如何有效培養高中生的物理學科核心素養

李開玉

摘 要：高考改革的基本理念之一是注重體現物理學科本質，培養學生的物理核心素養。高中物理課程注重體現物理學科的本質，從物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任等方面提煉學科育人價值，充分體現物理學科對提高學生核心素養的獨特作用，為學生終身發展、應對現代和未來社會發展的挑戰打下基礎。

關鍵詞：高中物理；學科素養；培養途徑

分析近三年的全國1卷理綜物理試題，發現高考物理的試題特點都是緊緊圍繞高中物理的基礎知識和基本方法，重點考查考生的理解能力、推理能力、分析綜合能力、運用數學處理物理問題的能力和實驗與探究能力，同時充分體現了物理學科的特點，以日常生活和實驗探究中所接觸的科學事物和現象為載體，考查考生利用物理知識以及學科思想方法解決實際問題的能力，滲透STSE（科學、技術、社會、環境）的教育思想，考查了考生的科學素養。那么老師如何在平時的課堂教學中有效地提高學生的物理學科素養，成了迫切需要鉆研的問題。本人根據教學實際，探討有效培養高中生物理學科核心素養的幾個途徑。

一、在新課教學中，教師應注重物理概念、基本現象和基本規律的闡述，加強學生對物理概念及物理規律的理解

高考改革的基本理念之一是注重體現物理學科本質，培養學生的物理核心素養。高中物理課程注重體現物理學科的本質，從物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任等方面提煉學科育人價值，充分體現物理學科對提高學生核心素養的獨特作用，為學生終身發展、應對現代和未來社會發展的挑戰打下基礎。

“物理觀念”是從物理學視角形成的關于物質、運動與相互作用、能量等的基本認識；是物理概念和規律等在頭腦中的提煉與升華；是從物理學視角解釋自然現象和解決實際問題的基礎。“物理觀念”主要包括物質觀念、運動與相互作用觀念、能量觀念等要素。在新課教學中，教師應注重物理概念、基本現象和基本規律的闡述，加強學生對物理概念及物理規律的理解。高中教師根據教學目標和要求，結合學生身心發展的特點，利用“從生動的直觀到抽象的思維”的認識規律，運用實際操作、模型演示、生活中熟悉的實例等進行直觀教學，是提高教學質量的一個重要方法。

高中物理概念的教學還可以采用循序漸進的原則，對概念劃分層次。例如：在整個高中階段，對靜摩擦力教學要循序漸進，開始只要求學生知道靜摩擦力產生的條件：（1）物體相互接觸；（2）有壓力；（3）接觸面粗糙；（4）物體間有相對運動的趨勢。能用二力平衡的知識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。如果初學時就要求對靜摩擦力的各種情況的認識一步到位，有悖于認識規律，就會事倍功半，欲速則不達。隨著學習的深入和學習能力的提高，學生對靜摩擦力的認識會逐漸加深。學習了參照物的概念后，可判斷相對運動趨勢的方向。學習“牛頓運動定律”后，又知道了由物體的受力情況和運動狀態解決靜摩擦力的大小和方向。學習了“機械能”后，再討論摩擦力做功和能量的轉化問題。只有把靜摩擦力這個概念分散到整個力學教學過程，逐步拓寬，層層深入，才能使學生較全面地掌握靜摩擦力的作用規律。

二、在習題課中教師要注重引導學生將實際問題中的對象和過程轉換成所學的物理模型，能對綜合性物理問題進行分析和推理，獲得結論并作出解釋

高中物理課程中涉及的物理模型主要包括以下三類：（1）對象模型：例如質點、輕桿、輕繩、彈簧振子、單擺、理想氣體、點電荷、理想電表、理想變壓器、勻強電場、勻強磁場、點光源、光線、原子模型等，這類模型建立在客觀實體的基礎上，以實際的物體為原型，把客觀實體理想化。（2）過程模型：例如勻速直線運動、勻變速直線運動、勻速圓周運動、平拋運動、簡諧振動等。過程模型可以使我們在研究某些物體的運動時，忽略次要因素，抓住本質要素，把物理過程理想化，抽象出過程模型。（3）結構模型：如原子模型、磁力線、電力線等。在研究復雜的物理問題時，涉及多個因素，決定系統性的是系統的整個結構。

傳統教學中，教師往往只注重讓學生記住物理模型、套用物理模型，當學生遇到較為新穎的物理情境時就會感到無從下手，出現這些現象的根本原因在于學生缺乏物理模型建構的能力，容易根據已有的經驗形成思維定式，學生缺乏嘗試自己構建物理模型來分析問題的能力。所以，在教學過程中，教師需要有效的教學策略來解決模型建構所存在的問題，有意識地進行能力培養，從而提高物理模型構建能力。下面根據教學實際，本人在幫助學生建立物理模型時，主要采用以下方法：（1）分類定義法：在對某些模型進行建立時，教師引導學生從模型本身的特點給予分類定義，然后在運用中進一步體會模型的內涵。如總結力的三種效應：①力的瞬時性（產生a）F=ma？圯運動狀態發生變化？圯牛頓第二定律；②時間積累效應（沖量）I=Ft？圯動量發生變化？圯動量定理；③空間積累效應（做功）W=FS？圯動能發生變化？圯動能定理。（2）舉一反三法：在學生已有的知識基礎上，通過舉例的方法，引導學生建立物理模型，再改變一些條件，讓學生嘗試分析變式情境下的運動情況。（3）實驗引導法：建立物理模型時離不開實驗，先引導學生觀看實驗相關的錄像視頻，再去實驗室分組實驗，通過動手做實驗，使學生的腦海里留下一個思維輪廓，變成具體思維特征的物理模型，進而去解決一類相關的實際問題，這種方式建立起來的物理模型給學生的印象很深刻。

三、在實驗課中教師要注重培養學生的科學探究意識

《普通高中物理課程標準》中指出，科學探究是指基于觀察和實驗，培養學生分析相關事實或結論，提出并準確表述可探究的物理問題，作出有依據的假設；能制訂科學探究方案，選用合適的器材獲得數據；能分析數據，發現其中規律，形成合理的結論，用已有的物理知識進行解釋；能撰寫完整的實驗報告，對科學探究過程與結果進行交流和反思。物理科學探究過程主要包括提出問題、搜集證據、解釋現象、合作交流等要素。對于提高學生的科學探究意識，我認為主要有以下三個方面的途徑。

1.設置問題情境，激發學生的科學探究欲望

在課堂教學中，教師設置問題情境，并通過引導優化和集中學生的問題，然后再篩選出那些可能會引發富有成效的探究活動的問題，與學生提出好的問題同等重要。有時完全可以由教師直接提出探究的問題，根據教師提出的問題，學生也完全可以進行有高度探究性的學習活動。而且，只要學生真正參加了探究知識的過程，就會提出這樣那樣的問題。例如，講授牛頓第三定律時，我們可以讓學生探究拔河比賽的取勝技巧；學生普遍認為獲勝方的拉力大于另一方，而實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機的問題、光路可逆的問題、力維持物體運動等問題，能夠促使學生在情感與心理上的大起大落中開始質疑，培養他們的科學探究意識和能力。

2.師生相互合作，開展有效研究性的學習活動

我們可以充分利用課本中的“實踐和拓展”欄目，對學生布置一些探究小課題進行研究。例如，學完了“萬有引力定律及其應用”后，我在第二課堂上組織學生制作水火箭，讓學生寫出制作原理、設計思路、水火箭的結構示意圖、制作過程等，通過小組合作，對他們各組制作出的水火箭舉行火箭發射比賽，比賽后分析演示效果，并對火箭發射成功與失敗的案例進行分析。

3.利用網絡資源和相關教學軟件優化物理實驗教學

傳統的實驗課堂，我們更注重實驗結果，達到既定的驗證目的。在網絡資源豐富的今天，我們可以下載實驗相關的視頻解釋一些物理規律和現象。如電磁感應中的渦流現象，僅僅用傳統的實驗方法，用肉眼觀察，我們是難以言述的。我們從網絡上下載渦流知識介紹視頻，可以將其直觀再現，提高課堂效率；類似的，如電磁光譜、分子的熱運動、核反應等內容，教師利用網絡資源給學生進行講解，可以給學生留下深刻的印象，提高學生的科學探究興趣。

四、在課堂中教師要注重引導學生認識物理的本質，培養學習物理的科學態度與責任

《普通高中物理課程標準》中指出，“科學態度與責任”是指在認識科學本質，認識科學、技術、社會、環境關系的基礎上，逐漸形成的探索自然的內在動力，嚴謹認真、實事求是和持之以恒的科學態度，以及遵守道德規范，保護環境并推動可持續發展的責任感。“科學態度與責任”主要包括科學本質、科學態度、社會責任等要素。

以日常課《核裂變》為例，讓學生觀看二戰經典紀錄片美軍轟炸廣島和長崎，思考問題：原子核內蘊藏著巨大的能量，人類如何才能利用核能呢？圖文介紹1939年德國物理學家哈恩和他的助手斯特拉斯曼，用中子轟擊鈾核時發現重核裂變現象。然后我請學生就新中國第一顆原子彈爆炸的歷史和社會背景、我國兩彈元勛鄧稼先的事跡、二戰中廣島和長崎被投放原子彈的積極與消極意義等進行科學的討論。我讓學生在課后思考：原子彈爆炸是一種劇烈的、迅速釋放高能量的核反應，能不能將鏈式反應置于人為控制之下，將核能緩慢釋放出來？由此將課堂學習延伸到課后，為核電的和平利用等埋下伏筆。通過這樣一系列的活動，學生逐漸形成對科學和技術應有的正確態度以及責任感。

科學態度與責任素養，是高中物理教學中應該特別關注的問題，是高中物理教學的靈魂，其形成不是一蹴而就的，而是貫穿與落實在平常教學中的每一個環節，潛移默化，逐漸滲透。

參考文獻：

[1]李榮黨，姚躍涌.高中物理概念教學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.高中學生物理模型建構能力培養的策略研究[D].福建師范大學，2006.

編輯 郭小琴