如何有效培養(yǎng)高中生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)

李開(kāi)玉

摘 要：高考改革的基本理念之一是注重體現(xiàn)物理學(xué)科本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。高中物理課程注重體現(xiàn)物理學(xué)科的本質(zhì)，從物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等方面提煉學(xué)科育人價(jià)值，充分體現(xiàn)物理學(xué)科對(duì)提高學(xué)生核心素養(yǎng)的獨(dú)特作用，為學(xué)生終身發(fā)展、應(yīng)對(duì)現(xiàn)代和未來(lái)社會(huì)發(fā)展的挑戰(zhàn)打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：高中物理；學(xué)科素養(yǎng)；培養(yǎng)途徑

分析近三年的全國(guó)1卷理綜物理試題，發(fā)現(xiàn)高考物理的試題特點(diǎn)都是緊緊圍繞高中物理的基礎(chǔ)知識(shí)和基本方法，重點(diǎn)考查考生的理解能力、推理能力、分析綜合能力、運(yùn)用數(shù)學(xué)處理物理問(wèn)題的能力和實(shí)驗(yàn)與探究能力，同時(shí)充分體現(xiàn)了物理學(xué)科的特點(diǎn)，以日常生活和實(shí)驗(yàn)探究中所接觸的科學(xué)事物和現(xiàn)象為載體，考查考生利用物理知識(shí)以及學(xué)科思想方法解決實(shí)際問(wèn)題的能力，滲透STSE（科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境）的教育思想，考查了考生的科學(xué)素養(yǎng)。那么老師如何在平時(shí)的課堂教學(xué)中有效地提高學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)，成了迫切需要鉆研的問(wèn)題。本人根據(jù)教學(xué)實(shí)際，探討有效培養(yǎng)高中生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的幾個(gè)途徑。

一、在新課教學(xué)中，教師應(yīng)注重物理概念、基本現(xiàn)象和基本規(guī)律的闡述，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理概念及物理規(guī)律的理解

高考改革的基本理念之一是注重體現(xiàn)物理學(xué)科本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。高中物理課程注重體現(xiàn)物理學(xué)科的本質(zhì)，從物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等方面提煉學(xué)科育人價(jià)值，充分體現(xiàn)物理學(xué)科對(duì)提高學(xué)生核心素養(yǎng)的獨(dú)特作用，為學(xué)生終身發(fā)展、應(yīng)對(duì)現(xiàn)代和未來(lái)社會(huì)發(fā)展的挑戰(zhàn)打下基礎(chǔ)。

“物理觀念”是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量等的基本認(rèn)識(shí)；是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉與升華；是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題的基礎(chǔ)。“物理觀念”主要包括物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念、能量觀念等要素。在新課教學(xué)中，教師應(yīng)注重物理概念、基本現(xiàn)象和基本規(guī)律的闡述，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理概念及物理規(guī)律的理解。高中教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和要求，結(jié)合學(xué)生身心發(fā)展的特點(diǎn)，利用“從生動(dòng)的直觀到抽象的思維”的認(rèn)識(shí)規(guī)律，運(yùn)用實(shí)際操作、模型演示、生活中熟悉的實(shí)例等進(jìn)行直觀教學(xué)，是提高教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)重要方法。

高中物理概念的教學(xué)還可以采用循序漸進(jìn)的原則，對(duì)概念劃分層次。例如：在整個(gè)高中階段，對(duì)靜摩擦力教學(xué)要循序漸進(jìn)，開(kāi)始只要求學(xué)生知道靜摩擦力產(chǎn)生的條件：（1）物體相互接觸；（2）有壓力；（3）接觸面粗糙；（4）物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。能用二力平衡的知識(shí)判斷靜摩擦力是否存在、大小和方向，知道存在最大靜摩擦力。如果初學(xué)時(shí)就要求對(duì)靜摩擦力的各種情況的認(rèn)識(shí)一步到位，有悖于認(rèn)識(shí)規(guī)律，就會(huì)事倍功半，欲速則不達(dá)。隨著學(xué)習(xí)的深入和學(xué)習(xí)能力的提高，學(xué)生對(duì)靜摩擦力的認(rèn)識(shí)會(huì)逐漸加深。學(xué)習(xí)了參照物的概念后，可判斷相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向。學(xué)習(xí)“牛頓運(yùn)動(dòng)定律”后，又知道了由物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)解決靜摩擦力的大小和方向。學(xué)習(xí)了“機(jī)械能”后，再討論摩擦力做功和能量的轉(zhuǎn)化問(wèn)題。只有把靜摩擦力這個(gè)概念分散到整個(gè)力學(xué)教學(xué)過(guò)程，逐步拓寬，層層深入，才能使學(xué)生較全面地掌握靜摩擦力的作用規(guī)律。

二、在習(xí)題課中教師要注重引導(dǎo)學(xué)生將實(shí)際問(wèn)題中的對(duì)象和過(guò)程轉(zhuǎn)換成所學(xué)的物理模型，能對(duì)綜合性物理問(wèn)題進(jìn)行分析和推理，獲得結(jié)論并作出解釋

高中物理課程中涉及的物理模型主要包括以下三類：（1）對(duì)象模型：例如質(zhì)點(diǎn)、輕桿、輕繩、彈簧振子、單擺、理想氣體、點(diǎn)電荷、理想電表、理想變壓器、勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)、點(diǎn)光源、光線、原子模型等，這類模型建立在客觀實(shí)體的基礎(chǔ)上，以實(shí)際的物體為原型，把客觀實(shí)體理想化。（2）過(guò)程模型：例如勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)諧振動(dòng)等。過(guò)程模型可以使我們?cè)谘芯磕承┪矬w的運(yùn)動(dòng)時(shí)，忽略次要因素，抓住本質(zhì)要素，把物理過(guò)程理想化，抽象出過(guò)程模型。（3）結(jié)構(gòu)模型：如原子模型、磁力線、電力線等。在研究復(fù)雜的物理問(wèn)題時(shí)，涉及多個(gè)因素，決定系統(tǒng)性的是系統(tǒng)的整個(gè)結(jié)構(gòu)。

傳統(tǒng)教學(xué)中，教師往往只注重讓學(xué)生記住物理模型、套用物理模型，當(dāng)學(xué)生遇到較為新穎的物理情境時(shí)就會(huì)感到無(wú)從下手，出現(xiàn)這些現(xiàn)象的根本原因在于學(xué)生缺乏物理模型建構(gòu)的能力，容易根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)形成思維定式，學(xué)生缺乏嘗試自己構(gòu)建物理模型來(lái)分析問(wèn)題的能力。所以，在教學(xué)過(guò)程中，教師需要有效的教學(xué)策略來(lái)解決模型建構(gòu)所存在的問(wèn)題，有意識(shí)地進(jìn)行能力培養(yǎng)，從而提高物理模型構(gòu)建能力。下面根據(jù)教學(xué)實(shí)際，本人在幫助學(xué)生建立物理模型時(shí)，主要采用以下方法：（1）分類定義法：在對(duì)某些模型進(jìn)行建立時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生從模型本身的特點(diǎn)給予分類定義，然后在運(yùn)用中進(jìn)一步體會(huì)模型的內(nèi)涵。如總結(jié)力的三種效應(yīng)：①力的瞬時(shí)性（產(chǎn)生a）F=ma？圯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化？圯牛頓第二定律；②時(shí)間積累效應(yīng)（沖量）I=Ft？圯動(dòng)量發(fā)生變化？圯動(dòng)量定理；③空間積累效應(yīng)（做功）W=FS？圯動(dòng)能發(fā)生變化？圯動(dòng)能定理。（2）舉一反三法：在學(xué)生已有的知識(shí)基礎(chǔ)上，通過(guò)舉例的方法，引導(dǎo)學(xué)生建立物理模型，再改變一些條件，讓學(xué)生嘗試分析變式情境下的運(yùn)動(dòng)情況。（3）實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)法：建立物理模型時(shí)離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)，先引導(dǎo)學(xué)生觀看實(shí)驗(yàn)相關(guān)的錄像視頻，再去實(shí)驗(yàn)室分組實(shí)驗(yàn)，通過(guò)動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生的腦海里留下一個(gè)思維輪廓，變成具體思維特征的物理模型，進(jìn)而去解決一類相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題，這種方式建立起來(lái)的物理模型給學(xué)生的印象很深刻。

三、在實(shí)驗(yàn)課中教師要注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出，科學(xué)探究是指基于觀察和實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生分析相關(guān)事實(shí)或結(jié)論，提出并準(zhǔn)確表述可探究的物理問(wèn)題，作出有依據(jù)的假設(shè)；能制訂科學(xué)探究方案，選用合適的器材獲得數(shù)據(jù)；能分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)其中規(guī)律，形成合理的結(jié)論，用已有的物理知識(shí)進(jìn)行解釋；能撰寫完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)科學(xué)探究過(guò)程與結(jié)果進(jìn)行交流和反思。物理科學(xué)探究過(guò)程主要包括提出問(wèn)題、搜集證據(jù)、解釋現(xiàn)象、合作交流等要素。對(duì)于提高學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)，我認(rèn)為主要有以下三個(gè)方面的途徑。

1.設(shè)置問(wèn)題情境，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究欲望

在課堂教學(xué)中，教師設(shè)置問(wèn)題情境，并通過(guò)引導(dǎo)優(yōu)化和集中學(xué)生的問(wèn)題，然后再篩選出那些可能會(huì)引發(fā)富有成效的探究活動(dòng)的問(wèn)題，與學(xué)生提出好的問(wèn)題同等重要。有時(shí)完全可以由教師直接提出探究的問(wèn)題，根據(jù)教師提出的問(wèn)題，學(xué)生也完全可以進(jìn)行有高度探究性的學(xué)習(xí)活動(dòng)。而且，只要學(xué)生真正參加了探究知識(shí)的過(guò)程，就會(huì)提出這樣那樣的問(wèn)題。例如，講授牛頓第三定律時(shí)，我們可以讓學(xué)生探究拔河比賽的取勝技巧；學(xué)生普遍認(rèn)為獲勝方的拉力大于另一方，而實(shí)際上獲勝方的力與另一方的力是一樣大的；還有，課堂上積極引入永動(dòng)機(jī)的問(wèn)題、光路可逆的問(wèn)題、力維持物體運(yùn)動(dòng)等問(wèn)題，能夠促使學(xué)生在情感與心理上的大起大落中開(kāi)始質(zhì)疑，培養(yǎng)他們的科學(xué)探究意識(shí)和能力。

2.師生相互合作，開(kāi)展有效研究性的學(xué)習(xí)活動(dòng)

我們可以充分利用課本中的“實(shí)踐和拓展”欄目，對(duì)學(xué)生布置一些探究小課題進(jìn)行研究。例如，學(xué)完了“萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用”后，我在第二課堂上組織學(xué)生制作水火箭，讓學(xué)生寫出制作原理、設(shè)計(jì)思路、水火箭的結(jié)構(gòu)示意圖、制作過(guò)程等，通過(guò)小組合作，對(duì)他們各組制作出的水火箭舉行火箭發(fā)射比賽，比賽后分析演示效果，并對(duì)火箭發(fā)射成功與失敗的案例進(jìn)行分析。

3.利用網(wǎng)絡(luò)資源和相關(guān)教學(xué)軟件優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課堂，我們更注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果，達(dá)到既定的驗(yàn)證目的。在網(wǎng)絡(luò)資源豐富的今天，我們可以下載實(shí)驗(yàn)相關(guān)的視頻解釋一些物理規(guī)律和現(xiàn)象。如電磁感應(yīng)中的渦流現(xiàn)象，僅僅用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法，用肉眼觀察，我們是難以言述的。我們從網(wǎng)絡(luò)上下載渦流知識(shí)介紹視頻，可以將其直觀再現(xiàn)，提高課堂效率；類似的，如電磁光譜、分子的熱運(yùn)動(dòng)、核反應(yīng)等內(nèi)容，教師利用網(wǎng)絡(luò)資源給學(xué)生進(jìn)行講解，可以給學(xué)生留下深刻的印象，提高學(xué)生的科學(xué)探究興趣。

四、在課堂中教師要注重引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物理的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)物理的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出，“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”是指在認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)，認(rèn)識(shí)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，逐漸形成的探索自然的內(nèi)在動(dòng)力，嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是和持之以恒的科學(xué)態(tài)度，以及遵守道德規(guī)范，保護(hù)環(huán)境并推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感。“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”主要包括科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、社會(huì)責(zé)任等要素。

以日常課《核裂變》為例，讓學(xué)生觀看二戰(zhàn)經(jīng)典紀(jì)錄片美軍轟炸廣島和長(zhǎng)崎，思考問(wèn)題：原子核內(nèi)蘊(yùn)藏著巨大的能量，人類如何才能利用核能呢？圖文介紹1939年德國(guó)物理學(xué)家哈恩和他的助手斯特拉斯曼，用中子轟擊鈾核時(shí)發(fā)現(xiàn)重核裂變現(xiàn)象。然后我請(qǐng)學(xué)生就新中國(guó)第一顆原子彈爆炸的歷史和社會(huì)背景、我國(guó)兩彈元?jiǎng)奏嚰谙鹊氖论E、二戰(zhàn)中廣島和長(zhǎng)崎被投放原子彈的積極與消極意義等進(jìn)行科學(xué)的討論。我讓學(xué)生在課后思考：原子彈爆炸是一種劇烈的、迅速釋放高能量的核反應(yīng)，能不能將鏈?zhǔn)椒磻?yīng)置于人為控制之下，將核能緩慢釋放出來(lái)？由此將課堂學(xué)習(xí)延伸到課后，為核電的和平利用等埋下伏筆。通過(guò)這樣一系列的活動(dòng)，學(xué)生逐漸形成對(duì)科學(xué)和技術(shù)應(yīng)有的正確態(tài)度以及責(zé)任感。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)，是高中物理教學(xué)中應(yīng)該特別關(guān)注的問(wèn)題，是高中物理教學(xué)的靈魂，其形成不是一蹴而就的，而是貫穿與落實(shí)在平常教學(xué)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，潛移默化，逐漸滲透。

參考文獻(xiàn)：

[1]李榮黨，姚躍涌.高中物理概念教學(xué)方法策略與案例研究[M].廣東高等教育出版社，2016-03.

[2]張立健.高中學(xué)生物理模型建構(gòu)能力培養(yǎng)的策略研究[D].福建師范大學(xué)，2006.

編輯 郭小琴