核心素養(yǎng)背景下物理模型建構(gòu)能力的培養(yǎng)策略

徐 旸

（福建省石獅市石光中學(xué)，福建泉州 362700）

引 言

高中物理是一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科，學(xué)生學(xué)習(xí)高中物理可以鍛煉動(dòng)手操作能力和創(chuàng)新能力。隨著新課程改革的不斷推進(jìn)，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)成為每門(mén)學(xué)科課堂教學(xué)的主要目標(biāo)，高中物理課堂教學(xué)也不例外。為此，筆者對(duì)核心素養(yǎng)培養(yǎng)背景下學(xué)生物理模型建構(gòu)能力培養(yǎng)的策略進(jìn)行了深入探討，并結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)講述了具體的教學(xué)過(guò)程，進(jìn)而為高中物理課堂教學(xué)提供新的教學(xué)思路，讓更多的學(xué)生發(fā)揮自身潛能，深入探究物理知識(shí)。學(xué)生首先通過(guò)自主學(xué)習(xí)建立一定的物理思維，然后通過(guò)模型建構(gòu)將物理知識(shí)內(nèi)化，最后應(yīng)用物理知識(shí)解決生活問(wèn)題，提升自身的綜合能力。

一、物理模型建構(gòu)的內(nèi)涵

物理模型建構(gòu)是指將物理模型作為教學(xué)出發(fā)點(diǎn)，讓學(xué)生在順利構(gòu)建物理模型的基礎(chǔ)上發(fā)散思維、提升能力，進(jìn)而掌握物理知識(shí)、形成物理思維。物理模型建構(gòu)主要有兩種形式：一種是在學(xué)生原有知識(shí)的基礎(chǔ)上，教師指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用物理模型認(rèn)識(shí)事物，掌握物理知識(shí)；另一種是學(xué)生通過(guò)建立模型分析、探討和解決物理問(wèn)題。無(wú)論哪種情況，教師在教學(xué)過(guò)程中都應(yīng)當(dāng)作為引導(dǎo)者，尊重學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下總結(jié)學(xué)習(xí)方法，掌握學(xué)習(xí)規(guī)律，最后構(gòu)建一定的知識(shí)體系[1]。

物理模型主要包括概念模型、理論模型和數(shù)學(xué)模型。概念模型建構(gòu)是為了幫助學(xué)生將具體的物理現(xiàn)象抽象為物理概念；理論模型建構(gòu)是為了讓學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象和物理規(guī)律進(jìn)行解釋，進(jìn)而形成一定的自我認(rèn)知；數(shù)學(xué)模型建構(gòu)是為了讓學(xué)生采用數(shù)學(xué)工具對(duì)物理運(yùn)動(dòng)和屬性進(jìn)行描述，最后掌握物理規(guī)律。針對(duì)不同的問(wèn)題，學(xué)生要學(xué)會(huì)建構(gòu)不同類型的模型，從而高效解決物理問(wèn)題，發(fā)展物理模型建構(gòu)能力，提升自身的關(guān)鍵能力和學(xué)習(xí)品質(zhì)。

二、核心素養(yǎng)下物理模型建構(gòu)能力的有效培養(yǎng)

（一）情境導(dǎo)入，培養(yǎng)物理模型建構(gòu)的意識(shí)

很多學(xué)生雖然對(duì)物理基礎(chǔ)知識(shí)理解得深刻，掌握得也相當(dāng)?shù)轿?，但是很少思考物理模型建?gòu)。在物理課堂教學(xué)中，學(xué)生只是單一構(gòu)建了知識(shí)框架，而核心素養(yǎng)卻沒(méi)有得到發(fā)展。為了激發(fā)學(xué)生模型建構(gòu)的意識(shí)，教師可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，導(dǎo)入物理模型，做好課下與課上的銜接，為提升學(xué)生模型建構(gòu)能力創(chuàng)造有利的條件，鼓勵(lì)學(xué)生積極探討物理模型的建構(gòu)過(guò)程[2]。

以“水平方向圓周運(yùn)動(dòng)”教學(xué)為例，為了吸引學(xué)生的注意力，并引導(dǎo)學(xué)生對(duì)生活實(shí)例進(jìn)行探討，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的建模意識(shí)，筆者為學(xué)生展示了太空飛椅的照片，并提出問(wèn)題：“當(dāng)人在太空飛椅的最高處時(shí)做何種運(yùn)動(dòng)？ 圓心和半徑如何確定？由什么力提供向心力？”從而導(dǎo)入相應(yīng)的情境，讓學(xué)生構(gòu)建基本的物理模型，并運(yùn)用物理模型解釋生活中的問(wèn)題，進(jìn)而形成模型建構(gòu)意識(shí)。這一情境的導(dǎo)入將課下與課上進(jìn)行了有效銜接，讓學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解釋實(shí)際問(wèn)題，既消除了學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的陌生感，又激發(fā)和調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。

（二）任務(wù)驅(qū)動(dòng)，體驗(yàn)物理模型建構(gòu)的過(guò)程

為了在物理模型建構(gòu)的過(guò)程中調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的合作能力，教師在開(kāi)展模型建構(gòu)時(shí)，可以為學(xué)生布置相應(yīng)的任務(wù)，讓學(xué)生以小組合作的方式完成任務(wù)，分析和解決物理問(wèn)題，體會(huì)物理模型建構(gòu)的意義和樂(lè)趣，從而積極進(jìn)行模型建構(gòu)，提升自身的模型建構(gòu)能力，發(fā)展自身的物理核心素養(yǎng)[3]。

以“汽車過(guò)橋”教學(xué)為例，為了讓學(xué)生親身體驗(yàn)物理模型的建構(gòu)過(guò)程，筆者給學(xué)生布置了具體的課堂任務(wù)，讓學(xué)生以小組合作的形式分析汽車過(guò)橋所受的力，以及汽車過(guò)橋的狀態(tài)。汽車過(guò)橋分為兩種情況：第一種情況是汽車過(guò)凸形橋，在最高點(diǎn)時(shí)向心力F=mg-FN=mv2/r、壓力F=FN=mg-mv2/r，汽車對(duì)橋面的壓力小于自身的重力，所以汽車處于失重狀態(tài)；第二種情況是汽車過(guò)凹形橋，在最低點(diǎn)時(shí)向心力F=FN-mg=mv2/r,汽車對(duì)橋面的壓力為F=FN=mg+mv2/r，汽車對(duì)橋面的壓力大于自身的重力，所以汽車處于超重狀態(tài)。在這一任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生親身體驗(yàn)了物理模型建構(gòu)的過(guò)程，進(jìn)而提升了自身的物理模型建構(gòu)能力，最終探究出物理問(wèn)題的解決方案，也促使自身的物理核心素養(yǎng)得以發(fā)展。

（三）師生互評(píng)，拓展物理模型建構(gòu)的思維

在學(xué)生以小組合作的形式探討物理模型建構(gòu)后，教師和學(xué)生要對(duì)探究過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)。教師的評(píng)價(jià)可以讓學(xué)生進(jìn)行自我反思，完善自我，拓展自身的模型建構(gòu)思維；而學(xué)生的評(píng)價(jià)可以讓教師對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行總結(jié)和分析，及時(shí)作出調(diào)整，構(gòu)建高效課堂，提升教學(xué)質(zhì)量和效果。所以，師生互評(píng)對(duì)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)具有積極意義，教師在設(shè)計(jì)和開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)時(shí)應(yīng)特別重視這一環(huán)節(jié)，從而體現(xiàn)課堂教學(xué)的完整性，優(yōu)化教學(xué)效果。

以“磁感性模型建立”教學(xué)為例，筆者首先運(yùn)用實(shí)驗(yàn)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了相應(yīng)情境，以營(yíng)造良好的課堂教學(xué)氛圍，然后讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究尋找實(shí)驗(yàn)規(guī)律，最后指導(dǎo)學(xué)生建立條形磁鐵空間立體的實(shí)體磁感線模型，以此探究條形磁鐵其他面周圍的磁場(chǎng)分布情況，并通過(guò)小組合作得出結(jié)論。在師生互評(píng)環(huán)節(jié)，筆者和學(xué)生對(duì)這一模型構(gòu)建的過(guò)程進(jìn)行了總結(jié)和評(píng)價(jià)。筆者評(píng)價(jià)：在整節(jié)課中，學(xué)生在真實(shí)的情境中建立磁感線模型，并發(fā)揮自身的聯(lián)想思維探究磁感線的概念，培養(yǎng)了物理模型建構(gòu)能力，實(shí)現(xiàn)了本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)，發(fā)展了物理核心素養(yǎng)。學(xué)生評(píng)價(jià)：在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，小組成員之間進(jìn)行了密切合作，通過(guò)對(duì)問(wèn)題的分析和探討，讓模型建構(gòu)變得更加容易，真正體現(xiàn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，促使學(xué)生深刻理解了物理重點(diǎn)知識(shí)，取得了較好的學(xué)習(xí)效果，因此，希望教師以后還能夠以這種方式開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)。通過(guò)師生互評(píng)，物理課堂教學(xué)變得更加高效，“教”與“學(xué)”的開(kāi)展變得更具有方向性和目的性，進(jìn)而促進(jìn)了高中物理課堂教學(xué)的良性發(fā)展。

結(jié) 語(yǔ)

總而言之，在高中物理課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的物理模型建構(gòu)能力，既是當(dāng)前課堂教學(xué)的重要目標(biāo)，也是學(xué)生學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)的需求。所以，在設(shè)計(jì)和開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)時(shí)，教師應(yīng)采取有效的教學(xué)策略，促使學(xué)生積極主動(dòng)地探討和分析物理知識(shí)，形成一定的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)思路，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的物理模型建構(gòu)能力。物理模型建構(gòu)能力的培養(yǎng)不是一朝一夕就能實(shí)現(xiàn)的，接下來(lái)，教師還要結(jié)合《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出的教學(xué)目標(biāo)及學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)合理設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，提高教學(xué)效率，進(jìn)一步推進(jìn)高中物理課堂教學(xué)發(fā)展。