核心素養(yǎng)視域下的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)

■青島市即墨區(qū)實(shí)驗(yàn)高級(jí)中學(xué) 江 輝

傳統(tǒng)教學(xué)觀念與教學(xué)方式無(wú)法滿足高中教學(xué)改革的要求，提升教學(xué)高度、豐富教學(xué)內(nèi)涵是高中物理教師應(yīng)著重研究的問(wèn)題。在我國(guó)人才培養(yǎng)戰(zhàn)略下，著重發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)是非常有必要的。高中物理教師要綜合國(guó)家教育要求、學(xué)校教學(xué)要求為學(xué)生量身定制教學(xué)方案，為培養(yǎng)其物理觀念、物理思維，升華其物理學(xué)科情感做好準(zhǔn)備。教學(xué)改革不斷推進(jìn)的過(guò)程中，高中物理教學(xué)目標(biāo)也趨于多樣化。只有培養(yǎng)高中生基本物理觀念、良好科學(xué)思維以及正確的科學(xué)態(tài)度，才可以滿足核心素養(yǎng)對(duì)高中物理教學(xué)的基本要求。本文中，筆者從核心素養(yǎng)的角度出發(fā)，詳細(xì)論述了當(dāng)下高中物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)的具體情況，并提出幾點(diǎn)教學(xué)建議，以供參考。

一、高中物理核心素養(yǎng)教學(xué)概述

核心素養(yǎng)強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)觀念、人文文化、自主能力，使學(xué)生學(xué)會(huì)透過(guò)物理事物的表面現(xiàn)象探究其本質(zhì)以及其運(yùn)動(dòng)發(fā)展規(guī)律。高中物理核心素養(yǎng)主要包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容：第一，物理基本觀念，如物質(zhì)觀、時(shí)空觀、運(yùn)動(dòng)觀、價(jià)值觀等。第二，科學(xué)探究方法，比如提出問(wèn)題的方法、假設(shè)方法、科學(xué)求證方法、科學(xué)創(chuàng)新方法等。第三，良好科學(xué)思維，如理性思維、邏輯思維、抽象思維、類比思維等。第四，正確科學(xué)態(tài)度，如正確認(rèn)識(shí)物理問(wèn)題的態(tài)度、健康的情感、科學(xué)的行為方式等。在高中物理教學(xué)中融入核心素養(yǎng)教學(xué)，可以解決傳統(tǒng)物理教學(xué)遺留下的教學(xué)問(wèn)題，對(duì)提升學(xué)生的理論能力、實(shí)踐能力、反思能力有著積極作用。然而，受教師教學(xué)觀念落后、教學(xué)方法單一、教學(xué)思維遲鈍等方面原因的影響，核心素養(yǎng)的滲透培養(yǎng)效果不如預(yù)期，仍需要教師在教學(xué)實(shí)踐中求索高效教學(xué)方法。

二、高中物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)路徑

（一）情境教學(xué)深化體驗(yàn)，形成物理基本觀念

1.創(chuàng)設(shè)生活情境，培養(yǎng)物理運(yùn)動(dòng)觀念

物理這一門學(xué)科和與生活息息相關(guān)，許多物理規(guī)律都是由生活實(shí)踐總結(jié)而來(lái)的。為了提高高中物理課堂教學(xué)效率，高中物理教學(xué)不能脫離生活實(shí)際，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，教師要考慮到物理概念、原理、公式、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與生活中的緊密聯(lián)系，結(jié)合具體內(nèi)容設(shè)計(jì)教學(xué)情境，讓學(xué)生在直觀體驗(yàn)的過(guò)程中科學(xué)認(rèn)識(shí)物理，進(jìn)而更好地理解物理知識(shí)、深入掌握物理內(nèi)容，為物理綜合素養(yǎng)的提高打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，在生活情境中提出具體問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生的積極思考，使其在聯(lián)想、對(duì)比、分析、歸納的過(guò)程中抽象出物理規(guī)律，使其以科學(xué)的態(tài)度對(duì)待現(xiàn)實(shí)生活，促進(jìn)其物理運(yùn)動(dòng)觀念的形成。

比如，在人教版高一物理必修第一冊(cè)“時(shí)間 位移”一課的教學(xué)中，教師使用多媒體課件展示汽車在公路行駛的照片，設(shè)計(jì)生活情境：“汽車在某站停留了10分鐘，從12點(diǎn)50分開(kāi)出，這兩個(gè)時(shí)間是同一個(gè)意思嗎？”由生活中常見(jiàn)的停車問(wèn)題引入“時(shí)刻”與“一段時(shí)間”的區(qū)別，讓學(xué)生理解瞬時(shí)的概念。接著，出示某人自駕游的動(dòng)態(tài)圖，讓學(xué)生觀察某人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中位置的變化，并提出問(wèn)題：“他一共行駛了多少千米？”“他從出發(fā)點(diǎn)到終點(diǎn)的距離是多少？”“上述兩個(gè)問(wèn)題的答案一致嗎？”由生活中的駕駛問(wèn)題引發(fā)學(xué)生對(duì)“路程”“位移”的思考，使其從物理的角度看待問(wèn)題，學(xué)會(huì)區(qū)分“物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度”與“從初位置指向末位置的一個(gè)有向線段”。接著，在情境中提出問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生的對(duì)比探究：“時(shí)間和時(shí)刻有什么關(guān)系？”“第3秒末是第4秒初，這種說(shuō)法對(duì)嗎？”“路程與位移有什么關(guān)系？”通過(guò)創(chuàng)設(shè)生活情境降低高中物理的學(xué)習(xí)難度，讓學(xué)生主動(dòng)參與到物理概念學(xué)習(xí)中，使其在獨(dú)立思考、與教師對(duì)話時(shí)深刻理解相關(guān)知識(shí)，形成良好的物理運(yùn)動(dòng)觀念。

2.創(chuàng)設(shè)微課情境，培養(yǎng)物理時(shí)空觀念

微課是信息時(shí)代下的新型產(chǎn)物，在教育領(lǐng)域應(yīng)用的范圍越來(lái)越廣，而且取得了較好的效果，把物理教學(xué)和微課有效整合起來(lái)能激發(fā)學(xué)生濃厚的物理學(xué)習(xí)興趣、實(shí)現(xiàn)教學(xué)從抽象到具體的轉(zhuǎn)化。時(shí)間和空間是物理學(xué)的基本概念，其定性定義、定量定義等內(nèi)容較為抽象，很多高中生在學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容時(shí)存在困難，無(wú)法真正理解相關(guān)知識(shí)，難以形成良好的時(shí)空觀念。目前的教學(xué)科技發(fā)展迅速，教師要注意發(fā)揮信息化教學(xué)科技的作用，運(yùn)用微課模擬相關(guān)情境，在模擬演繹的過(guò)程中讓學(xué)生理解相關(guān)概念，實(shí)現(xiàn)對(duì)其物理時(shí)空觀念的培養(yǎng)。

比如，在人教版高一物理必修第一冊(cè)“速度變化快慢的描述——加速度”一課的教學(xué)中，課前分析本課關(guān)于加速度概念、速度改變量、矢量改變快慢的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)微課情境：“質(zhì)量為2.0千克的物體在10牛頓的外力水平作用下以1m/s2的加速度運(yùn)動(dòng)，10秒后撤去外力，經(jīng)過(guò)10秒物體運(yùn)動(dòng)的總位移是多少？”很多學(xué)生在微課情境下盲目代入公式，如f=F-ma=8N、v末=at=10m/s等，經(jīng)過(guò)一番復(fù)雜的計(jì)算得出總位移為-100m，這顯然不符合題意。情境中，教師要對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行深入剖析，講解相關(guān)物理公 式：（1）vt=v0+at；（2）vt-v0=2as，（3）Ft=mv2-mv1，同時(shí)滲透時(shí)空觀教學(xué)，讓學(xué)生理解什么是描述速度隨時(shí)間變化的公式，什么是速度隨空間變化的公式。在微課情境的作用下，學(xué)生能意識(shí)到時(shí)間求速度、空間求速度的差異，并選擇合適的公式求解速度、位移等答案。這時(shí)，學(xué)生學(xué)會(huì)從時(shí)空觀的角度思考物理問(wèn)題，物理科學(xué)意識(shí)也隨之增強(qiáng)。

（二）打造合作實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，提升科學(xué)探究能力

1.演示實(shí)驗(yàn)流程，提升觀察分析能力

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)的主要構(gòu)成部分，也是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是思維、實(shí)踐操作能力的主要教學(xué)路徑。然而，受教學(xué)器材、教學(xué)時(shí)間的限制，很多教師草草講解實(shí)驗(yàn)流程，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)具體試驗(yàn)內(nèi)容、試驗(yàn)原理、試驗(yàn)內(nèi)涵的認(rèn)知不深刻，阻礙了其科學(xué)探究能力的生成。教師必須優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，預(yù)留出充分的時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)演示教學(xué)。同時(shí)，要確定試驗(yàn)操作的具體環(huán)節(jié)，預(yù)設(shè)相關(guān)問(wèn)題，通過(guò)點(diǎn)名提問(wèn)提高其注意力，使其全神貫注觀察、分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，養(yǎng)成其客觀觀察、理性分析的能力。

比如，在人教版高一物理必修第一冊(cè)“試驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”一課的教學(xué)中，為了使學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用已知知識(shí)處理紙帶、學(xué)會(huì)求各點(diǎn)瞬時(shí)速度，教師提前準(zhǔn)備好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、低壓交流電源、導(dǎo)線、紙帶、帶滑輪的長(zhǎng)木板、小車、鉤碼等實(shí)驗(yàn)儀器。演示各環(huán)節(jié)的具體操作：（1）將各實(shí)驗(yàn)器材固定在具體的位置上，使紙帶、小車、拉線和定滑輪在一條直線上。（2）使用100g的鉤碼牽引小車，在小車后安裝紙帶。（3）開(kāi)啟電源，等打點(diǎn)計(jì)時(shí)器穩(wěn)定工作后釋放小車，同時(shí)另一只手在定滑輪端接住小車。（4）取下紙帶，根據(jù)所用鉤碼質(zhì)量為紙帶編號(hào)，將數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)到表格當(dāng)中。（5）更換不同克重的鉤碼，按照測(cè)得數(shù)據(jù)繪制v-t圖像。演示時(shí)，注意提出問(wèn)題：“為什么要舍掉紙帶開(kāi)頭過(guò)于密集的點(diǎn)？”“為什么要讓小車與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶保持平行？”“操作中還要注意哪些問(wèn)題？”在教師演示、學(xué)生觀察的過(guò)程中讓其形成科學(xué)探究的意識(shí)，使其能分清具體操作的前后順序，明確操作注意事項(xiàng)，掌握基本的物理實(shí)驗(yàn)技能。

2.組織合作實(shí)驗(yàn)，提升實(shí)踐操作能力

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一方法，也是提升學(xué)生獨(dú)立操作能力的主要方式。核心素養(yǎng)下的高中物理教學(xué)重視對(duì)合作試驗(yàn)的組織與管理，教師科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程，并安排學(xué)生按照具體步驟進(jìn)行操作，提升其實(shí)踐操作能力。實(shí)驗(yàn)中，教師還要做好引導(dǎo)工作，組織小組內(nèi)學(xué)生積極交流自己的看法，讓所有學(xué)生都嘗試運(yùn)用物理實(shí)驗(yàn)器具進(jìn)行實(shí)踐探究，使其掌握基本的器具操作方法，促進(jìn)其實(shí)踐能力的生成與提高。

比如，在人教版高一物理必修第一冊(cè)“實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”一課的教學(xué)中，課前引領(lǐng)學(xué)生回顧基本的知識(shí)點(diǎn)和類似實(shí)驗(yàn)，以小組為單位布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)——研究影響物體加速度的因素。組織學(xué)生圍繞實(shí)驗(yàn)任務(wù)進(jìn)行討論，讓其結(jié)合任務(wù)內(nèi)容提出問(wèn)題、做出假設(shè)，制定出行之有效的實(shí)驗(yàn)探究方案，并確定好實(shí)驗(yàn)所需器材。合作實(shí)驗(yàn)中，由學(xué)生根據(jù)討論情況向教師申請(qǐng)實(shí)驗(yàn)用具，如小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源等，完全由其自主選擇器具，教師不參與。之后，由學(xué)生提出假設(shè)：（1）加速度與力可能成正比。保持物體的質(zhì)量不變，為物體施加不同程度的力，在實(shí)驗(yàn)中探究加速度與力的關(guān)系。（2）加速度與物體的質(zhì)量可能成正比。保證物體所受力相同，測(cè)量不同質(zhì)量物體在該力的作用下的加速度。確定實(shí)驗(yàn)思路后，由學(xué)生細(xì)化實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄到筆記本上，根據(jù)數(shù)據(jù)繪制坐標(biāo)圖，完成對(duì)影響加速度原因探究的實(shí)驗(yàn)。完全由學(xué)生做主確定實(shí)驗(yàn)方向、實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，可以使學(xué)生的獨(dú)立探究能力、實(shí)踐操作能力得到極大程度的提升。

（三）深度推理明確思路，發(fā)展科學(xué)探究思維

1.進(jìn)行問(wèn)題教學(xué)，發(fā)展物理邏輯思維

物理是一門邏輯性比較強(qiáng)的學(xué)科，學(xué)生必須以科學(xué)的思維路徑思考問(wèn)題，才能得到問(wèn)題的答案。然而，實(shí)際教學(xué)中，很多學(xué)生的思維廣度有余而深度不足，沒(méi)有養(yǎng)成根據(jù)某一線索深度思考、深度挖掘、深度探究的思維習(xí)慣，學(xué)習(xí)效果差。針對(duì)這一問(wèn)題，教師要在備課時(shí)做好問(wèn)題設(shè)計(jì)工作，分別就導(dǎo)入階段、深入講解階段、練習(xí)階段、反思階段的教學(xué)需求設(shè)置簡(jiǎn)單、中等、困難的題目，以提問(wèn)的方式引導(dǎo)其邏輯推理，從而培養(yǎng)其物理邏輯思維。

比如，在人教版高一物理必修第二冊(cè)“運(yùn)動(dòng)的合成與分解”一課的教學(xué)中，教師以預(yù)設(shè)問(wèn)題為開(kāi)始，以具體問(wèn)題為線索引導(dǎo)學(xué)生對(duì)相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的質(zhì)疑與思考，使其正確認(rèn)識(shí)合運(yùn)動(dòng)、分運(yùn)動(dòng)，提升其自主構(gòu)建、理性認(rèn)知的思維能力。初始階段，播放拋體運(yùn)動(dòng)、渡河問(wèn)題兩個(gè)問(wèn)題，在設(shè)疑的過(guò)程中進(jìn)行激趣教學(xué)，在調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的同時(shí)使其對(duì)合運(yùn)動(dòng)、分運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生研究興趣。引入運(yùn)動(dòng)的合成與分解課題內(nèi)容，提出問(wèn)題：“研究曲線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題能不能用一維坐標(biāo)軸？如果不能，需使用怎樣的坐標(biāo)軸研究曲線運(yùn)動(dòng)？”“什么是合運(yùn)動(dòng)？它與分運(yùn)動(dòng)有什么關(guān)系？”同時(shí)，將力的合成與分解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)引入課堂，讓學(xué)生進(jìn)行類比分析，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行深入討論。在類比思想的引導(dǎo)下，學(xué)生對(duì)共線運(yùn)動(dòng)、反向運(yùn)動(dòng)等內(nèi)容進(jìn)行深刻思考，養(yǎng)成從一維到二維思考的思維習(xí)慣。

2.引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)，發(fā)展理性探究思維

基于核心素養(yǎng)的高中物理教學(xué)要圍繞著培養(yǎng)高中學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力而展開(kāi)。對(duì)此，教師要設(shè)計(jì)好引導(dǎo)環(huán)節(jié)與自主探究環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，搭建脈絡(luò)清晰、邏輯性強(qiáng)的教學(xué)結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生按部就班地對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行自主探究，實(shí)現(xiàn)對(duì)其理性探究思維的培養(yǎng)。期間，教師可借助多媒體課件、微課視頻、思維導(dǎo)圖等輔助教學(xué)工具引導(dǎo)學(xué)生思考，使其從物理知識(shí)的角度出發(fā)分析物理現(xiàn)象，增強(qiáng)教學(xué)效果。

比如，在人教版高一物理必修第二冊(cè)“圓周運(yùn)動(dòng)”一課的教學(xué)中，教師使用微課視頻播放水流星實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并在微課中預(yù)設(shè)問(wèn)題：（1）水流星有怎樣的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)？（2）你能由此想到哪些事物？在引入自行車運(yùn)動(dòng)實(shí)例的過(guò)程中引入“圓周遠(yuǎn)動(dòng)”這一課程主題，讓學(xué)生對(duì)以上內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，歸納出圓周運(yùn)動(dòng)的概念。使用多媒體課件引入快慢描繪方式，讓學(xué)生結(jié)合教師的具體講解、教科書(shū)的相關(guān)內(nèi)容對(duì)線速度v=△S/△t的探究，讓其學(xué)會(huì)以科學(xué)的方法區(qū)分線速度的平均值以及瞬時(shí)值。在學(xué)生完成對(duì)線速度的概念的深入探究后，教師引導(dǎo)其對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)的定義進(jìn)行分析，并組織其對(duì)勻速圓周的特點(diǎn)、角速度等內(nèi)容的深入探究。這時(shí)，學(xué)生聯(lián)想快慢描繪方式推理角速度、轉(zhuǎn)速、周期等概念，在自學(xué)過(guò)程中理性思考、邏輯分析能力得到了增強(qiáng)。

（四）實(shí)踐練習(xí)升華情感，培養(yǎng)正確科學(xué)態(tài)度

受高考?jí)毫Φ挠绊?，傳統(tǒng)的高中物理教學(xué)只圍繞著考點(diǎn)展開(kāi)概念教學(xué)與題目教學(xué)，學(xué)生深陷死記硬背的學(xué)習(xí)誤區(qū)與題海陷阱當(dāng)中，身心俱疲，難以對(duì)物理學(xué)科形成深刻的情感。教學(xué)改革下，教師要響應(yīng)生本教育的教學(xué)要求，為學(xué)生搭建實(shí)踐體驗(yàn)平臺(tái)，使其在實(shí)踐練習(xí)、實(shí)踐活動(dòng)中感悟高中物理的作用，學(xué)會(huì)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，從而培養(yǎng)其正確的物理科學(xué)態(tài)度。

比如，在人教版高一物理必修第二冊(cè)“萬(wàn)有引力定律”一課的教學(xué)中，結(jié)合學(xué)生的探究興趣，教師組織“建構(gòu)地球圓軌道衛(wèi)星模型”實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，并提出具體問(wèn)題：“正常運(yùn)行的地球圓軌道衛(wèi)星在空中是否會(huì)相撞？”“衛(wèi)星繞地球做圓周遠(yuǎn)動(dòng)，對(duì)衛(wèi)星的軌道平面是否存在約束？”“能否發(fā)射一顆始終圍繞著我們家鄉(xiāng)上方運(yùn)行的衛(wèi)星？”提出多種問(wèn)題讓學(xué)生對(duì)實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行討論、驗(yàn)算與試驗(yàn)，讓其在構(gòu)建模型、模擬運(yùn)轉(zhuǎn)、總結(jié)分析的過(guò)程中感受物理知識(shí)的具體作用，產(chǎn)生對(duì)物理這一學(xué)科的崇敬感?；顒?dòng)臨近收尾階段，教師讓學(xué)生在課上表達(dá)感想，使其反思實(shí)踐中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，總結(jié)實(shí)踐的優(yōu)劣，在反思與總結(jié)的過(guò)程中樹(shù)立嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度。

綜上所述，核心素養(yǎng)背景下的高中物理教學(xué)對(duì)培養(yǎng)復(fù)合型物理人才有著重要意義。教師要做好物理教學(xué)的深度研究與創(chuàng)新設(shè)計(jì)，從教學(xué)方法創(chuàng)新、教學(xué)資源整合等角度出發(fā)均衡理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)，使學(xué)生接觸更多元的物理學(xué)習(xí)資源。同時(shí)，教師還要做好情感教育教學(xué)設(shè)計(jì)，在課上滲透物理思想、人文思想，在培養(yǎng)學(xué)生理性認(rèn)知思維的同時(shí)，深化其物理人文情感。