基于科學(xué)思維的高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)方案探究

章小強(qiáng)

【摘要】高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高中物理教學(xué)的重要內(nèi)容，科學(xué)思維作為高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)，對(duì)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有重要促進(jìn)作用.本文以基于科學(xué)思維方法的高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)方案探究為研究主題，分析科學(xué)思維對(duì)高中物理教學(xué)的促進(jìn)作用和大單元教學(xué)法在高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用意義，探索課前設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)方案、科學(xué)劃分高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)單元和通過教學(xué)反思及時(shí)優(yōu)化教學(xué)模式的教學(xué)策略，以期為高中物理教師的物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)提供參考.

【關(guān)鍵詞】高中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；大單元教學(xué)

1 科學(xué)思維和大單元教學(xué)法

科學(xué)思維是高中物理學(xué)科的重要核心素養(yǎng)，科學(xué)思維是指學(xué)生了解科學(xué)本質(zhì)，掌握科學(xué)規(guī)律，闡述事物之間的相互聯(lián)系和采取間接或直接概括的方式表述科學(xué)原理的素養(yǎng).科學(xué)思維的四大要素分別為模型建構(gòu)，科學(xué)推理，科學(xué)論證和質(zhì)疑創(chuàng)新.對(duì)于高中階段學(xué)生來說，科學(xué)思維主要包括學(xué)習(xí)方法，批判思維和創(chuàng)新意識(shí)三個(gè)重要內(nèi)容.

學(xué)習(xí)方法是指學(xué)生在面對(duì)新的情境或具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)時(shí)所表現(xiàn)出來的在思維認(rèn)知方面的綜合能力，包括學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)習(xí)慣，思維方式，研究路徑等.批判性思維則是指對(duì)任何事物都保持足夠的好奇心和開放性態(tài)度，具有探索精神和批判精神，對(duì)于教師或教材給出的結(jié)論敢于質(zhì)疑，能夠通過科學(xué)探索發(fā)現(xiàn)問題并解決問題.創(chuàng)新意識(shí)是指學(xué)生具備創(chuàng)新精神，愿意探索新方法解決舊問題，積極培養(yǎng)聯(lián)想思維、收斂思維、發(fā)散思維等高階思維品質(zhì)，為創(chuàng)新創(chuàng)造活動(dòng)打好思維基礎(chǔ)［1］.

大單元教學(xué)法是一種新型的“化零為整”式的教學(xué)方式，是將相關(guān)聯(lián)的知識(shí)整合到同一單元中進(jìn)行教學(xué)的創(chuàng)新方式，是課程改革背景下高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的必然要求.高中物理教師通過分析高中物理實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)用具等內(nèi)容，將使用了相同的實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)用具或采取了類似實(shí)驗(yàn)觀念的高中物理實(shí)驗(yàn)放在一起復(fù)習(xí)，一方面幫助學(xué)生更好地理解實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，減輕物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)記憶負(fù)擔(dān).另一方面幫助學(xué)生建立物理知識(shí)之間的聯(lián)系，順利形成物理知識(shí)框架，對(duì)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)提供重要推動(dòng)作用［2］.

2 科學(xué)思維方法對(duì)高中物理教學(xué)的促進(jìn)作用

2.1 深化物理觀念

科學(xué)思維對(duì)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)有重要幫助，一方面學(xué)生能將自身低階認(rèn)知能力升華為高階思維能力，從而提升利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，例如學(xué)生在發(fā)展科學(xué)思維的過程中提升聯(lián)想能力，能根據(jù)實(shí)際生活中遇到的問題抽象出物理應(yīng)用題目，從而利用所學(xué)物理知識(shí)解決實(shí)際問題.例如學(xué)生在發(fā)展科學(xué)思維的過程中提升對(duì)比分析能力，從而能夠從日常生活中的不同現(xiàn)象中識(shí)別出現(xiàn)象背后所蘊(yùn)含的物理知識(shí)，從而更深刻地理解物理知識(shí)在實(shí)際生活中的體現(xiàn)和應(yīng)用.另一方面，學(xué)生在發(fā)展科學(xué)思維后，其物理觀念會(huì)進(jìn)一步深化，學(xué)生對(duì)物理的認(rèn)識(shí)更深刻，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情［3］.

2.2 形成正確的科學(xué)態(tài)度

科學(xué)思維對(duì)學(xué)生未來的學(xué)習(xí)、生活和職業(yè)發(fā)展都有重要的助力作用，學(xué)生在培養(yǎng)科學(xué)思維的過程中，對(duì)客觀世界的物質(zhì)聯(lián)系有更深入的認(rèn)識(shí)，從而在潛移默化中形成正確的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶骄烤?另外，學(xué)生還會(huì)形成社會(huì)責(zé)任感，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生的全面發(fā)展.對(duì)學(xué)生的未來發(fā)展來說，形成正確的科學(xué)態(tài)度不僅對(duì)其大學(xué)期間的學(xué)習(xí)研究有重要的促進(jìn)作用，還能有效提升學(xué)生畢業(yè)后在職場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，從而更好地實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值.

2.3 助力學(xué)生核心素養(yǎng)形成

高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)包括物理觀念，科學(xué)思維，科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面，其中科學(xué)思維是高中物理學(xué)科四大維度核心素養(yǎng)體系中承擔(dān)承上啟下作用的關(guān)鍵思維.一方面，學(xué)生要在形成物理觀念的基礎(chǔ)上發(fā)展科學(xué)思維，另一方面，學(xué)生發(fā)展科學(xué)思維后，又會(huì)進(jìn)一步深化學(xué)生的物理觀念，促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)探究習(xí)慣，形成科學(xué)態(tài)度.所以，培養(yǎng)學(xué)生形成科學(xué)思維核心素養(yǎng)，對(duì)學(xué)生形成其他三個(gè)維度的核心素養(yǎng)具有積極的促進(jìn)作用，有利于新課改的實(shí)質(zhì)性落地.

3 大單元教學(xué)法在高中實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用意義

高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)方式的應(yīng)用可概括為三階段和九環(huán)節(jié)，三階段分別為課前階段、課上階段和課后階段.課前階段的學(xué)習(xí)任務(wù)主要由學(xué)生承擔(dān)，課前階段的包含三個(gè)環(huán)節(jié)，分別是任務(wù)清單環(huán)節(jié)、自主復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)、小組合作環(huán)節(jié)，即：學(xué)生提前預(yù)知教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容復(fù)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并通過小組合作的方式解決一部分問題；課中階段主要由教師引導(dǎo)學(xué)生開展，課中階段包含三環(huán)節(jié)，分別為成果交流環(huán)節(jié)、總結(jié)歸納環(huán)節(jié)和達(dá)標(biāo)檢測(cè)環(huán)節(jié)，即教師引導(dǎo)學(xué)生通過班級(jí)交流和教師歸納總結(jié)幫助學(xué)生查缺補(bǔ)漏，以比較高的效率完成高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)；課后階段的學(xué)習(xí)任務(wù)主要由學(xué)生承擔(dān)，課后階段包括三個(gè)環(huán)節(jié)，分別為糾錯(cuò)夯實(shí)環(huán)節(jié)、鞏固提升環(huán)節(jié)和實(shí)戰(zhàn)測(cè)試環(huán)節(jié)，即教師根據(jù)教學(xué)具體情況為學(xué)生設(shè)計(jì)課后作業(yè)，學(xué)生及時(shí)復(fù)習(xí)鞏固課程內(nèi)容并完成課后作業(yè).

4 基于科學(xué)思維方法的高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)策略

4.1 課前設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)方案

物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)要求高中物理教師分析高中物理所學(xué)習(xí)的所有物理實(shí)驗(yàn)，找出不同物理實(shí)驗(yàn)之間的共同點(diǎn)，設(shè)計(jì)科學(xué)合理的物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元主題，提升物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)的連貫性和整體性.一方面，高中物理教師要明確重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)和非重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，優(yōu)先以重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)內(nèi)容作為物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元主題，幫助學(xué)生明確復(fù)習(xí)重點(diǎn)和提升物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)效率；另一方面，高中物理教師要科學(xué)劃分高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)單元，既要保證物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)單元最大限度地涵蓋所要復(fù)習(xí)的物理實(shí)驗(yàn).

高中物理教師在設(shè)計(jì)教學(xué)方案時(shí)，還應(yīng)關(guān)注教學(xué)內(nèi)容.物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有很大不同，一方面物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求教師詳細(xì)講解相關(guān)知識(shí)并指導(dǎo)學(xué)生演繹實(shí)驗(yàn)過程，物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)則要求教師找準(zhǔn)教學(xué)重點(diǎn)，以啟發(fā)學(xué)生思維和培養(yǎng)學(xué)生形成科學(xué)思維為教學(xué)目標(biāo)；另一方面物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般用時(shí)較長(zhǎng)，而物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)的教學(xué)時(shí)間比較緊張，一般來說一節(jié)課復(fù)習(xí)一個(gè)主題的物理實(shí)驗(yàn)，而同一主題的物理實(shí)驗(yàn)大概包括5個(gè)以上的物理實(shí)驗(yàn).由于大單元教學(xué)是新興教學(xué)方法，且將大單元教學(xué)應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)的公開案例不多，高中物理教師大多對(duì)此經(jīng)驗(yàn)不足，所以筆者建議此時(shí)充分發(fā)揮物理學(xué)科教學(xué)研究小組的作用，集全校高中物理教師之力，研究教學(xué)方法，設(shè)計(jì)可推廣的教學(xué)方案，為本校高中物理教師開展物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)提供科學(xué)指導(dǎo)，提升物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化［4］.

4.2 科學(xué)劃分高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)單元

在基于科學(xué)思維的高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)實(shí)施過程中，如何提升教學(xué)效率，減少?gòu)?fù)習(xí)課時(shí)是一線高中物理教師面臨的主要問題，而有效解決上述問題的關(guān)鍵舉措便是科學(xué)劃分高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)單元.高中物理教師可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)觀念、實(shí)驗(yàn)用具等劃分高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)單元，以實(shí)驗(yàn)方法為例，高中物理教師可以將高中物理實(shí)驗(yàn)劃分為描跡法、轉(zhuǎn)換法、外推法、控制變量法、等效法、放大法、圖象法等單元.

例如 以描跡法為例，教師可以以描跡方法為主題開展高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué).例如，單擺振動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，需要在漏斗中填裝細(xì)沙，隨著漏斗的擺動(dòng)，漏斗中的細(xì)沙灑落在硬紙板上，學(xué)生觀察硬紙板上細(xì)沙的灑落痕跡便可了解單擺振動(dòng)曲線.例如自由落體實(shí)驗(yàn)中，在小球自由落體的過程中，閃光相機(jī)能記錄小球的位置，學(xué)生利用閃光相機(jī)的快門時(shí)間和小球墜落位置計(jì)算小球的自由落體情況，學(xué)生通過觀察小球墜落的圖片可更直觀地感受小球的下落過程，從而更真切地體會(huì)自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì).又如，能量守恒實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生利用復(fù)寫紙記錄小球的落點(diǎn)位置.除了高中物理實(shí)驗(yàn)所涉及的描跡方法，教師還可以通過為學(xué)生拓展教學(xué)內(nèi)容的方式補(bǔ)充其他描跡法，幫助學(xué)生擴(kuò)充知識(shí)量并提升課堂趣味性，例如教師可以為學(xué)生補(bǔ)充利用X射線機(jī)、超聲監(jiān)測(cè)儀器等將物體或人體內(nèi)部相關(guān)信息表現(xiàn)出來的方法.教師在補(bǔ)充額外知識(shí)時(shí)，一方面要控制拓展內(nèi)容的難度和深度，教學(xué)事例要與學(xué)生實(shí)際生活相接近或易于學(xué)生理解；另一方面由于拓展性內(nèi)容不在考試范圍內(nèi)，所以教師在選擇拓展內(nèi)容時(shí)要兼具趣味性和啟發(fā)性，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)遷移能力.

例如 以外推法為例，教師可以外推法為主題開展高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)，外推法是一種假設(shè)推理方法，是指將某個(gè)連續(xù)變化的物理量外推到一個(gè)假想的極限，使題目隱含條件和矛盾快速暴露出來.例如伽利略自由落體研究中，伽利略并非一開始就研究物體的自由落體運(yùn)動(dòng)，而是先研究物體在光滑斜面上的運(yùn)動(dòng)，然后逐漸增加斜面坡度，由斜面運(yùn)動(dòng)外推至無斜面的自由落體運(yùn)動(dòng).例如把地球視為巨大拱橋外推到近地人造地球衛(wèi)星的情形.學(xué)生掌握外推法后，不僅能提升對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的理解，還能利用外推法提升解題效率，從而提升物理成績(jī).教師在講解物理實(shí)驗(yàn)方法時(shí)，不僅要為學(xué)生講解該物理實(shí)驗(yàn)方法的來源和巧妙作用，還要與物理學(xué)習(xí)相聯(lián)系，提升學(xué)生的科學(xué)思維，從而令學(xué)生在面對(duì)物理難題時(shí)采取與物理實(shí)驗(yàn)方法相同的解題方法快速找出題目隱含條件和矛盾，從而快速解題.

4.3 通過教學(xué)反思及時(shí)優(yōu)化教學(xué)模式

基于科學(xué)思維的高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)是一種比較新穎的教學(xué)方式，教師教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足，所以教師要及時(shí)通過教學(xué)反思來優(yōu)化教學(xué)模式.教師可以通過開展微課教學(xué)收集學(xué)生意見和利用測(cè)試檢驗(yàn)教學(xué)效果的方式完成教學(xué)反思.首先，教師開展微格教學(xué)，記錄自己的教學(xué)過程，課后仔細(xì)觀看教學(xué)過程錄像，自我反省教學(xué)過程存在的不足并思考優(yōu)化提升策略，不斷提升開展高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)的能力，教師還可以邀請(qǐng)同事對(duì)自己的教學(xué)視頻給出專業(yè)評(píng)價(jià)和建議.其次，教師可以收集學(xué)生意見，詢問學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，要求學(xué)生給予最真實(shí)的反饋，教師根據(jù)學(xué)生意見不斷改進(jìn)，不斷提升教學(xué)質(zhì)量.最后，教師應(yīng)該利用測(cè)試檢驗(yàn)教學(xué)效果，對(duì)于高中學(xué)段的學(xué)生來說，在高考中取得好成績(jī)是最緊迫的訴求，所以教師在培養(yǎng)學(xué)生核心思維的同時(shí)，應(yīng)該關(guān)注學(xué)生的物理分?jǐn)?shù)，提升學(xué)生在高考中的競(jìng)爭(zhēng)力.教師可以在學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)之前完成與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的測(cè)試，記錄學(xué)生的成績(jī)，然后在學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)后，再要求學(xué)生完成難度相仿、題型類似的測(cè)試，記錄學(xué)生的成績(jī)，根據(jù)成績(jī)判斷學(xué)生的物理知識(shí)水平是否得到有效提升［5］.

5 結(jié)語

科學(xué)思維是新課改要求高中物理教師在教學(xué)中必須要培養(yǎng)學(xué)生形成的重要思維，對(duì)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)和未來發(fā)展都有重要意義.大單元教學(xué)法是將具有共同點(diǎn)的教學(xué)內(nèi)容放在一起學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生提升對(duì)比思維、遷移思維和聯(lián)想思維等優(yōu)秀思維品質(zhì)，為學(xué)生提供“由零到整”的學(xué)習(xí)體驗(yàn).高中物理教師在科學(xué)思維培養(yǎng)要求的指導(dǎo)下，利用大單元教學(xué)法開展高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)，對(duì)提升高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果有重要意義.

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