“問題導學”模式下學生物理核心素養的培養策略

任家立

【摘要】針對高一學生在初學高中物理過程中存在的“高臺階”問題，通過“問題導學”模式的課堂教學實踐，探尋困擾高一學生物理學習的有效途徑和方法，激發物理學習興趣，促使學生物理核心素養的逐步形成。

【關鍵字】問題導學 策略 核心素養

【中圖分類號】G633.91

【文獻標識碼】A

【文章編號】1992-7711（ 2020） 06-099-03

問題導學”課堂教學就是以問題學習為中心，以問題發現、問題生成、問題解決為主線，以師生圍繞問題共同開展自主、合作、探究學習為主要學習方式的一種高效課堂教學模式。

《普通高中物理課程標準（2017年版）》提出物理學科的核心素養，是指學生在接受物理教育過程中所逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，其包含物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任四個維度。

那么，如何在高一物理課堂教學中培養學生的核心素養呢？筆者認為需要以“問題”來驅動學生探究，在探究的過程中促進科學思維的螺旋式上升和滲透物理觀念、科學態度與責任，最終形成物理核心素養的高效課堂教學，而“目前的基本狀況是，初中學生進入高中開始學習物理后，有很多學生感到高中物理很難理解，枯燥乏味，逐漸失去了物理學習的興趣和信心，而高一物理的學習卻是高中物理學習最為重要的一環，整個高中物理核心素養的培養就更無從談起。因此，探尋物理核心素養與“問題導學”課型的有機融合，幫助學生順利跨上高中物理學習的臺階，促進學生物理學科的核心素養形成，是高一物理教學需要重點探探究的問題。

一、物理觀念的形成，需要在“問題”驅動下堅持循序漸進，貼近學生生活的原則

“物理觀念”是從物理學視角形成對物質、運動與相互作用、能量等的基本認識。在高一物理教學過程中需要以“問題”來驅動，引導學生通過對自然現象和生活中實際問題的探究，形成概念和規律的提煉和升華。

（一）放慢教學進度，樹立信心。由于初、高中教材跨度較大，高一新生在物理學習過程中，就導致許多學生認為物理難學，逐漸喪失學習物理的興趣。在思維方法上，學生從初中的形象思維轉變到高中的抽象思維，需要一個思維模式的轉換。因此，在教學中教師要了解初中教材、授課方式，對學生要有準確的判斷，讓學生逐步適應高中的教學要求。

案例1對必修1中幾個重要物理概念的引入

第一章運動的描述中有些物理概念，初中學生已經接觸過，比如，“參照物”、“速度”、“路程”，等。對于這類物理概念，在預設探究“問題”時，應在初中認識的基礎上順勢引導，來加深理解。又如，對于重力、彈力、摩擦力三種常見的力，我們從初中的力學知識著手，讓學生逐步理解，克服學生學習物理的恐懼心理，增強物理學習的信心。

（二）降低教學過程的起點，力求從學生熟悉的物理情景設計問題。在設計“問題導學案”時，盡力從初中的知識和技能出發，引入新的“問題”。這就需要教師在教學過程中，一定要從學生實際出發，降低起點，對過難、坡度過大的內容要進行分步講解甚至暫時不介紹，對重點、難點和學生不足之處進行必要的循環。

案例2對加速度的引入和應用

據筆者教學實踐：降低教學過程的起點，逐步引入“加速度”，先增加他們的感性認識，提高記憶能力和思維能力，最后完成對加速度的理解和應用。

從生活中來：在設計“問題導學案”，引入“加速度”時先讓學生從生活中熟悉的運動物體思考，如下表所示：以學生生活中熟悉的運動員和汽車為例，如運動員從靜止開始起跑，4秒后速度大小為8m/s;汽車也從靜止開始運動，lOs后速度大小為15m/s，這樣一個學生熟悉的物理情景來引入“加速度”，引導學生探究，初速度.末速度，速度變化量，每秒的速度變化量，最后升華到加速度。

到生活中去：很多車主在購買車時，除了關心油耗、配置之外，最關心的不外乎就是加速能力了。

以1.6L卡羅拉和1.6L斯柯達為例：

（1）汽車加速能力與哪些因素有關？

（2）如何用已學物理學知識描述汽車的加速性能呢？

（3）如上圖a，b所示，那輛汽車的加速性能更好呢，計算和分析兩輛車的加速度？

（4）超速行駛是發生交通事故的主要原因，如何衡量汽車的剎車性能，剎車時如何讓高速行駛的汽車速度減小的更快，從而避免交通事故的發生呢？

教學活動最好從學生的實際出發，案例2從生活中學生熟悉的現象設置“問題”驅動，激發學生探究加速度的興趣，最后又回到生活中分析解決實際問題，同時從探究問題的過程中樹立汽車行車安全的意識，滲透物理觀念。

二、“問題導學”教學中，“科學思維”的形成，要以高一學生的思維特征為基礎

物理教學中，概念和規律是物理觀念的主體，也是學生物理核心素養形成的基礎，科學思維的培養是核心?？茖W思維是從物理學視覺對客觀事物本質屬性、內在規律及相互聯系的認知方式?！翱茖W思維”主要包括、科學推理、科學論證、質疑創新等要素，其中科學推理、科學論證是助推“科學思維形成”的雙引擎，模型建構和質疑創新則是“科學思維達成”的雙翼，探究這四個要素在物理教學過程中需要有機融合，形成雙擎助推，雙翼導向的高效課堂，讓學生初步具備科學思維能力，從高一就愛上物理。

（一）學生是活生生不斷成長的個體， “問題探究”也要體現學生成長的階段性特點，滿足學生自身成長的要求來設計“問題導學案”。

（1）在思維方面，研究表明從初中到高中思維的發展存在著關鍵期與成熟期，從初二開始，學生的思維開始從經驗型向理論型轉變，到了高二年級這種轉變初步完成，這時中學生的思維成分、個體差異，基本上趨于穩定狀態，思維發展變化的可塑性漸小，高一是思維發展的關鍵期。

（2）在心理方面，高一學生的心理相對比較脆弱，大部分學生剛離開父母，獨自生活顯得很不適應，生活上不會照顧自己，晚上睡在宿舍可能會失眠，經常想家等等，導致心情不愉快無心學習。

（3）在學習習慣方面，高一學生延續了初中的習慣和思維，缺乏主動學習的精神和獨立思考的能力，對老師的依賴十分強烈。

（二）設計“問題導學案”時，應多以學生的生活經驗或體驗為物理背景設計問題，少些抽象的理論分析，應充分考慮高一學生的心理和思維特點。

案例3：探究：亞里士多德所著的《物理學》第四卷第八章指出： “我們看見一個重物比另一個重物快有兩個原因，或者由于穿過的介質不同（如在水中、土中或氣中）;或其他情況相同，只是由于各種物體的重量情況不同。

（1）學生以生活經驗或體驗表述觀點

（2）實驗演示

（3）邏輯矛盾

（4）實驗論證：如牛頓管，真空視頻實驗

（5）探究總結

三、科學探究中要滲透物理“模型建構”的科學思維

物理“模型建構”是一種抽象、概括等思維方法的學習，在建構模型時一定要將實際物理問題或物理情景中的次要因素忽略，抽象出本質的屬性或規律， “模型建構”是科學探究的必要環節。

案例4彈力、摩擦力

例1

問題驅動1：如圖1，圖2所示，質量均為m的小球，輕質繩與豎直方向夾角相同，那種情況下繩子更易斷呢？

圖1，光滑豎直墻上，一根輕質細線拴著一只小球。

圖2：豎直墻上，一根輕質細線拴著一只小球。

在設計“問題導學案”時，先讓學生熟悉常見力的產生及方向的判斷，然后再循序漸進讓學生了解受力分析的步驟，循環練習。

（2）學

學生要牢記，力不能脫離物體而存在，受力分析不能孤立地進行，在許多情況下要根據研究對象的運動狀態，結合相應的物理規律，建構物理模型，通過科學推理，才能做出正確的分析。

例2

情景：如下圖3，4，5所示，已知鐵塊A和木塊B質量均為m，一起做勻速運動，A，B與水平地面及B與墻壁間動摩擦因數均為u，u<1，重力加速度取g）

如圖3所示，物體A和B緊靠在一起，在水力F的作用下一起運動。

如圖4所示，兩物體A，B疊放在一起，A物體在水平向右的F作用下一起運動。

如圖5所示，在豎直墻壁上兩個物體A，B疊放在一起，A物體在水平向左的F作用一起運動。

問題驅動2：那種情況下最費力，那種情況下A對B的彈力最小呢？

科學探究：整體法受力分析，以AB為整體可知圖3和圖4，F=2umg，圖5，F=N，uN=2mg.A對B的彈力探究，要用到隔離法思維。

如圖3中，隔離B時NAB=umg;如圖4中，隔離B時NAB=mg;如圖5中，隔離B時NAB=N，以AB為整體時uN=2umg，計算可知圖3，A，B間彈力最小。

（1）延伸驅動

若A，B-起運動（A，B不發生相對滑動），A，B間動摩擦因數為uAB，F最大為？

（2）情景遷移驅動

一輛質量為M以速度V勻速行駛的公交車行駛在平直路面上，突然司機發現前方路面有障礙物，需緊急減速，但質量為m的A乘客沒系安全帶，為防止A乘客滑離座椅，請問司機剎車時，公交車受到地面的摩檫力應為多大呢？（已知乘客與座椅之間動摩擦因數為u1，公交車與路面間動摩擦因數為u1，u1

科學探究中，高中物理的學習主要是讓學生從物理現象去認識自然，理解自然，這就需要學生把抽象的物理現象建構為形象的物理模型，然后進行分析探究，形成科學思維。通過先整體，后隔離的抽象思維物理建模，引導學生從原有的知識經驗中，生長新的知識和經驗，降低了學生解決問題的臺階。

總而言之，對于物理核心素養，物理觀念是基礎，科學思維是核心，科學探究是方式，科學態度與責任是必備品格，在物理教學的過程中，要尋求四個要素的有機高度融合，以“問題”來驅動科學探究，在科學探究的過程中促進科學思維的螺旋式上升和滲透物理觀念、科學態度與責任，最終形成物理核心素養的高效課堂教學，幫助高一學生順利完成初高中物理的銜接過渡，促使學生物理核心素養的逐步形成，落實立德樹人的根本任務。

備注：本文為廣州市教育科學規劃2016年度課題“問題導學”模式下高中物理教學中情境創設的研究（課題編號：1201554543）的研究成果之一。

【參考文獻】

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