核心素養(yǎng)下高中物理問題情境創(chuàng)設(shè)途徑

■福建省福州第八中學(xué) 鐘 劍

新課標(biāo)將培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)納入高中物理教學(xué)的重要目標(biāo)，因此，高中物理教學(xué)中，教師應(yīng)轉(zhuǎn)變認(rèn)識，既要做好高中物理知識教學(xué)，又要做好高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)內(nèi)容研究，注重創(chuàng)設(shè)相關(guān)問題情境將核心素養(yǎng)培養(yǎng)滲透至相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)中。本文結(jié)合以往教學(xué)實踐，就如何在高中課堂創(chuàng)設(shè)問題情境談?wù)勛约旱目捶ǎo核心素養(yǎng)培養(yǎng)工作的開展提供有效參考。

高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)涉及物理觀念、科學(xué)思維、實驗探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四方面內(nèi)容。在高中物理課堂創(chuàng)設(shè)問題情境時，教師應(yīng)在認(rèn)真研究教學(xué)以及核心素養(yǎng)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，積極尋找有效的問題創(chuàng)設(shè)途徑，有針對性地提高學(xué)生的核心素養(yǎng)，促使學(xué)生牢固掌握所學(xué)，提升物理學(xué)習(xí)成績的同時，使學(xué)生具備適應(yīng)社會發(fā)展要求的必備能力。

一、立足生活經(jīng)驗，創(chuàng)設(shè)生活問題情境

高中物理諸多知識源于人們的生活，因此，為更好地培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，降低學(xué)生學(xué)習(xí)的陌生感，教師應(yīng)注重創(chuàng)設(shè)生活問題情境，使學(xué)生認(rèn)識到物理知識重要性的同時，樹立物質(zhì)觀、運動觀、能量觀、相互作用觀，并靈活應(yīng)用這些觀念，分析、解決問題。

一方面，做好課堂教學(xué)內(nèi)容研究，明確重點知識與教學(xué)目標(biāo)，注重積累與生活相關(guān)的問題情境，指引高中物理課堂更好開展。

另一方面，找到物理知識與生活的契合點，結(jié)合學(xué)生所學(xué)，及時創(chuàng)設(shè)對應(yīng)的生活情境，以激發(fā)學(xué)生的思考熱情與興趣，提高課堂教學(xué)質(zhì)量與效率。

例如，在講解“超重與失重”知識時，很多學(xué)生能夠準(zhǔn)確記憶超重與失重概念，但在應(yīng)用中出現(xiàn)較多問題，為此，教學(xué)中教師可創(chuàng)設(shè)以下生活問題情境：如圖1所示，某同學(xué)站在力傳感器上，做下蹲和起立動作時記錄的力隨時間變化的圖像，其中縱坐標(biāo)為力（單位：N），橫坐標(biāo)為時間（單位：s），由圖線可知，該同學(xué)的體重約為650N，除此之外，還可以得到以下信息（ ）。

圖1

A.該同學(xué)做了兩次下蹲與起立的動作

B.該同學(xué)做了四次下蹲與起立的動作

C.下蹲過程中人一直處于失重狀態(tài)

D.下蹲和起立期間都有一段時間處于超重狀態(tài)

分析：該題目將超重和失重知識點和學(xué)生下蹲、起立結(jié)合起來考查，創(chuàng)設(shè)的情境學(xué)生并不陌生，很好地培養(yǎng)學(xué)生的運動觀、相互作用觀。

難點在于對超重、失重現(xiàn)象的深入理解，并能夠看懂圖像，找到圖像和超重、失重之間的關(guān)系，即可通過加速度方向進行判斷。學(xué)生下蹲時，加速度先向下后向上，即先失重后超重而后處于正常狀態(tài)，壓力先小于重力后大于重力，而后維持在650N。起立時，加速度先向上后向下，先超重后失重，最后處于正常狀態(tài)，壓力先大于重力后小于重力，平穩(wěn)時重力在650N。認(rèn)真分析兩個圖像可知，重力先小于自身重力后大于自身重力、重力先大于自身重力后小于自身重力分別出現(xiàn)了兩次，表明該學(xué)生進行了兩次下端和起立動作。

結(jié)合給出的選項可知A、D兩項描述正確。核心素養(yǎng)下，通過創(chuàng)設(shè)生活問題情境，不僅能夠鞏固學(xué)生所學(xué)，提高學(xué)生的應(yīng)用能力，還能很好地增強學(xué)生運用物理知識解決生活問題的意識，真正促進學(xué)生學(xué)以致用。該問題緊密聯(lián)系教材中的“超重與失重”知識點，以圖像為媒介，清晰展現(xiàn)出參數(shù)的變化關(guān)系，對學(xué)生的讀圖能力以及分析、解題能力是很好的鍛煉，最終獲得滿意的教學(xué)效果。

二、結(jié)合教學(xué)實踐，創(chuàng)設(shè)新穎問題情境

科學(xué)思維是高中物理核心素養(yǎng)的重要構(gòu)成部分，包括模型構(gòu)建、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等內(nèi)容。為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，教師應(yīng)結(jié)合以往教學(xué)實踐，注重創(chuàng)設(shè)新穎的問題情境，提高學(xué)生遷移知識能力的同時，促進科學(xué)思維的進一步提升。

一方面，教師平時應(yīng)做好新穎問題的積累，明確新穎問題考查的知識點以及能力，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，及時向?qū)W生展示。

另一方面，做好問題分析引導(dǎo)，幫助學(xué)生克服難點，尤其當(dāng)學(xué)生正確解答出問題時，教師應(yīng)給予肯定與表揚，增強學(xué)習(xí)的自信心。例如，在講解運動學(xué)知識時，教師創(chuàng)設(shè)以下新穎問題情境：如圖2 所示，為身高體重測量儀。其頂部向下發(fā)射波速為v 的超聲波反射后返回被接收。

測量儀記錄發(fā)射、接收時間間隔。質(zhì)量為M0的測重臺置于壓力傳感器上，傳感器輸出電壓與作用在其上的壓力成正比。當(dāng)測重臺沒有站人時，測量儀器記錄的時間間隔為t0，輸出電壓為U0。某學(xué)生站在測重臺，測量儀器記錄的時間間隔為t，輸出電壓為U，則該同學(xué)的身高和質(zhì)量分別為（ ）。

分析：該問題情境較為新穎，但難度并不大，可很好地考查學(xué)生的科學(xué)推理能力。解題時需要認(rèn)真讀題，搞清楚測量儀器工作原理，以及各參數(shù)表示的含義，進行科學(xué)推理，才能正確運用所學(xué)進行解答。

解題時，教師可引導(dǎo)學(xué)生注意超聲波走的路程是來回的路程。顯然當(dāng)沒有站人時高設(shè)為H，則H=

新穎問題情境在近年來高考中出現(xiàn)頻率較高，重點考查學(xué)生的科學(xué)思維以及靈活運用所學(xué)的能力，因此，教學(xué)實踐中應(yīng)多加留心，構(gòu)建新穎問題數(shù)據(jù)庫，結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容，及時給出新穎問題情境，對學(xué)生進行訓(xùn)練。針對本題不少學(xué)生望而生畏，究其原因在于學(xué)生的應(yīng)變能力較差，不會給出已知條件進行推理，因此，教學(xué)中應(yīng)多創(chuàng)設(shè)新穎問題情境，對學(xué)生進行訓(xùn)練，以提高學(xué)生的自信心。

三、深究實驗內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)實驗問題情境

實驗是高中物理的重要知識點，是各類測試的必考內(nèi)容。為提高學(xué)生的實驗?zāi)芰Γ瑸閷W(xué)生核心素養(yǎng)的提升做好鋪墊，教師應(yīng)深究實驗內(nèi)容，積極創(chuàng)設(shè)實驗問題情境，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真分析實驗，把握實驗注意事項，深入理解物理知識規(guī)律與結(jié)論，做到靈活應(yīng)用。

一方面，為學(xué)生深入講解教材中的實驗，合理安排實驗課時，為學(xué)生提供實驗機會，使學(xué)生在實驗中知識得以鞏固。

另一方面，立足教材實驗，教師積極創(chuàng)設(shè)實驗問題情境，鼓勵學(xué)生思考、解答，促進學(xué)生實驗?zāi)芰Φ奶嵘＠纾谥v解電學(xué)實驗知識時，教師可創(chuàng)設(shè)以下實驗問題情境：已知某報警系統(tǒng)，當(dāng)熱敏電阻溫度達到或超過60℃是，系統(tǒng)報警。提供的器材有：熱敏電阻、報警器（內(nèi)阻很小，電流超過限Ic 就會報警），電阻箱（最大阻值為999.9Ω），輸出電壓為U 的直流電源，內(nèi)阻不計，滑動變阻器R1（最大阻值為1000Ω），滑動變阻器R2（最大阻值為2000Ω），單刀雙擲開關(guān)一個，導(dǎo)線若干。室溫下調(diào)節(jié)系統(tǒng)，已知U約為18V，Ic 約為10mA，電流超過20mA 會損壞。熱敏電阻隨著溫度升高電阻減小，60°時，阻值約為

650Ω。

圖3

（1）完成圖3中的電路圖連接。

（2）滑動變阻器應(yīng)選：____（填R1或R2）。

（3）按照以下步驟調(diào)節(jié)該報警系統(tǒng)：首先，電源接通前，應(yīng)將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為___Ω；滑動變阻器滑片應(yīng)置于___（填a或b）端附近，不能置于另一端的。

圖4

原因為：_____。其次，將開關(guān)向___（填c 或d）端閉合，緩慢移動滑動變阻器滑片，直至____。最后，滑動變阻器位置不變，將開關(guān)向另一端閉合，報警系統(tǒng)即可正常工作。

分析：該題目與電學(xué)知識聯(lián)系密切，但情境又較為新穎，具有代表性，不僅很好地鞏固學(xué)生所學(xué)，而且可提升學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)的能力。解題時，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真閱讀題干，搞清楚題干情境，再細(xì)心分析，積極聯(lián)系所學(xué)的實驗內(nèi)容，認(rèn)真做答。

實驗是高考的必考內(nèi)容，重點考查學(xué)生對實驗的理解與探究能力，因此，教學(xué)實踐中，應(yīng)認(rèn)識到實驗的重要性，不僅要求學(xué)生牢固掌握常規(guī)實驗內(nèi)容，而且應(yīng)結(jié)合實驗內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)有趣實驗情境，對學(xué)生進行訓(xùn)練。該題創(chuàng)設(shè)的實驗情境內(nèi)容源于教材而又高于教材。通過講解，可很好地激發(fā)學(xué)生的實驗熱情，進一步深化學(xué)生對實驗知識的理解，很好地鍛煉學(xué)生的實驗?zāi)芰Α?/p>

四、培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度，創(chuàng)設(shè)探究問題情境

核心素養(yǎng)下，高中物理教學(xué)中應(yīng)結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容，注重學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)，使學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)，正確處理科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境之間的關(guān)系，樹立對科學(xué)與技術(shù)的正確態(tài)度。為在實踐中高效完成科學(xué)態(tài)度培養(yǎng)目標(biāo)，應(yīng)注重創(chuàng)設(shè)探究問題情境。一方面，創(chuàng)設(shè)探究問題情境時，既要與物理知識緊密聯(lián)系在一起，又要結(jié)合學(xué)生認(rèn)識，注重控制探究問題的難度，避免挫傷學(xué)生探究的積極性。另一方面，做好探究過程引導(dǎo)。

眾所周知，探究問題一般難度較大，教學(xué)中應(yīng)注重給予學(xué)生指引，使學(xué)生少走彎路，以科學(xué)的態(tài)度分析、思考、解決問題，提高探究效率，使其嘗到探究的成就感，樹立物理探究的自信心。

例如，在講解“傳送帶”知識時，可創(chuàng)設(shè)以下探究問題情境：如圖5，一質(zhì)量為m 的物體從離傳送帶高為H處沿光滑圓弧軌道下滑。圓弧軌道下端與一靜止的傳動帶水平相接，傳動帶長為L。物體經(jīng)過傳動帶掉落在地面的Q點。已知物體和傳動帶動摩擦因數(shù)為μ。若傳送帶轉(zhuǎn)動，物體仍以上述方式運動，探討其落點在Q的左邊還是右邊？

圖5

分析：該題目創(chuàng)設(shè)的問題情境并不復(fù)雜，但具體過程較為抽象，可很好地提高學(xué)生的探究能力。顯然通過審題可知該題目未明確告知傳動帶的運動方向，因此，需要對傳送帶的運動方向，即逆時針和順時針進行分類討論。

討論時應(yīng)結(jié)合所學(xué)，實事求是，以科學(xué)的態(tài)度分析每一種情境，謹(jǐn)慎推導(dǎo)，找到討論的界限，以得出相關(guān)結(jié)論，而非主觀臆斷。

探究時先分析傳動帶靜止時物體滑出的速度vt。物體下滑至傳動帶上時，由機械能守恒可得：物體滑出傳送帶時，由動能定理得：聯(lián)立以上公式解得vt=

（1）當(dāng)傳動帶逆時針轉(zhuǎn)動時，物體運動至傳動帶右端時，因整個過程均相對于傳動帶運動，因此，該情境和傳動帶靜止時相同，此時物體應(yīng)落在Q點。

（2）當(dāng)傳動帶順時針傳動時，因物體上滑至傳動帶上的速度和傳動帶速度的大小未知，因此，仍需進行分類討論。討論時，傳動帶的速度以為臨界。

科學(xué)態(tài)度是核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容，對學(xué)生以后的學(xué)習(xí)具有積極促進意義，即在推導(dǎo)問題時應(yīng)有理有據(jù)，遵守物理規(guī)律與定理，避免受生活經(jīng)驗干擾而得出錯誤結(jié)論。本題創(chuàng)設(shè)的探究情境學(xué)生較為熟悉，但要想進行全面分析并非易事。通過該探究情境的講解，使學(xué)生認(rèn)識到。

其一，分析探究問題情境時應(yīng)認(rèn)真讀題，吃透題意，搞清楚物體的具體運動情況，合理劃分研究對象。

其二，探究時如不確定應(yīng)進行分類討論。當(dāng)然，結(jié)合題意找到分類討論的界限是關(guān)鍵，平時應(yīng)多加訓(xùn)練，提高分類的合理性。

五、結(jié)語

在高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)是一個長期工作，任課教師應(yīng)提高認(rèn)識，注重將其滲透到高中物理教學(xué)各環(huán)節(jié)中。同時，為獲得預(yù)期培養(yǎng)效果，教師應(yīng)積極研究有效的教學(xué)策略，尤其可結(jié)合教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)相關(guān)的問題情境，激發(fā)學(xué)生的思考積極性，使其更加深入理解以及靈活運用所學(xué)，實現(xiàn)物理學(xué)習(xí)成績與核心素養(yǎng)的提升。本文通過研究得出以下結(jié)論：

（1）任課教師應(yīng)積極參與相關(guān)學(xué)習(xí)活動，做好高中物理核心素養(yǎng)內(nèi)容的學(xué)習(xí)與研究，深入理解、充分把握核心素養(yǎng)內(nèi)涵，正確處理核心素養(yǎng)培養(yǎng)和物理知識教學(xué)之間的關(guān)系，以尋找有效培養(yǎng)途徑，并積極實踐與優(yōu)化，更好地實現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)。

（2）問題情境可很好地激發(fā)學(xué)生思考與學(xué)習(xí)的積極性，教師應(yīng)結(jié)合以往教學(xué)經(jīng)驗以及高中物理教學(xué)內(nèi)容，在核心素養(yǎng)指引下創(chuàng)設(shè)針對性問題情境，鼓勵學(xué)生靈活運用所學(xué)認(rèn)真解決問題，不斷促進學(xué)生分析、解題能力以及核心素養(yǎng)的進一步提升。