)分析問題，促進對學科知識理解的同時，培養(yǎng)實事求是的科學精神和科學的生活態(tài)度。

2 ?以培養(yǎng)物理觀念和科學思維為要求設計真實情境教學

物理學科核心素養(yǎng)對學生的物理觀念和科學思維提出了要求。教師在使用真實素材時應當以此為依據(jù)進行教學的設計與實施。教學中真實素材的使用不應僅僅停留在“符合教學內容、導入教學、激發(fā)興趣”，還應當進一步發(fā)掘真實素材的潛力和作用。

物理學科知識是通過建構物理模型來對客觀事物及其運行規(guī)律進行研究的，其概念及規(guī)律的呈現(xiàn)方式多依賴于公式等抽象符號的表征，而真實素材則來源于實際而復雜的對象和過程。如何實現(xiàn)從真實到模型的過渡就成為需要面對的問題。在實際的課堂教學中，部分教師從實際問題到模型建構的過程分析過于倉促，甚至無意中忽略了這個過程，直接從真實現(xiàn)象跨越到概念的解釋（如定義和公式），這對學生模型建構和科學思維的培養(yǎng)是不利的。

另一方面，證據(jù)的推理和實驗的驗證是科學的知識和結論產(chǎn)生的基礎。學生對物理知識的學習過程也應構建在充分的證據(jù)和實驗論證的基礎上，通過實驗和真實現(xiàn)象的展示，讓學生在充分的證據(jù)面前自行得出結論，理解并習得科學知識。避免讓學生產(chǎn)生“因為課本這么說，老師這么講，所以是這樣”的認識偏差。

實驗情境是物理教師經(jīng)常用到的重要真實情境。 “探究加速度與物體受力、物體質量的關系”實驗是課程中力與運動相關聯(lián)的一個重要實驗，也是學生較早接觸到的影響因素較多的一個實驗。以該實驗為例，如果一開始就按照“目的—原理—器材—步驟……”的順序依次進行教學，就會使這一難得的真實實驗情境的價值打了折扣。教師可以設法在教學中引導學生將實驗情境模型化，讓學生從建構模型的思維方式來看待整個實驗過程，進行“真實—模型—概念原理”的實驗教學。

比如設置問題“實驗中的研究對象是什么？小車？小車上的砝碼？還是細繩上的砝碼？”讓學生根據(jù)實驗目的從復雜的情境中確定研究對象，從而建構實驗模型，進行受力分析。再設置問題“根據(jù)實驗目的，驗證牛頓第二定律，我們需要獲得哪些物理量數(shù)據(jù)？如何獲得？”引導學生從概念原理出發(fā)，分析實驗步驟的目的，了解所測量數(shù)據(jù)的意義，培養(yǎng)證據(jù)和邏輯意識，理解實驗驗證的意義。還可以設置問題“實驗中哪些影響因素是被我們忽略不計的？是否會造成誤差？”引導學生發(fā)現(xiàn)實驗中忽略不計的一些力和作用，如“將研究對象視為質點后，其滾動摩擦力視為滑動摩擦力”“小車后紙條因打點計時器所產(chǎn)生的拉力”等，讓學生體會抽象模型與真實的差別，更好地理解從真實到模型的作用和意義，進一步培養(yǎng)建構模型的科學思維方式。

所以教師在真實情境的運用過程中，應通過精心的設計，注重細節(jié)的引導，在引導學生沿著科學思維方式形成新認知的同時，也讓他們感受到知識學習的真實意義，以此實現(xiàn)培養(yǎng)學生物理觀念和科學思維的目的。

3 ?以培養(yǎng)科學探究素養(yǎng)為目的創(chuàng)設真實問題情境

科學探究是人類探索和了解自然、獲得科學知識的主要方法，也是學生學習物理的主要方式，是一種綜合性的、關鍵的科學能力和素養(yǎng)[ 2 ]。而探尋本質的好奇心和主動意愿是學生進行科學探究的前提。教師應該提供機會讓他們將自身的思考和猜想付諸實施，以得到良好的探究體驗。在創(chuàng)設情境過程中，有趣的且有意義的真實情境是激發(fā)好奇心和探究意愿的基礎，精心設計的問題是引導思考和探究的關鍵，主動性和獲得感是培養(yǎng)探究意識的保證。所以要充分發(fā)揮學生的主體性，提高學生在問題分析與解決過程中的參與度，創(chuàng)造機會讓學生進行主動有效的真實問題情境下的探究活動。

以圓周運動復習教學中以探究鏈球作為素材為例，引導學生探究鏈球擲出距離的影響因素。我們可以展示鏈球運動的相關視頻，引導學生思考如下問題：

（1）“研究鏈球運動過程，要以什么物體作為研究對象？其運動過程可以分為幾個階段？”引導學生確定研究對象，并將復雜的過程分解為熟悉的運動模型，完成基本物理模型的構建。通過分析，學生應該可以分析出鏈球擲出后的運動狀態(tài)，且確定鏈球擲出距離與鏈球拋出時的初速度、拋出角度之間的關系，引導寫出關系式，以此達到復習斜拋運動的目的。

（2）“鏈球拋出時的初速度和角度受哪些因素影響？”這個問題引導學生對鏈球拋出前這一復雜的近似圓周運動階段的分析，選擇近似且熟悉的運動過程進行物理模型的構建，思考鏈球拋出前的受力情況，并將運動員所能提供的最大拉力與鏈球拋出時的初速度和角度聯(lián)系起來。這個過程注重引導學生根據(jù)已學知識，通過相互之間的交流討論，選擇模型，提出猜想，并盡可能的寫出關系式。

（3）“如何驗證你們提出的猜想？”引導學生思考，要驗證自己寫出的關系式，需要獲得哪些數(shù)據(jù)，可以通過怎樣的方式或者哪些實驗儀器進行近似的模擬，討論并提出可行的驗證方案。受條件所限，可以作為作業(yè)，建議學生通過課外模擬實驗或者真實的類似鏈球的運動體驗來進行驗證，等到下一節(jié)課來進行匯報交流。

（4）“剛才的探究是理想化的，如果綜合考慮實際情況的話，你們對鏈球運動員會提出哪些建議？”引導學生再次仔細觀察相關視頻，從場地風向、運動員腳底的摩擦力、甚至運動員的身高體重……等各方面，運用物理學知識來進行分析。引導學生從模型思維回歸真實，一方面體會構建模型的思維方式，另一方面也拓展學生的發(fā)散性思維，體會科學知識的真實作用和價值。

學生面對問題進行探究的自主性和參與度是培養(yǎng)科學探究的關鍵。有意識地創(chuàng)設情境讓學生獨立面對真實問題，提出假設、設計方案、驗證猜想、歸納表達，使其參與到探究的全過程中，體驗運用科學的思維方式和探究方法解決問題的樂趣，以此培養(yǎng)科學探究精神。

4 ?結束語

物理學科核心素養(yǎng)明確了培養(yǎng)學生的方向，在教學過程中運用真實情境也應當遵循這一方向和要求。首先要把握素材的科學性和價值取向，使學生樹立正確的價值觀念;而后要充分發(fā)掘真實情境的作用，讓學生在真實情境中建構物理模型，運用科學思維進行思考和學習，培養(yǎng)物理觀念和科學思維;最后通過創(chuàng)設問題情境提供更多自主面對和解決真實問題的機會，培養(yǎng)學生科學探究精神。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]胡衛(wèi)平. 物理學科核心素養(yǎng)的建構[J]. 中學物理教學參考， 2017（7）：1-3.