從習題教學看高中物理學科核心素養的培養

李學軍

(天津市武清區楊村第一中學 天津 武清 301700)

伴隨新高考改革走向深入，“學科核心素養”培養如何真正落地生根成為深化基礎教育課程改革、落實立德樹人目標的核心工作。在高中物理學科教學中，習題教學作為知識、能力培養的重要手段和載體，如何承載物理學科核心素養的培養目標，讓學生能夠在新高考中對物理題目進行很好的理解、分析，能夠對物理知識進行靈活運用，最終能夠在高考中獲得理想的成績是物理教師需要重點關注的問題。

1.高中物理學科核心素養與習題的關聯

1.1 “核心素養”是指學生應逐步形成適應個人終身發展與社會發展的人格品質和關鍵能力，是對國家教育“立德樹人”總體目標的具體化。核心素養具有綜合性、跨學科的特點，需要依托各學科課程教學過程進行培養，是普通高中課程體系和各學科教學目標制定的依據。在此框架基礎上提出的高中學科核心素養，即該學科的基礎知識、基本技能、一般方法、重要觀念，是核心素養在學科教育中的具體體現。從根本上說，核心素養關注的是培養什么樣的人，學科核心素養解決的是怎樣培養人的問題。

1.2 高中物理學科核心素養主要涉及到四方面內容，這四方面內容最終構成了物理學科素養體系。具體包含內容如圖所示：

核心素養背景下的高中物理教學要將物理知識當做基礎，同時還要適當的對物理知識進行拓展。在物理教學中，教師引導學生通過高水平的思維活動，使學生在獲得基本知識的同時，領悟到形成物理概念、建構物理規律的思維和方法，進而形成終身發展的能力。以高考試題為例進行分析。

例1.在X軸上存在兩個固定的等量異種點電荷+Q、-Q，兩點之間的距離為L，以+Q為圓心，以二分之一L為半徑畫出的圓中通過abcd四個點，ac兩點位于x軸上，bd兩點和x軸有著相等的距離。下列判斷正確的是:

A．b、d兩點處的電勢相同

B.四點中c點處的電勢最低

C．b、d兩點處的電場強度相同

D．沿著虛線將+Q從a點移動到c點，則+Q電勢能降低

說明：本題考查考點包括場強、電勢概念，電勢能變化與電場力做功關系。想要解出這個問題需要理解等量異種電荷電場線分布規律，對于等勢面分布知識也要做到靈活運用，這樣就能發現該題中x軸兩側的電勢和電場強度是相等的，因此就可以得出bd兩點有著相等的電勢和電場強度，并不是相同的，但c點距離+Q和-Q相等，也就是在兩個電荷連線的中間位置，因此它的電勢是四個點中最小的。+Q由a點移到c點的過程是在做正功，所以+Q電勢能降低。答案：ABD。

高中物理教學應該引導學生形成模型構建能力，同時還要積極培養學生的科學推理能力和知識運用能力，另外，還要對學生的質疑意識進行增強，使得他們敢于提出自己的觀點，解答物理習題時能夠做到舉一反三。

本題以等量電偶電荷的電場為背景，考查了學科核心素養中的“物理觀念”的場強、電勢、電勢能觀念，同時有對“科學思維”中模型建構和科學推理能力的考查。體現了新課標對習題命題原則由“知識立意”向“能力立意”的轉變。

2.從習題教學看高中物理學科核心素養的培養

2.1 強化習題研究，挖掘培養資源。學科核心素養的培養以課程為載體，教師為媒介，學生為終端，具體來說，就是要把對學生物理學科核心素養的培養貫穿于整個高中物理課堂教學實踐之中。高中物理教材包含習題教學中蘊含了豐富的科學研究方法和思維方法，但這些方法往往隱藏在物理習題的知識背景、物理情景、模型構建等之中，與物理課程體系互為印證，需要我們教師對習題開展針對性研究，挖掘其與學科核心素養關聯的內容，然后在習題教學中主動地、有意識去滲透，培養了學生的科學推理方法，更重要的是培養創新、創造所必須具有的思維能力。以高考試題為例進行說明。

例2.圖中abc三點代表三個帶點小球，其中ab小球相距5cm，bc小球相距3cm，ac小球相距4cm。Ab連線和小球所受庫侖力合力方向是平行的。如果將ab小球所帶電荷量設為絕對值K，那么( )

A．a、b的電荷同號，k=16/9

B．a、b的電荷異號，k=16/9

C．a、b的電荷同號，k=27/64

D．a、b的電荷異號，k=27/64

說明：本題考查的概念是點電荷，規律有庫侖定律、力的合成。點電荷是實際帶電體的抽象和近似，從物理觀念劃分屬于相互作用觀及其應用這一要素，從科學思維范疇屬于模型建構要素創設的理想模型，與質點類似都是把復雜多樣的實際問題簡化為基本模型的基本分析手段，科學思維方法是教學中的重點。庫侖定律是在點電荷概念基礎上建立的規律，科學家將電荷間作用力與萬有引力相類比，得出平方反比規律，其中不僅需要進行科學推理，還要進行驗證和反思創新，正是在此基礎上科學家才能通過實驗得出庫倫定律，其建立過程是進行物理學科核心素養中科學探究和科學態度與責任兩個維度教學的最佳載體。力的合成包含等效替代物理思想、矢量運算數學方法等內容，本題是力學規律在電學范圍的延伸應用。答案：D

高中物理習題教學注重讓學生領悟物理學科的思想方法、體驗探究的過程、感受物理學的美妙、增強實踐意識、養成良好習慣、培養創新能力等，這些培養目標的實現，都依賴于習題教學的過程。教師們要清醒意識到習題教學對學科核心素養培養的促進作用，在習題教學中滲透物理概念的建構過程、物理規律的探索過程中，讓學生真切感受物理的思想方法，有效培養學生的物理學科核心素養。

2.2 引導主動參與，養成良好習慣。高中物理教學目的并不只要讓學生能夠順利通過高考，而是想要讓學生將學到的物理知識運用到實際問題解答當中，能夠形成物理思維，也就是讓學生形成物理學科核心素養。要想實現這一目標，第一步就是要讓學生喜歡上物理學習，這樣他們才能主動的參與到物理探究中，才能充分發揮自身能力。

高中物理教材包括很多內容，如，物質基本結構、運動規律、實驗操作方法以及思維方式等，內容與科技前沿和生活實際聯系緊密，容易與學生的興奮點相契合；同時，物理學習要求學生具備較高的邏輯思維能力，對學生的創新能力也有一定的要求，因此很多高中學生對于物理學習都存在抗拒心理，為此就需要物理教師采用更多樣的教學方法和手段，以此來吸引學生的注意力，從而讓學生感受到物理學習的奧妙。教師還可以讓學生組成小組進行合作學習，或是讓學生通過實驗操作的方法掌握物理知識，這樣既可以降低物理學習難度，又可以讓學生的科學思維能力得到鍛煉和增強，他們的實驗動手能力也會變得越來越好。下面就來分析一道高考試題：

例3.MN是兩根豎桿，有一根晾衣繩分別固定在了兩根桿的ab兩點上，晾衣繩上掛著一件衣服，這時衣服、繩子、晾衣架和豎直桿都處于靜止狀態。如果只能對其中的一個條件進行人為更改，那么下列哪個選項是正確的呢( )

A.將固定在b點的繩子移動到b′，繩子拉力沒有變化

B.向右移動桿N，繩子拉力會增加

C.將固定于ab兩點的繩子高度差進行縮小，繩子拉力會降低

D.在繩子上掛上重量更大的衣服，衣服架位置會向右移動

說明：該題主要考核了學生對受力和共點力等知識的掌握情況。對繩子拉力變化情況進行分析需要認識到其合力沒有出現變化，之后就可以借助數學方法根據兩個豎直桿距離的變化來對繩子夾角改變進行推測就可以得出答案。題目以實際生活應用為背景，需要學生有扎實的物理基礎知識，利用推理能力、分析綜合能力建立物理模型，運用數學工具解決物理問題才能得到正確的結果，是學科核心素養培養的綜合體現。答案：AB。

落實物理學科核心素養的培養是一項綜合性工程，不是可以一蹴而就的，需要我們轉變觀念、做實課程開發建設、改進教學評價，不斷優化教學環節，把知識為目標的教學模式轉變為以物理學科核心素養培養為目標的教學體系上來，促進學生多元發展，實現物理學科核心素養培養立德樹人的總目標。