基于核心素養(yǎng)的高三物理知識模塊重構(gòu)實踐與探索

摘 要：高中物理新課教學(xué)是按照學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，采用探究方式實施的，而高三物理復(fù)習(xí)課需要培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移和綜合分析能力，對知識模塊重構(gòu)的實踐證實這是可行的，也是必須的。基于此，重點總結(jié)實踐成果，旨在通過交流進(jìn)一步優(yōu)化重構(gòu)方案。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);模塊;重構(gòu);思維

高中物理課程編寫是按照“運(yùn)動學(xué)、力學(xué)、動力學(xué)”的順序，然后從“直線運(yùn)動”處理方法“牛頓運(yùn)動定律”再到“曲線運(yùn)動”的處理方法“運(yùn)動合成與分解”，從動力學(xué)方法“牛頓運(yùn)動定律”再到能量的方法“動能定理”“機(jī)械能守恒”“能量守恒”。這樣編排符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，符合物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)需要。高一、高二年級按照這樣的順序教學(xué)是比較科學(xué)的，但到了高三，學(xué)生對物理建模和物理方法在不同知識領(lǐng)域的融會貫通能力上存在壁壘。針對高三學(xué)生存在的問題，借助高三復(fù)習(xí)課，將以章節(jié)為順序的講義編排變?yōu)橐晕锢矸椒橹骶€的知識模塊重組編排，其效果顯著，有效地提升了學(xué)生思維水平。[1]

一、物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)在高三習(xí)題課中的再認(rèn)識

“物理學(xué)科核心素養(yǎng)”的四個要素中“科學(xué)思維”是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維是物理教學(xué)的重要教學(xué)目標(biāo)。[2]高三復(fù)習(xí)課更要將分析問題、建立模型、用物理規(guī)律與物理方法解決問題的思維能力培養(yǎng)和通過物理實驗設(shè)計探究物理規(guī)律的能力提升兩大方面作為達(dá)成學(xué)科教學(xué)目標(biāo)的重要途徑和抓手。

二、習(xí)題課模塊重構(gòu)的實踐探索

1.以“牛頓運(yùn)動定律”為主線的模塊重構(gòu)

“牛頓運(yùn)動定律”作為關(guān)聯(lián)運(yùn)動學(xué)與力學(xué)問題的紐帶與橋梁，是高中物理解決動力學(xué)問題的重要方法，對解決運(yùn)動時間與分析運(yùn)動過程有不可替代的作用，尤其在“傳送帶”“摩擦拖動”“帶電粒子在交變電場中運(yùn)動”等熱門考點上有重要體現(xiàn)。

本專題設(shè)計思路為：（1）全面復(fù)習(xí)牛頓三大運(yùn)動定律。（2）借助常規(guī)“力到運(yùn)動、運(yùn)動到力”的簡單例題，總結(jié)復(fù)習(xí)解題一般思路，即受力分析、運(yùn)動分析，抓住臨界，用F=ma構(gòu)建等式關(guān)系。（3）方法應(yīng)用：瞬時加速度問題、摩擦拖動問題、傳送帶問題、帶電粒子在場中運(yùn)動問題。

從學(xué)生的答題情況分析，學(xué)生已基本掌握牛頓運(yùn)動定律分析問題、解決問題的基本方法，但是對于特殊過程，比如臨界條件的把握，借助v-t圖像處理多過程往復(fù)性問題方面還比較生疏。針對此類情況，在本專題結(jié)束后安排了變式訓(xùn)練，有目的性地幫助學(xué)生強(qiáng)化此類方法。

例如，用牛頓運(yùn)動定律解決摩擦拖動問題。

如圖將物塊A疊放在物塊B上，它們質(zhì)量分別為2m和m，地面光滑，兩物塊間動摩擦因數(shù)為μ，用力F作用在物塊A上，將F從0開始增加，當(dāng)F加到多少，A、B兩物塊發(fā)生相對滑動？

此專題突出了牛頓運(yùn)動定律在分析問題時的一般思路與方法，有效地培養(yǎng)了學(xué)生抓受力分析、運(yùn)動分析的一般思路，將不同知識板塊通過同一方法建立知識網(wǎng)絡(luò)，教給學(xué)生物理方法，讓學(xué)生形成正確的思維方法。

2.以“運(yùn)動合成與分解”為主線的模塊重構(gòu)

“運(yùn)動合成與分解”是處理曲線運(yùn)動的重要方法之一，在“平拋運(yùn)動”“類平拋、斜拋運(yùn)動”“帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)運(yùn)動”中有著廣泛的應(yīng)用，著重培養(yǎng)了學(xué)生“化曲為直”的物理思想。

設(shè)計思路：（1）通過復(fù)習(xí)平拋運(yùn)動的基本知識點，感受運(yùn)動分解處理問題的一般思路，即用等效的思想將復(fù)雜運(yùn)動分解成兩個簡單的運(yùn)動，借助運(yùn)動的等時性、獨(dú)立性構(gòu)建關(guān)聯(lián)關(guān)系。（2）歸納總結(jié)高中階段需要借助“運(yùn)動合成與分解”處理的常見運(yùn)動：斜拋運(yùn)動、帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)運(yùn)動、帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動等，突出“一法多題”的知識方法。

例如，復(fù)合場中帶電粒子運(yùn)動中的特殊分解。

空間中存在由勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場組成的復(fù)合場，已知電場強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，且相互垂直，在O點無初速度釋放一電子，則電子在y軸方向運(yùn)動的最大距離為多少？

本專題重點突出運(yùn)動合成分解方法在特殊問題中的處理技巧，讓學(xué)生在面對復(fù)雜曲線運(yùn)動時學(xué)會合理借助運(yùn)動合成與分解方法處理，達(dá)到靈活應(yīng)用。

3.以“圓周運(yùn)動”為主線的模塊重構(gòu)

圓周運(yùn)動作為曲線運(yùn)動的特例，既具有普遍性又具有特殊性，大到宏觀天體，小到微觀粒子，都在做圓周運(yùn)動，研究其運(yùn)動特點是培養(yǎng)物理思維的重要組成。這里需要培養(yǎng)學(xué)生掌握圓周運(yùn)動特點，豎直平面圓周運(yùn)動的臨界，學(xué)會在不同知識板塊中尋找向心力來源，處理圓周運(yùn)動。

設(shè)計思路：（1）復(fù)習(xí)描述圓周運(yùn)動基本參量、傳動關(guān)系，合力提供向心力，豎直平面完整圓周運(yùn)動臨界條件等基本知識點。（2）建立模型，滲透到高中物理其他知識板塊中應(yīng)用，總結(jié)提煉一般方法，建立合力提供向心力關(guān)系。

例如，用豎直平面最高點“臨界問題”類比滲透復(fù)合場“等效最高點臨界問題”。

知識遷移：用細(xì)線L系住帶電小球，小球質(zhì)量為m。靜止時，細(xì)線與豎直方向成θ角，給小球一個初動能，小球恰能在豎直平面內(nèi)繞著O點做圓周運(yùn)動，已知重力加速度g。求電場強(qiáng)度和小球運(yùn)動中最小動能。

圓周運(yùn)動的問題處理有一套獨(dú)特的處理方法，“找圓心、定半徑、確定幾何關(guān)系，受力分析找向心力”，通過不同知識板塊的應(yīng)用分析，讓學(xué)生熟練掌握其一般方法。

此外，我還以“動能定理、能量守恒”“電場、磁場”“電磁感應(yīng)、交流電”“熱力學(xué)”“原子物理學(xué)”“力學(xué)實驗”“電學(xué)實驗”等一系列小專題將知識模塊重構(gòu)，讓學(xué)生形成系統(tǒng)的知識網(wǎng)絡(luò)，有效地促進(jìn)了學(xué)生物理核心素養(yǎng)的形成。[3]此后，將根據(jù)學(xué)生特點不斷調(diào)整優(yōu)化模塊重構(gòu)方案，使專題復(fù)習(xí)更加科學(xué)化、合理化。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮蘭.淺談“發(fā)現(xiàn)式教學(xué)”應(yīng)用于高三物理復(fù)習(xí)課的實踐與感想[J].物理教師，2018（3）：94-95.

[2]高亞浩，袁財容.重構(gòu)教材資源，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展[J].物理教學(xué)探討，2019（11）：65-66.

[3]林建榮.新課程體系下的高三物理復(fù)習(xí)教學(xué)的探索[J].中學(xué)物理（高中版），2014（8）：27-28.

注：本文系江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2018年度課題“旨在特長生培養(yǎng)的物理校本課程模塊重構(gòu)研究”（編號：D/2018/02/162）的研究成果。

作者簡介：王大春（1984—），男，江蘇海門人，本科，高級教師，主要從事物理教學(xué)與德育工作。