聚焦物理學(xué)科素養(yǎng) 搭建主題學(xué)習(xí)情境

王傳光

摘?要：在高中物理教學(xué)中，教師可以提煉物理主題、搭建學(xué)習(xí)情境、轉(zhuǎn)變教學(xué)方式、激活學(xué)生能動(dòng)性，讓學(xué)生參與到物理學(xué)科探究活動(dòng)中，促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成.

關(guān)鍵詞：高中物理；學(xué)科素養(yǎng)；主題情境；教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G632???文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A???文章編號(hào)：1008-0333（2024）15-0103-03

物理是一門自然科學(xué)，邏輯性強(qiáng)，概念多，而傳統(tǒng)課程教學(xué)又局限于對(duì)知識(shí)點(diǎn)的講解，未能與學(xué)生的日常生活相契合，降低了學(xué)生對(duì)物理的學(xué)習(xí)熱情.學(xué)科素養(yǎng)體現(xiàn)了“物理觀念”“科學(xué)探究”“科學(xué)思維”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”等方面.通過學(xué)習(xí)物理知識(shí)，可促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性思維、科學(xué)精神的養(yǎng)成.因此，不能一味地講解知識(shí)點(diǎn)，忽視科學(xué)思維、物理觀念的滲透，要充分利用物理主題學(xué)習(xí)情境，以問題來驅(qū)動(dòng)學(xué)生參與物理探究，從自主、質(zhì)疑、合作、創(chuàng)新中運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展.

1 以“大觀念”為引領(lǐng)，明確主題學(xué)習(xí)情境

主題學(xué)習(xí)情境的搭建對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)起到關(guān)鍵作用.“大觀念”是建構(gòu)物理知識(shí)體系的重要思想，也為提煉學(xué)習(xí)主題創(chuàng)造了條件.

1.1 以“大觀念”為抓手，整體化建構(gòu)學(xué)習(xí)內(nèi)容

物理課標(biāo)強(qiáng)調(diào)：要著力發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng).核心素養(yǎng)作為育人目標(biāo)，教師要立足物理學(xué)科，統(tǒng)整知識(shí)體系.“大觀念”強(qiáng)調(diào)從整體上建構(gòu)學(xué)科知識(shí)體系，擯棄碎片化、被動(dòng)化施教，尤其是依托單元教學(xué)內(nèi)容，以問題為情境，以任務(wù)為要點(diǎn)，引領(lǐng)學(xué)生參與知識(shí)探究，促進(jìn)其深度學(xué)習(xí)[1].

比如，在教學(xué)“圓周運(yùn)動(dòng)”時(shí)，教師將物理學(xué)科所研究的問題進(jìn)行生活化呈現(xiàn)，觀察火車轉(zhuǎn)彎過程，聯(lián)系圓周運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)學(xué)生思考“向心加速度”如何產(chǎn)生，由哪些力產(chǎn)生？觀察拱形橋，但汽車通過拱形橋時(shí)，是否也可以看作是“圓周運(yùn)動(dòng)”？在拱形橋最高點(diǎn)時(shí)，汽車對(duì)橋的壓力是多少？有沒有一種可能性，當(dāng)汽車的速度達(dá)到一定值時(shí)，地面對(duì)汽車的支持力為零？結(jié)合這些問題情境，將抽象的物理知識(shí)具體化，讓學(xué)生從“圓周運(yùn)動(dòng)”中認(rèn)識(shí)到“由于慣性，會(huì)沿著切線方向向外飛”，這與向心力的作用緊密相關(guān).如果速度達(dá)到一定程度，則會(huì)沿著切線方向飛出去，進(jìn)入離心運(yùn)動(dòng)狀態(tài).

從物理知識(shí)體系構(gòu)成中學(xué)習(xí)概念、規(guī)律、定理，教師可以借力于問題情境，讓學(xué)生親歷物理知識(shí)的建構(gòu)過程，感受物理知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值.“大觀念”為教師提供建構(gòu)知識(shí)體系的教學(xué)指導(dǎo)，學(xué)生得以整體認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象，引領(lǐng)學(xué)生參與探究、深度學(xué)習(xí)，增進(jìn)學(xué)生將所學(xué)內(nèi)容遷移運(yùn)用到物理問題中，發(fā)展科學(xué)思維.

1.2 把握單元主題，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)

“大觀念”理念要把握單元教學(xué)的整體性與連續(xù)性，從物理知識(shí)的生成邏輯出發(fā)，講究物理概念間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，便于學(xué)生站在更高的認(rèn)知視野統(tǒng)整物理知識(shí)，學(xué)以致用.教師作為課程組織者，在落實(shí)“大觀念”過程中，要深入研讀教材，把握單元教學(xué)內(nèi)容，重構(gòu)和提煉學(xué)習(xí)主題，編制以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)目標(biāo).圍繞物理知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)螺旋上升的學(xué)習(xí)任務(wù)，激活學(xué)生自主性、能動(dòng)性和創(chuàng)造性，促進(jìn)學(xué)生高階思維能力的養(yǎng)成.

比如，在教學(xué)“力學(xué)”時(shí)，對(duì)于“力”的認(rèn)識(shí)、體驗(yàn)，結(jié)合教材與力學(xué)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，從其定義、三要素、矢量性上剖析力的概念，從重力、彈力、摩擦力分析上認(rèn)識(shí)常見的力，從力的合成與分解、物體的平衡、共點(diǎn)力等方面讓學(xué)生掌握力的平衡條件.同時(shí)，優(yōu)化課程教學(xué)整體過程，基于物理觀念、科學(xué)探究、科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，細(xì)化學(xué)習(xí)任務(wù).如對(duì)于“力的相互作用與運(yùn)動(dòng)定律”的教學(xué)，可以抓住“認(rèn)知沖突”，來重構(gòu)重力、彈力和摩擦力，讓學(xué)生理解基礎(chǔ)性概念.再如，對(duì)“滑動(dòng)摩擦力”的探究，借助于動(dòng)手體驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)摩擦力與壓力、摩擦因數(shù)之間的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神.如此，以學(xué)習(xí)主題為主線，串聯(lián)物理知識(shí)點(diǎn)，有效提升物理學(xué)科教學(xué)效果.

2 明晰教學(xué)目標(biāo)，設(shè)定探究主題活動(dòng)現(xiàn)階段，對(duì)物理學(xué)科知識(shí)的講授，要著眼于學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)，選取某一明確的學(xué)習(xí)主題，由此展開知識(shí)點(diǎn)類比遷移，促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的建構(gòu).

2.1 深入解讀教材，明確教學(xué)目標(biāo)

主題學(xué)習(xí)情境的構(gòu)建，要基于教材、學(xué)情分析.以人教版高中物理教材“自由落體運(yùn)動(dòng)”教學(xué)為例，本節(jié)內(nèi)容主要介紹勻變速直線運(yùn)動(dòng)，從運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)、研究方法入手，讓學(xué)生探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律.對(duì)于學(xué)生已經(jīng)學(xué)過位移、速度、加速度等概念，具備探究“勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的基礎(chǔ).對(duì)接物理學(xué)科素養(yǎng)，教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定體現(xiàn)在四方面.

如表1所示.另外，在明確教學(xué)目標(biāo)的過程中，教師要研讀教材內(nèi)容，抓住教學(xué)重難點(diǎn).本節(jié)知識(shí)點(diǎn)，“重力加速度”概念和“自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律”是學(xué)習(xí)重點(diǎn)；難點(diǎn)是運(yùn)用自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律來解決實(shí)際問題.

2.2 循著學(xué)習(xí)主題，開展探究活動(dòng)

圍繞“自由落體運(yùn)動(dòng)”展開學(xué)習(xí)活動(dòng)，先結(jié)合動(dòng)畫視頻，讓學(xué)生觀察動(dòng)畫人物，并猜想誰下落得快？學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為重的物體相比輕的物體下降速度快.“自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的探究，以趣味性動(dòng)畫來抓住學(xué)生注意力，營(yíng)造愉悅課堂氛圍，也為引出亞里士多德和伽利略的故事做好鋪墊.接下來，介紹科學(xué)史料，從伽利略對(duì)亞里士多德的批判中，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)精神.面對(duì)客觀事物，鼓勵(lì)學(xué)生實(shí)事求是，不能迷信權(quán)威，更要尊重客觀規(guī)律.伽利略通過邏輯推理，用實(shí)驗(yàn)方法證明其結(jié)論，讓學(xué)生掌握科學(xué)分析方法，同時(shí)感受伽利略敢于質(zhì)疑的品質(zhì)，增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)批判意識(shí)，提升科學(xué)探究素養(yǎng).

在探究主題“自由落體運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)”時(shí)，教師引入動(dòng)手體驗(yàn)法，借助于紙張的不同形態(tài)，對(duì)比其自由下落的快慢，思考原因.相同的紙，一張揉成團(tuán)，一張平放，自由下落，記錄其下落速度；半張紙與一張紙，半張紙揉成團(tuán)，同時(shí)下落，記錄其下落速度.為了增強(qiáng)學(xué)生對(duì)“自由落體運(yùn)動(dòng)”條件、影響因素的理解，可以讓學(xué)生回顧初中所學(xué)的“摩擦力”，思考摩擦力的產(chǎn)生條件以及影響摩擦力的因素.啟發(fā)學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)摩擦力與正壓力、接觸面積大小之間的關(guān)系.通過觀察與體驗(yàn)，認(rèn)識(shí)到空氣阻力對(duì)紙的下落速度帶來直接影響.學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，有助于深化學(xué)生對(duì)“物體下落速度”影響因素的體認(rèn)，特別是在對(duì)比“摩擦力”與“空氣阻力”時(shí)，促進(jìn)對(duì)所學(xué)物理知識(shí)的統(tǒng)整與重構(gòu)，學(xué)生從交流、合作學(xué)習(xí)中，感受科學(xué)就在身邊，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣.

3 抓住關(guān)鍵問題，落實(shí)物理學(xué)科素養(yǎng)

在物理主題學(xué)習(xí)情境中，問題是貫穿其中的關(guān)鍵.為了幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)、親歷物理學(xué)科知識(shí)，體驗(yàn)物理的應(yīng)用價(jià)值，將物理知識(shí)內(nèi)化為學(xué)科素養(yǎng)，必須抓住問題設(shè)計(jì)，以問驅(qū)思，促進(jìn)學(xué)生用物理知識(shí)解決問題，從中獲得科學(xué)推理、論證、質(zhì)疑、創(chuàng)新等思維能力[2].

3.1 利用學(xué)生“認(rèn)知沖突”，用問題化解學(xué)習(xí)難點(diǎn)

在物理主題學(xué)習(xí)情境探究中，問題的設(shè)計(jì)要具有吸引力，要能夠激發(fā)學(xué)生的質(zhì)疑意識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生參與問題探究.比如，在學(xué)習(xí)“機(jī)械波”時(shí)，課標(biāo)內(nèi)容強(qiáng)調(diào)，學(xué)生要通過實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，觀察、認(rèn)識(shí)波的特征，區(qū)別橫波和縱波，結(jié)合波動(dòng)現(xiàn)象，展開波的探究.認(rèn)識(shí)波的傳播形式，了解能量變化.在音叉實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)生分析聲音的產(chǎn)生條件.在抽氣前與抽氣后，能聽到聲音嗎？以此來增進(jìn)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的遷移和運(yùn)用.

利用彩帶波演示活動(dòng)，引出問題：繩波是如何產(chǎn)生的？繩波的產(chǎn)生和傳播的條件？分組討論，并鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手描繪繩波的波形圖，探究其特征.觀察繩波的波形，大膽設(shè)想，將繩分為若干小段，每一小段看作一個(gè)“質(zhì)點(diǎn)”，請(qǐng)分析、推理繩波的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn).對(duì)于波源所引起的振動(dòng)，繩的各質(zhì)點(diǎn)將如何運(yùn)動(dòng)？不同時(shí)刻下，繩的波形為什么不同？由此推導(dǎo)，波源的振動(dòng)是“前帶后動(dòng)”，后續(xù)質(zhì)點(diǎn)是受迫振動(dòng)，振動(dòng)的形式是沿著繩的方向傳播.對(duì)此，利用“微元法”，可以將波的振動(dòng)、傳播形式建立抽象模型，讓學(xué)生參與“人浪”活動(dòng)，體驗(yàn)波的產(chǎn)生及傳播規(guī)律，進(jìn)而獲得對(duì)難點(diǎn)知識(shí)的理解和掌握.

3.2 設(shè)置挑戰(zhàn)性任務(wù)，驅(qū)動(dòng)學(xué)生解決物理問題

在物理課程教學(xué)中，不能止步于知識(shí)的“灌輸”，學(xué)生死記公式、定律、結(jié)論，無法領(lǐng)悟物理概念，更難以做到遷移運(yùn)用，解決物理問題.發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)，要強(qiáng)化知識(shí)邏輯的銜接，依托主題學(xué)習(xí)情境，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí).在學(xué)習(xí)“能量守恒定律”時(shí)，前面學(xué)過“電路及其應(yīng)用”，教師可以以“能量觀念”為主題，打通“能量本質(zhì)、形式、能量轉(zhuǎn)移、能量守恒、耗散”等邏輯關(guān)系.如圖1所示.

從能量的認(rèn)識(shí)中，涵蓋機(jī)械能、電能、內(nèi)能、磁能、核能等等.在該單元里，從電路中認(rèn)識(shí)電能，以做功與能量轉(zhuǎn)化，讓學(xué)生洞悉“能量守恒定律”.分為三個(gè)教學(xué)維度，一是認(rèn)識(shí)電能的本質(zhì)；二是電能的轉(zhuǎn)化與守恒；三是能量意識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用.教師要圍繞主題學(xué)習(xí)情境，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)和活動(dòng)，驅(qū)動(dòng)學(xué)生探究學(xué)習(xí)目標(biāo)，如表2.

4 結(jié)語語

以學(xué)科素養(yǎng)為導(dǎo)向，構(gòu)建主題學(xué)習(xí)情境，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主動(dòng)者，教師要做好課程資源的整合.深刻領(lǐng)會(huì)“大觀念”內(nèi)涵，整體建構(gòu)物理學(xué)習(xí)知識(shí)體系.對(duì)接教材、學(xué)情，厘定教學(xué)目標(biāo).圍繞主題學(xué)習(xí)任務(wù)，從物理知識(shí)應(yīng)用中，來指引學(xué)生樹立科學(xué)觀念，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度，在深度學(xué)習(xí)中增進(jìn)高階思維、知識(shí)遷移能力和學(xué)科素養(yǎng)的協(xié)同發(fā)展.

參考文獻(xiàn)：

［1］楊秀倫.高中物理教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)實(shí)踐[J].數(shù)理天地（高中版），2023（14）：63-65.

[2] 王惠婷.依托真實(shí)情境，實(shí)現(xiàn)素養(yǎng)落地[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)（教研版），2022（2）：21-23.

［責(zé)任編輯：李?璟］