立足核心素養(yǎng) 讓高中物理課程教學更有意義

文/祁全禮

引 言

高中物理學科核心素養(yǎng)包含物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態(tài)度與責任這幾個方面的內容[1]，但不同情境下，這些不同的方面能夠相互作用，相互滲透。在培養(yǎng)學生的物理觀念時，教師可以設法加入實驗探究，這不僅可以完善學生的知識體系，還打破了培養(yǎng)學生單一核心素養(yǎng)培養(yǎng)的僵局。教師在明確核心素養(yǎng)內涵的基礎上，對教學過程進行審視，分析現(xiàn)階段教學存在的問題，并以核心素養(yǎng)的落實打破物理課堂對學生的束縛，讓學生主動探究、合作學習、大膽假設、認真推理、構建模型，都有助于學生應用專業(yè)物理思維思考問題，靈活解決問題。

一、把握物理本質，培養(yǎng)學生科學態(tài)度

就現(xiàn)階段的高中物理課程教學改革來說，其基本是圍繞培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)展開。教師在教學中要抓住物理學科的教育本質是育人，在此基礎上，讀懂學生，了解學生的學習需要，并使學生的綜合能力得到不斷發(fā)展。因為物理是一門自然科學領域的基礎課程，所以學生在學習過程中要親身經歷物理概念的形成，物理定理的產生，這會為學生科學態(tài)度的培養(yǎng)與責任意識的形成奠定基礎[2]。與此同時，學生學習物理知識，探索物理規(guī)律的本質，需要具備一定的科學態(tài)度，這也是科學素質與品質的體現(xiàn)。學生在掌握物理知識后，可能會遺忘，但科學的態(tài)度會伴隨學生一生。從這一點出發(fā)，教師要緊緊把握物理教育的本質，利用物理史、學生實驗、課后習題等，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度。

例如，“曲線運動”與學生之前所學的勻速運動或勻加速運動不同，是一種變速運動，學生在理解概念時需要借助物理實驗現(xiàn)象的輔助。因此，教師在教學之初，就可以播放視頻，讓學生看到不同的曲線運動，并詢問學生：“這和我們之前學過的直線運動一樣嗎？”學生認真觀察視頻中不同時刻物體的速度與方向變化，能夠意識到物體在某點的瞬時速度和方向都會發(fā)生改變。這時，教師可以用教具給學生演示物理實驗，讓學生觀察曲線運動在運動時所有的合外力與初速度是否在同一條直線上，學生也可以模仿教師的演示實驗利用學具開展實驗探究活動。經過教師形象化的展示與學生的探究，學生能夠從直線運動中類比出曲線運動的條件，形成一定的實驗能力與分析歸納能力，以實事求是的實驗探究得出正確的結論，形成探究物理問題時的科學態(tài)度與科學素養(yǎng)。

二、調整教學方式，發(fā)展學生物理觀念

教師在教學中要提高學生運用知識的能力，在課堂上給學生布置明確的學習任務，使學生在明確的學習目標引領下不斷學習知識，鍛煉思維能力。為了強化學生的學習能力，讓學生形成一定的理性思維，教師在教學中要把發(fā)展學生的物理觀念、培養(yǎng)學生解決問題的能力作為重點，深入解讀物理知識間的內在聯(lián)系，減少學生在理解上的困難。這可以讓學生在學習過程中減少對知識的記憶，使學生完成從機械記憶到靈活應用的轉變。這是學生形成完整物理知識框架的基礎，也是學生物理觀念形成、物理思維形成的重要體現(xiàn)[3]。

以“重力與彈力”為例，教師在教學之初可以通過重力的實例引出重力的分析，鼓勵學生分析重力的施力物體與受力物體，并進一步鼓勵學生通過探究實驗分析重力的大小與方向。在學生理解重力的概念之后，教師可以通過提出問題的方式激活學生的思維，讓學生運用物理思維去解決問題，讓學生觀察并寫下重力G 和質量m 之間的關系。從理解、分析概念，到應用概念去分析物理實驗現(xiàn)象，在現(xiàn)象中總結重力和質量的關系，學生需要不斷經歷思考、提出假設并驗證，教師的恰當指導能讓學生的學習從具象到抽象，加深學生對重力的理解。

三、采取分層教學，開發(fā)學生不同潛力

物理教學要啟發(fā)學生，給學生的思維發(fā)展提供不同的渠道，而不是禁錮學生的思維，這體現(xiàn)了《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》提出的“不同的學生取得不同程度的進步”的理念。教師在教學時不能禁錮教學思維，要明確學生在課堂上可以自主參與物理學習，為培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)創(chuàng)造條件。教師培養(yǎng)學生的物理觀念、鍛煉學生的物理思維方式，目的就是讓學生掌握更多學習方法。但學生之間存在差異，如興趣、認知情況、學習能力等。分層教學的方法可以實現(xiàn)以核心素養(yǎng)為導向的分層任務設計。教師根據學生學習興趣或認知情況，設計針對性較強的課堂，不僅能夠吸引學生積極參與，還能開發(fā)學生多方面的潛力。教師尊重學生的思維方式，培養(yǎng)學生對知識的遷移和應用能力，給學生更多的思考和表達的自由，能使學生在愉悅氛圍的帶動下建立學習信心，深入學習物理知識。

例如，在講解機械能守恒的習題時，教師將其與圓周運動進行了結合，在課堂上給學生設計了兩個不同的問題，其中一個問題為基礎題，另一個為變式訓練題目。題目一：將圓球用繩子懸掛起來，擺長為p，最大偏角為θ，在忽略阻力的情況下，求圓球運動到最低位置時的速度。學生在解決基礎問題時可以根據物理公式建立模型，在分析和探究中得出答案。教師也要給予適當的引導，幫助學生加深對機械能守恒定律的印象。題目二：把一根長為L的繩子的一端固定在O點，在繩子的另一端終點系圓球A，在O點的下方有一個釘子B，當圓球由水平位置靜止釋放后，圓球運動到最低點時繩子碰到釘子，此時，圓球開始以釘子為圓心做圓周運動，繩子最高能經過O、B之間的連線，求該釘子B點的位置。題目進行了變式后，能夠突破物理問題的表面，讓學生在分析問題時認識到問題的本質，并采取正確的解決方法。設計這樣的基礎問題和變式訓練題，可以滿足學生的學習需要。學生即使暫時不能解決變式問題，也能在解決基礎問題的過程中獲得學習自信。這為學生不斷接近并觸碰物理問題的本質奠定了基礎，在開闊學生視野的同時，不斷開發(fā)學生的潛力。

四、構建物理模型，提高學生推理能力

物理學科的知識特點，要求學生在學習時具備一定的推理能力與探究能力。教師在課堂教學中要根據學生思考的過程、整合信息的過程、類比分析的過程，把學生具象的思維抽象化，讓學生從分析事物的表象入手，分析事物的本質，這對學生理解物理概念，構建物理知識網有重要作用[4]。教師要循序漸進地培養(yǎng)學生的物理學習能力，在遇到實際問題后要指導學生從中抽象出本質的具體方法，順利構建物理模型。在建立物理模型之后，學生可以根據具體問題靈活選擇推理方法。

以牛頓第二定律為例，其題目中出現(xiàn)不同木塊質量、水平恒力、勻加速運動等因素，要求學生求其中一個木塊對相鄰木塊的作用力大小，看起來是非常復雜的問題。但是，在抓住本質后，學生就可以把整體當作研究對象，而不是將其分成一個一個小木塊去求力，這樣解決問題不僅省時省力，還能保證正確率。然而，這需要學生根據題目靈活構建牛頓第二定律的模型，非常考查學生的分析與推理能力。教師在教學中可以通過分析解題過程，了解學生的思維方式，并給出具體的引導，讓學生在脫離教師的“腳手架”之后仍舊可以獨立思考問題、構建物理模型，并通過嚴謹的推理過程解決問題。

以高中階段學生比較常見的彈簧問題為例，其中的彈簧模型需要學生熟練掌握。在題目“以自由落體下降的圓球在一段時間后，觸碰到了彈簧，且持續(xù)下降直至將彈簧壓到最短，求圓球在觸碰彈簧時的加速度，以及將彈簧壓縮至最短的加速度”的解答中，學生需要先構建彈簧模型。在圓球接觸到彈簧時，很多學生能夠得出此時的加速度。教師可根據學生所說的“加速度方向向下，加速度a 的大小等于g”，引導學生繼續(xù)完善模型。根據簡諧振動的對稱性，教師可提出問題引導學生思考：“在彈簧被圓球壓縮至最短時，它的加速度大小有變化嗎？請注意，此時圓球的加速度不等于0?！痹诮處煹奶崾九c引導中，學生即使需要反復分析，也能夠在推理中給出科學嚴謹的證據，這既體現(xiàn)了學生學習物理過程中認真的科學態(tài)度，還鍛煉了學生的科學思維。

五、分析實驗現(xiàn)象，鍛煉學生探究能力

物理教學中的教師演示實驗或學生實驗，都會出現(xiàn)與實驗結果不符的實驗現(xiàn)象，如驗證滑動摩擦定律時滑動摩擦力與外界施加的壓力沒有形成平衡力等，這些異常的實驗現(xiàn)象是非常寶貴的經驗，教師在教學中不能把異常的實驗現(xiàn)象略過，而是要在正確的引導和分析中，增強學生對物理實驗現(xiàn)象的分析能力。物理實驗的目的是讓學生在探究過程中發(fā)現(xiàn)尚未認識或認識不全面的事物，分析和探究實驗現(xiàn)象，讓學生根據實驗現(xiàn)實，反推之前的實驗假設、實驗過程，并根據已有的知識經驗去解釋實驗現(xiàn)象，為在實驗探究中得出正確的實驗結論奠定基礎。

例如，在教學“向心力”時，教師通過小球被細線拉著做水平勻速圓周運動的實驗現(xiàn)象，組織學生分析小球的受力情況，并指出這是最常見的向心力問題。教師可從這個實驗現(xiàn)象出發(fā)，讓學生分析這個現(xiàn)象中的向心力來源。然后，教師再組織學生通過模仿的方式，利用手邊的學具做類似的圓周運動，讓學生觀察實驗現(xiàn)象。隨后，教師出示木塊隨著圓桶繞軸線做圓周運動的實驗。和小球不一樣，木塊是和圓桶側壁貼在一起的。教師可以在學生分析實驗現(xiàn)象時給出提示，讓學生在分析向心力來源時注意觀察實驗細節(jié)。不同的實驗現(xiàn)象中有不同的物體，學生在觀察和分析實驗現(xiàn)象的過程中，已經了解了向心力的特點：向心力可以是某一個力，也可以是幾個力的合力，還可以是某一個力的分力。

六、經歷實驗探究，增強學生實踐水平

物理學科核心素養(yǎng)對學生的實驗探究能力提出了明確要求，而學生獲得實驗探究能力，具備獨立設計實驗、提出假設、完成實驗的能力，則需要具體的實驗活動。對此，教師在教學中可以利用適時的實驗教學發(fā)展學生的學習能力，讓學生的已有知識有應用的舞臺，動手操作經驗獲得積累。重要的是，實驗過程注重科學性與嚴謹性，實驗難免會出現(xiàn)錯誤或呈現(xiàn)出有偏差的數據，這些都是學生在探索和嘗試中寶貴的經驗。在組織實驗教學時，教師要從課本出發(fā)，從學生感興趣的實驗類型出發(fā)，以明確的目的性開展實驗探究活動，引導學生獨立參與實驗，以生生合作或師生互動的方式進行實驗，在實驗過程中鍛煉學生的思考能力，使學生經歷物理學家似的探索過程。這既可以考查學生對現(xiàn)有知識的掌握能力，發(fā)散學生的思維，又可以提高學生的實踐操作水平，讓學生意識到物理學習有具體的實驗過程佐證，培養(yǎng)學生思維的嚴謹性。

例如，在探究實驗“探究平拋運動的特點”教學中，教師設計了有趣的實驗，以吸引學生動手參與實驗。同時，本節(jié)課需要學生經歷由特殊到一般的探索過程，利用對比實驗，深化對平拋運動特點和規(guī)律的認識。在趣味實驗的帶動下，學生都情不自禁地投入實驗探索中。教師可以給學生提出明確的實驗要求，讓學生根據實驗要求以及課本中的實驗過程，設計對比實驗方案。同時，教師要充分利用學生的已有經驗，在實驗探究中根據學生的操作給出表揚，或適時提出疑問，讓學生在思考與分析中調整實驗方案，在探究中得出平拋運動的條件，進而得出正確結論。

結 語

總之，在高中物理教學中，教師要幫助學生理解基礎知識，分析物理概念，并注重對學生學科素養(yǎng)的培養(yǎng)，緊緊把握物理本質，從育人的視角出發(fā)，培養(yǎng)學生科學嚴謹、實事求是的思維習慣，使學生形成正確的科學態(tài)度。同時，在教學中，教師要不斷創(chuàng)新，重視學生在課堂中的主動參與，在調整教學方式后，把發(fā)展學生物理觀念、培養(yǎng)學生物理思維作為學生學習能力提升的衡量指標，采取分層教學，激發(fā)學生的潛力，開發(fā)學生不同方面的潛能，并在實驗過程、實驗現(xiàn)象的探究中，給學生充分探索的機會，使其在質疑、推理、分析的過程中發(fā)展物理學科核心素養(yǎng)。