初中物理習題教學中學科核心素養(yǎng)的培育路徑

李建，晏敏，阮享彬，李鴻

摘? ?要：基于物理學科核心素養(yǎng)，分析了初中物理習題教學的作用。從習題教學是促進學生物理觀念形成的重要途徑、習題教學是促進學生科學思維提升的重要方式、在習題教學中提升學生的科學探究能力、在習題教學中培育學生的科學態(tài)度與責任四個方面，結合教學案例，詳細論述了初中物理習題教學中物理學科核心素養(yǎng)的培育路徑。

關鍵詞：初中物理;習題教學;核心素養(yǎng);培育路徑

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2022）5-0077-4

物理習題是利用所學物理知識和方法解決問題、提升學業(yè)質(zhì)量、培養(yǎng)學生綜合能力的重要途徑和方式。《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》在教學建議中明確指出“要從培養(yǎng)物理學科核心素養(yǎng)的視角審視習題教學的目的，應通過習題教學，使學生在科學思維、探究能力、實踐意識、科學態(tài)度等方面得到有效提升”[1]。

1? ? 初中物理習題教學的作用

1.1? ? 鞏固、深化對物理概念和規(guī)律的理解

學生在新授課上學習了新知識，初步掌握了所學的概念和規(guī)律，但其對應理解往往可能是表面的、片面的、孤立的。習題教學能較好地鞏固所學知識，使學生在具體的應用中理解所學知識的內(nèi)涵和外延，進而深化對物理概念和規(guī)律的掌握。

1.2? ? 活化物理知識，擴大知識面

通過適當難度的綜合題解答過程，有助于學生激活所學物理知識。習題中物理知識和實際情境的大量結合，可以拓寬學生視野，擴大其知識面，也成為其了解科學、關注生活的一種途徑。

1.3? ? 培養(yǎng)學生運用數(shù)學知識解決物理問題的能力

物理定律和公式多用物理量間的函數(shù)關系表示，而物理習題一般就是要以物理規(guī)律為指導，運用數(shù)學知識來描述物理過程和狀態(tài)，解決具體問題。解決問題，首先應根據(jù)物理規(guī)律將物理問題轉化為數(shù)學問題，然后再將數(shù)學問題按表達式中各量的物理意義轉化為物理問題。“解決物理問題的能力”實質(zhì)就是“轉化”的能力，這可以通過解答物理習題達到。

1.4? ? 教學效果反饋的主渠道

通過學生解答練習題，教師可以及時了解教學效果。準確地抓住學生學習中問題的癥結，才能對癥下藥，做到因材施教，進而才能及時采取有效的措施進行教學補救，以鋪平進一步教學活動的道路。

2? ? 習題教學中物理學科核心素養(yǎng)的培育路徑

2.1? ? 習題教學是促進學生物理觀念形成的重要途徑

物理觀念的形成包含形成觀念和應用觀念解決問題兩個環(huán)節(jié)。通過習題教學，一方面，可以幫助學生鞏固所學物理知識，加深對物理概念和規(guī)律的理解，促進學生物理觀念的形成;另一方面，在解決問題的過程中，能引導學生從物理學的視角正確描述和解釋自然現(xiàn)象，能靈活應用所學的物理知識解決實際問題，能有效指導工作和生活實踐。因此，習題教學中要注重從物理觀念培養(yǎng)的視角進行習題設計和習題教學，習題教學中要“注重習題的設計研究，在習題教學上避免重復、過度練習，讓問題解決真正發(fā)生”[2]。

案例1 流體壓強與流速關系的習題設計與教學

習題設計：如圖1所示，在高鐵站或地鐵站，離站臺邊緣一定距離的地方標有一條安全線，人必須站在安全線以外的區(qū)域候車[3]。請運用所學知識分析以下問題：

（1）列車在行駛過程中會引起人和列車之間區(qū)域的大氣壓強發(fā)生什么樣的變化？

（2）為什么當列車駛過時，如果人站在安全線以內(nèi)，即使與車輛保持一定的距離，也是非常危險的？

（3）為確保人們候車安全，請結合所學的物理知識提出一條合理的候車建議。

分析：該習題源自生活中學生熟悉的真實情境，以分析論述題的形式呈現(xiàn)，通過分析解決問題的過程，讓學生加深、鞏固對所學流體壓強與流速關系的認識和理解，有助于促進學生形成正確的運動與相互作用觀念。

在習題教學中可以采用討論交流、追問辯疑等方式引導學生從物理學的視角進行解釋交流，讓學生理解設置安全線的必要性及其物理機理，引導學生要遵守交通規(guī)則，以科學的方式保護好自己和他人的安全，切實促進學生物理觀念的形成。

圖2展示了初中物理習題教學中物理觀念的培育路徑。習題教學中要立足真實生活情境進行習題的深度設計，習題設計和教學中要注重引導學生熟悉所學物理知識和規(guī)律，培養(yǎng)學生描述、分析、解釋、解決問題的能力。習題教學可以融合學生自主思考、討論交流、表達展示、師生點評、實驗演示、對比分析、教師追問等多種教學方式，促進其物理觀念的形成。

2.2? ? 習題教學是促進學生科學思維提升的重要方式

初中物理習題教學應指向真實問題的解決。解決問題的過程對學生模型建構、科學推理、科學論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等能力的提升有重要的作用。

習題的求解過程是培養(yǎng)學生科學思維能力的重要途徑。初中物理習題求解過程一般經(jīng)歷“審讀題意，明確已知條件和問題解決”—“建構模型”—“科學推理”—“科學論證”—“規(guī)范解答”—“質(zhì)疑創(chuàng)新”這樣一個路徑，具體如圖3所示。

案例2? 杠桿的習題設計與教學

習題設計：實際生活中人們常利用桿秤稱物體，稱量時使桿秤剛好水平平衡。已知秤砣重力為3.5 N，秤砣所在位置距離懸掛點0.12 m，物體所在位置距離懸掛點0.03 m，請運用所學知識求出物體的質(zhì)量。

設計分析：該題立足生產(chǎn)生活實際，融入民間傳統(tǒng)文化習俗，對學生應用物理概念和規(guī)律解決實際問題能力要求較高，分析求解過程對科學思維的培養(yǎng)有著重要的意義。991DD1D4-41A3-4A7F-B3D8-6A2A4DBC9817

解題分析：在研究、計算實際生活中的真實問題時，我們要引導學生學會抓住主要問題，忽略次要因素來建構我們所熟悉的物理模型。模型建構是解決實際問題，尤其是復雜問題的重要方法。本題中，將生活中用桿秤稱物體的過程抽象成一個杠桿模型，如圖4所示，再利用所建構的杠桿模型進行逐步分析求解。

習題教學中常用的科學推理包括演繹推理和歸納推理兩類。學生通過對題目已知條件的分析、模型的建構，運用所學的物理規(guī)律進行演繹推理逐步求解得到答案。題目求解的方式方法應盡可能開放，習題的多種求解方法可以通過歸納推理進行總結，進而提煉解題思路和策略，真正促進思維的發(fā)散和方法的聚焦。習題的求解過程也是基于事實證據(jù)進行科學論證的過程。本題的求解過程如下：

根據(jù)杠桿平衡條件F1l1=F2l2，經(jīng)演繹推理求得：

F2=■=■=14 N

因為G=F2

所以m=■=■=1.4 kg

故物體的質(zhì)量為1.4 kg。

習題求解完后并不意味著問題解決的結束，還要養(yǎng)成對問題進行反思、對不同觀點進行質(zhì)疑和批判的習慣。該題中通過模型建構和科學推理逐步計算出了物體的質(zhì)量，計算過程也比較簡單，在求出物體質(zhì)量后教師可以引導學生結合實際情況進行質(zhì)疑和思考。

質(zhì)疑思考：在實際生活中，我們看到使用桿秤時往往并不是水平平衡的，因此也有“平秤”“低秤”“旺秤”之說， “旺”一點兒的意思就是秤尾適當翹起。這樣操作會導致對買賣哪一方有利？

學生可以通過建構模型進行分析。當“旺秤”時，秤砣再向桿尾移動一點才能達到水平平衡，即“平秤”狀態(tài)。故“旺秤”時所購買的物品的質(zhì)量略大于實際測出的質(zhì)量，因此“旺秤”對買家來說是有利的。由此也可知“低秤”時對賣家有利。

初中物理習題課的質(zhì)疑創(chuàng)新環(huán)節(jié)是課堂最為精彩和最動人之處，更是啟發(fā)學生思維、培養(yǎng)學生的質(zhì)疑創(chuàng)新能力、激發(fā)學生創(chuàng)造力的重要途徑。

2.3? ? 在習題教學中提升學生的科學探究能力

習題不僅僅包括日常紙筆練習的形式，還包括多樣化、開放性的設計、操作、實驗探究活動等實踐類形式，對學生科學探究能力的培育有著重要的意義。

案例3? 小孔成像的習題設計

小孔成像是光的直線傳播典型的應用之一，在這部分內(nèi)容習題設計時可以采用學生自主實驗探究的方式。

習題設計：利用紙杯、半透膜（保鮮膜）、蠟燭、火柴、牙簽等基本材料，動手設計、制作一個小孔成像儀。利用小孔成像儀探究以下幾個問題，并觀察實驗現(xiàn)象，收集記錄證據(jù)，作出解釋，和同伴交流探究成果（圖5）：

（1）蠟燭燭焰通過小孔后成像的特點是什么？

（2）物體通過小孔成倒立的像的原因是什么？能否描述小孔成像的光學原理？

（3）小孔成像的形狀與孔的形狀是否有關？

（4）實驗中有哪些不足？可以進行怎樣的優(yōu)化？

（5）實驗中還有哪些新發(fā)現(xiàn)或疑惑？請結合自己的思考提出問題，展開探究，并記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，交流表達自己的觀點。

分析：實踐類的習題能很好地培育學生的科學探究能力。該習題中學生活動與對應的科學探究能力培養(yǎng)的關系如表1所示。

學生利用身邊的器材，自己動手開展科學探究活動，經(jīng)歷問題與猜想、設計實驗、準備材料、動手實驗探究、觀察現(xiàn)象、分析解釋論證、評估交流的過程，其科學探究能力也逐步得到培育。

2.4? ? 習題教學中培育學生的科學態(tài)度與責任

初中物理習題教學中培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與責任可以從習題設計和習題教學兩個部分展開。習題設計要盡可能立足真實情境，關心社會熱點，關注科技前沿，融入傳統(tǒng)文化，積極開展跨學科實踐。習題教學上要積極弘揚核心價值理念，強化責任意識和社會擔當，認識科學本質(zhì)，培養(yǎng)科學態(tài)度，關注人和自然的可持續(xù)發(fā)展，這也是體現(xiàn)了“從生活走向物理，從物理走向社會”[4]的課程理念。

真實生活中的問題往往是復雜的，需要多個學科的知識綜合應用才能解決，初中物理習題教學中可以積極開展跨學科實踐活動，并在跨學科實踐活動中逐步培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與責任。

案例4? 跨學科實踐——簡易桿秤的設計與制作

習題設計：桿秤是我國民間常用的一種測量質(zhì)量的工具（圖6），包含著豐富的傳統(tǒng)文化，也集聚著我國勞動人民的智慧。請結合所學知識思考下列問題并完成相應的實踐探索：

（1）查閱相關資料，了解我國桿秤的發(fā)展史和制作工藝。

（2）設計一個簡易桿秤的制作方案。

（3）動手制作一個簡易桿秤，并用它來測量身邊物品的質(zhì)量。

分析：該習題中教師引導學生查閱相關資料，了解我國桿秤的發(fā)展史和制作工藝，并設計、制作一個簡易桿秤，既是物理、工程、歷史的跨學科融合，也是科學和人文的融會貫通。在培養(yǎng)學生動手能力的同時，通過了解我國桿秤的發(fā)展史和制作工藝，促進學生科學態(tài)度與責任的培育。

3? ? 結束語

初中物理習題教學中注重學生物理學科核心素養(yǎng)的培育，可以讓學生感受到物理習題來源于生活常見的真實情境。學生在解題過程中感受到了生活的樂趣、物理的實用性和物理學科的魅力，激發(fā)了學生學習物理的興趣，在發(fā)展學生物理觀念、科學思維、科學探究等素養(yǎng)的同時，也培養(yǎng)了其嚴謹、求實的科學態(tài)度。

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2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020：55.

[2]王紹剛，李建，李鴻.淺析基于深度學習的初中物理習題設計策略[J].物理教學探討，2021，39（9）：25-27.

[3]人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開發(fā)中心.義務教育教科書物理（八年級下冊）[M].北京：人民教育出版社，2012：46.

[4]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2011年版）[S]. 北京：北京師范大學出版社，2012：2.

（欄目編輯? ? 李富強）991DD1D4-41A3-4A7F-B3D8-6A2A4DBC9817