構建實施整體探究復習模式 培養學生物理核心素養*

黃國龍

(寧波市鎮海中學 浙江 寧波 315200)

1 整體探究復習模式構建

如圖1所示，認知心理學的同化理論為，學生認知結構中概括水平較高的上位觀念(原有觀念A，B，C,…)通過與新的系列化具體下位問題情境發生相互作用不斷分化，進行有意義的同化與順應，發生有意義的變化，變為更加穩定、清晰、系統化的觀念(新的觀念A′，B′，C′，…).

圖1 認知心理學同化理論

從物理核心素養培養角度審視，學生認知中上位觀念則往往表現為物理認知(A，B，C，…)，上位物理認知通過與新的系列化具體下位物理問題發生相互作用(即解答具體物理問題過程)是一個科學推理過程.通過運用物理理論和方法解答系列化物理問題，內化原有物理理論和方法，有利于提煉升華為穩定、清晰、概括化物理觀念核心素養(A′，B′，C′，…)，有效地培養學生的科學推理核心素養.

進入物理高考復習，學生雖然經歷某些重要物理知識和方法的學習過程，但認知中相關重要物理知識和方法往往比較膚淺、模糊、零亂，缺乏有效的同化與順應，沒有較好形成物理觀念核心素養.高考復習中，若能從高中物理整體角度科學合理地組織復習教學，正確引導學生運用重要物理知識和方法探究解答物理問題，并進行整合構建和總結提煉，則能有效地培養學生物理觀念和科學思維核心素養.

基于上述分析，根據核心素養培養一般策略(整體化、情景化、活動化、策略化)，我們構建整體探究復習模式.該復習模式流程如圖2所示，以同化理論和整體化(聯系、組織、整合)理論為指導，教師揭示一些主干和上位性知識和具體下位知識聯系，根據物理復習教學目標，預設編制針對性、系列化、不斷分化的問題群，引導學生探究解答預設問題，整合構建一般性和哲理性物理知識結構和方法結構，提煉升華形成物理觀念，培養科學推理核心素養.

圖2 整體探究復習模式流程

2 整體探究復習模式實施策略

整體化由聯系化、結構化、整合化組成的，它是把物理知識和方法轉化為核心素養的重要途徑，整體化探究復習模式是培養物理觀念和科學推理的有效方法，把握具體實施策略是有效實施整體探究復習培養學生物理核心素養的關鍵.

2.1 建立物理知識間多元聯系

教師根據物理知識(模型、概念、規律)一般關系結合中學物理教學要求，從邏輯的角度通過不斷分化建立重點物理知識間的多元聯系與區別.不僅要建立一般與特殊聯系，而且要建立相似與相異關系，也要建立系統化的聯系；不僅要建立直接聯系，而且也要建立間接聯系.

2.2 預設構建物理問題群

預設構建物理問題群是把物理知識情境化、具體化、結構化，只有通過探究解答情境化物理問題群，才能使物理核心知識得到應用、遷移和創新，形成物理觀念核心素養，培養科學推理核心素養.物理復習教學中，教師要根據物理核心知識間的聯系，構建滲透物理知識具有內在邏輯關系的問題結構系統.預設構建物理問題結構系統中的物理情境、物理模型、物理知識、物理方法不僅具有一般和特殊關系，而且要有相似和相異關系.

2.3 學生探究解答

活動化是把知識轉化為核心素養的重要環節.學生探究解答物理問題是一種自主探究活動，學生通過探究解答物理問題，把物理核心知識和方法轉化為物理觀念核心素養.把握探究解答問題策略和方法是提高學生形成物理核心素養效率的關鍵.首先教師要引導學生探究解答經過分化的下位物理問題；其次，引導學生對所探究解答的物理問題進行多角度、多層次的深度探究解答.

2.4 整合構建和總結提煉 形成物理核心素養

在學生探究解答物理問題群的基礎上，教師引導學生運用一般化、相似化、比較化、系統化的策略對所解答物理問題、物理知識、解題方法進行有意義整合和構建，構建一個具有內在邏輯關系的物理問題結構、知識結構、方法結構，促進學生認知結構的概括化、穩定化、清晰化和系統化，總結提煉能深度解答物理問題，具有總體性、概括性、哲理性特征的物理觀念，培養學生歸納推理、演繹推理、類比推理等科學推理核心素養.

3 整體探究復習模式實施探索案例分析

高考復習階段學生雖然學習了高中物理課程綱要所要求的能量概念、規律和解題思路，但往往呈現碎片化，缺乏內在聯系和整體把握，沒有形成穩定的解答能量問題的有效策略.傳統教學中教師雖然向學生展示能量知識總體結構，揭示能量知識間的聯系，但缺乏學生自主探究和自主構建以及體驗和感悟，因而不能較好地上升到能量觀念核心素養，能量物理觀念及科學推理核心素養沒得到較好的培養.

為了切實有效把握能量理論和相關解題策略，培養能量物理觀念和科學推理核心素養，筆者嘗試運用整體探究復習模式實施能量專題教學.

3.1 建立高中物理復習能量知識體系

根據高中物理能量教學要求，建立表1所示的高中物理能量知識三級邏輯體系.

表1 高中物理能量知識三級邏輯體系

3.2 預設編制高中物理復習能量問題群

根據表1中高中能量知識體系和高考要求，精心編制表2所示滲透高中能量知識體系和解題策略的系列化問題群.

表2 滲透高中能量知識體系和解題策略的系列化問題群

表2中預設編制問題群的特點：

(1)由簡單到復雜，由特殊到一般，呈現多樣化

以斜面模型為問題背景，由單一斜面到多個斜面和運動斜面，由單個過程到多個過程，由恒力作用到變力作用，由機械力做功到機械力、電場力、磁場力綜合做功，由機械運動能量轉化到電場能、磁場能、光能、內能、核能間綜合轉化.滲透了多種運動形式、功能關系和能量轉化知識.

(2)注重橫向相似、相異拓展

預設問題群中既有情境(斜面、導軌)相似、解題方法相似問題，又有模型差異(平動切割和轉動切割，電阻和電容及電感)和方法差異(恒力功和變力功求解方法)問題，有利于實施深度學習，內化解題方法，提高批判性思維水平.

(3)滲透了解答能量問題解題思路和方法

揭示了靈活運用不同功能關系的問題特征，系統地滲透了解答變力功、熱量、復雜能量變化問題的解題方法，呈現了解答復雜能量轉化問題的解題思路.

3.3 學生探究解答高中物理復習能量問題群

學生通過自主和協作方式探究解答預設能量問題群，教學中充分暴露學生正面和反面思維過程，教師全面及時把握學生的解答情況.由于篇幅關系，學生探究解答過程從略.

3.4 整合構建能量知識和方法結構 總結提煉形成物理核心素養

(1)整合構建能量知識結構

學生通過探究解答預設具體能量問題群，熟練運用不同形式功和能量知識解答不同層次的物理問題，切實有效地內化表1中高中物理功和能量知識結構.

(2)總結提煉功和能量一般性觀點

表3在熟練探究解答滲透不同形式功和能量問題的基礎上，引導學生總結提煉如表3所示的適用于不同運動形式的一般性、哲理性的功和能量有關觀點.

表3 適用于不同運動形式的一般性、哲理性的功和能量有關觀點

(3)構建解答功和能量問題的方法結構

在引導學生整合構建能量知識、提煉相關功和能量一般化觀點基礎上，分析總結解答功和能量問題相關方法和技巧，深度構建如表4所示的解答功能問題的方法結構.

表4 解答功能問題的方法結構

(4)形成高中能量物理觀念，培養科學推理核心素養

學生通過探究解答，整合構建，總結提煉等深度學習，深刻理解高中能量內涵，領悟功能關系和能量轉化的一般性、哲理性含義，把握高中物理能量知識體系和解答能量問題的方法體系，切實有效地形成高水平能量觀念物理核心素養，有效培養科學推理核心素養.