核心問題推進高中物理核心素養形成的研究

盧盛君

摘要：

核心問題是指具有一定綜合性、探究性和包容性的原始物理問題。核心問題來源于真實情境，并且貼近結合了教學需要。在高中物理教學中應用核心問題是發展學生核心素養的一種有效策略。本文將核心問題分為理論推導型、實驗操作型和創新設計型三大類，并結合實例分別進行了探討。

關鍵詞：核心問題??高中物理??核心素養??發展策略

在高中物理課堂教學中，教師會提出許多問題，但是這些問題一般是針對記憶性內容或者解題技巧的。由于這些問題和真實情境下的物理相去甚遠，因而它們對培養學生的核心素養效果不佳。為了有效地培養學生的核心素養，需要設計針對性更強的核心問題。

一、核心問題的概念及來源

1.核心問題的概念

核心問題是具有一定綜合性、探究性和包容性的原始物理問題，其從原始問題中來，但是又進行了必要的教學處理，更加貼合高中物理教學需要。核心問題中的綜合性是指其涉及的物理知識較為廣泛，不是僅僅針對單一的物理知識;核心問題中的探究性是指其答案不顯而易見，需要經過一番思考、分析，甚至試驗才可以獲得;核心問題中的包容性是指其適合所有水平的學生來解答，而不是針對少數物理能力較強的學生。核心問題以其優良的教育特性將核心素養的培養融入其中，學生在解決核心問題的過程中可以逐步形成高中物理核心素養。

2.核心問題的來源

核心問題主要來源于實際生產和生活，也有一些來源于物理學史或者物理前沿。在高中物理教學中所應用的核心問題，主要從教師對生活和生產的觀察，以及對物理學相關資料的閱讀中獲取。一個高質量的核心問題應該是和教學內容密切相關，具有生動背景和一定復雜度的。和教學內容密切相關的核心問題適用于物理教學，能夠使學生通過對核心問題的探究，完成物理知識的學習;具有生動背景的核心問題能夠引起學生的認知沖突，促使學生主動進入問題探究;具有一定復雜度的核心問題可以給學生提供更多的探究機會，讓學生沉浸其中，體驗更多物理知識形成的過程。為了設計出高質量的核心問題，教師應該不斷地收集和整理相關的資源，并對這些資源進行必要的教學處理，以適應教學需要。

二、核心問題推進高中物理核心素養形成的實踐

目前，高中物理課堂教學在積極地培養學生的核心素養。在這一背景下，教師可以在課堂教學中應用核心問題。核心問題的應用必將使物理課堂教學發生許多有益的革新。

1.理論推導型核心問題的應用

理論推導型核心問題是指采用理論推導的方式來解決的一類核心問題。物理學研究的目標是建立一整套普適的理論體系。理論推導過程中會涉及許多物理思想方法和思維方法的應用。學生在理論推導中還要借助于一些數學工具。可以看出，理論推導型核心問題可以促進學生以邏輯思維為中心的思維能力的發展，并能夠讓學生體悟到眾多物理思想方法的本質。在高中物理教學中，教師可以根據教學內容選取合適的理論推導型問題，并引導學生采用邏輯推導的方式來解決。

比如，進行電源最大輸出功率教學時，本節教學內容涉及數學推導和分析的過程，應用理論推導型核心問題比較適合。首先，教師提出幾個問題。問題1：在一個電路中，外電阻變化如何影響輸出功率？問題2：如何才可以得到最大的輸出功率？對于第一個問題，學生運用功率計算公式時發現：電阻變大，電流會減小，無法判斷是不是負載電阻越大，功率越大。對于第二個問題，學生需要進行復雜的理論推導過程。教師可以給予學生足夠時間，并且允許學生進行討論。學生在推導過程中應用數學求極值的方法得出了答案。接著，教師再提出一些針對性問題，讓學生驗證剛剛通過理論推導所得到的結論。在本次教學過程中，教師提出了理論推導型核心問題，學生在解決核心問題的時候借助于大量邏輯思維方式，并結合了數學求極值的方法。學生通過理論推導體驗知道了物理問題的結論并不是憑借感覺就可以得到的，而是需要經過嚴密的邏輯推理。在許多時候，使用數學方法可以揭示物理現象的本質。在本次教學中，學生的物理思想、科學品質等相關的高中物理核心素養元素都得到了一定程度的訓練。

2.實驗操作型核心問題的應用

任何理論都離不開實驗的驗證。實驗既是一種探究方式，也是一種建構方式。實驗操作型核心問題可以引導學生設計實驗、實施探究，以提升核心素養。實驗操作型核心問題的設計最好具有較大的包容性，允許學生使用多種方法展示實驗探究。在應用實驗操作型核心問題中，教師應該積極地幫助學生準備各種實驗器材。如果有可能，則盡量利用生活中常見的物品來做實驗。

比如，在研究平拋運動時，教師可以應用實驗操作型核心問題。理論分析在平拋運動教學中占據主體地位，但是理論分析所得結果難以讓學生信服。如果教師采用實驗操作型的核心問題引導學生探究，則可以有效地解決這個問題。在教學中教師提出問題：“我們通過理論推導，已經得到了平拋運動的性質，并將其進行了分解。那么你們能不能設計一個實驗來驗證理論，分析所得結果的正確性呢？”許多學生提出了采用頻閃照片記錄平拋運動過程的方法來展開研究。教師提供頻閃照片的拍攝裝置。通過拍攝，學生得到了物體做平拋運動的照片。接著，學生結合勻速運動和勻變速運動的規律對照片進行分析，他們清晰地得到了最終的結論。在本次教學中，教師提出實驗操作型核心問題。學生通過實驗操作進行了探究，驗證了理論分析的結論。實驗設計和操作有利于培養學生的探究能力，解決實驗過程中出現的困難和處理實驗數據，可以培養學生的科學精神。通過本次教學，學生多方面的能力得以發展，促進了核心素養的發展。

3.創新設計型核心問題的應用

創新設計型問題是以激發創意、設計實用作品為核心所提出的一些問題。創造能力對學生的發展有極其重要的作用。隨著我國經濟發展的轉型，社會對創新人才的需求越來越多，而基礎教育對創新人才的培養明顯不能夠適應這種要求。高中物理核心素養中的科學思維是和創新密不可分的，如果能夠通過創新設計型核心問題來培養學生的創新能力，發展學生的核心素養，則可以解決此困境。

比如，進行傳感器教學時，教師可以提出這樣的創新設計型核心問題：“在夏天，常常會出現暴雨。如果我們將衣服、被子曬在外面，可能會被突然來臨的暴雨淋濕。那么，我們能不能利用傳感器設計一個自動收衣服的衣架呢？”學生先分析問題中的實際情境，抓住下暴雨時烏云大作、沒有陽光的特點，認為可以使用光傳感器、電動機、傳動裝置等制作衣架。如果要下暴雨了，光傳感器會發出信號，啟動電動機，電動機帶動傳動裝置收回外面的衣服;如果太陽出來了，光傳感器會發出信號，啟動電動機，將衣架伸出室外。學生在解決這個創新設計型核心問題時，除了要用到所學的有關傳感器的知識，還運用了其他多種思維形式和探究方式，這些都是有利于核心素養形成的行為。在本次教學中，創新設計型問題較好地得以實施。學生的思考、討論、創意都在緊張而愉悅的氛圍下進行，他們最終完成了作品的設計。他們可能在課外將設計的作品變為現實，這將會進一步激發學生學習的熱情。

綜上所述，核心問題中融合了眾多探究因素，在探究核心問題答案的過程中需要用到科學的思維方式、實驗探究形式，這些都可以促進學生各種物理觀念的形成。同時，在探究過程中，學生的科學意識、社會責任等都會得到一定程度的發展。可以相信，在未來的高中物理教學中，核心問題將會得到越來越多的應用。

參考文獻：

[1]陳麗珊， 陳海. 基于高中物理學科核心素養的物理教學探究[J]. 基礎教育研究， 2016（20）：78.

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責任編輯：丁?蔚