基于核心素養的高三物理知識模塊重構實踐與探索

摘 要：高中物理新課教學是按照學生認知規律，采用探究方式實施的，而高三物理復習課需要培養學生的知識遷移和綜合分析能力，對知識模塊重構的實踐證實這是可行的，也是必須的?；诖?，重點總結實踐成果，旨在通過交流進一步優化重構方案。

關鍵詞：核心素養;模塊;重構;思維

高中物理課程編寫是按照“運動學、力學、動力學”的順序，然后從“直線運動”處理方法“牛頓運動定律”再到“曲線運動”的處理方法“運動合成與分解”，從動力學方法“牛頓運動定律”再到能量的方法“動能定理”“機械能守恒”“能量守恒”。這樣編排符合學生的認知規律，符合物理學科核心素養的培養需要。高一、高二年級按照這樣的順序教學是比較科學的，但到了高三，學生對物理建模和物理方法在不同知識領域的融會貫通能力上存在壁壘。針對高三學生存在的問題，借助高三復習課，將以章節為順序的講義編排變為以物理方法為主線的知識模塊重組編排，其效果顯著，有效地提升了學生思維水平。[1]

一、物理學科核心素養的培養目標在高三習題課中的再認識

“物理學科核心素養”的四個要素中“科學思維”是物理學科核心素養的重要組成部分，發展學生的科學思維是物理教學的重要教學目標。[2]高三復習課更要將分析問題、建立模型、用物理規律與物理方法解決問題的思維能力培養和通過物理實驗設計探究物理規律的能力提升兩大方面作為達成學科教學目標的重要途徑和抓手。

二、習題課模塊重構的實踐探索

1.以“牛頓運動定律”為主線的模塊重構

“牛頓運動定律”作為關聯運動學與力學問題的紐帶與橋梁，是高中物理解決動力學問題的重要方法，對解決運動時間與分析運動過程有不可替代的作用，尤其在“傳送帶”“摩擦拖動”“帶電粒子在交變電場中運動”等熱門考點上有重要體現。

本專題設計思路為：（1）全面復習牛頓三大運動定律。（2）借助常規“力到運動、運動到力”的簡單例題，總結復習解題一般思路，即受力分析、運動分析，抓住臨界，用F=ma構建等式關系。（3）方法應用：瞬時加速度問題、摩擦拖動問題、傳送帶問題、帶電粒子在場中運動問題。

從學生的答題情況分析，學生已基本掌握牛頓運動定律分析問題、解決問題的基本方法，但是對于特殊過程，比如臨界條件的把握，借助v-t圖像處理多過程往復性問題方面還比較生疏。針對此類情況，在本專題結束后安排了變式訓練，有目的性地幫助學生強化此類方法。

例如，用牛頓運動定律解決摩擦拖動問題。

如圖將物塊A疊放在物塊B上，它們質量分別為2m和m，地面光滑，兩物塊間動摩擦因數為μ，用力F作用在物塊A上，將F從0開始增加，當F加到多少，A、B兩物塊發生相對滑動？

此專題突出了牛頓運動定律在分析問題時的一般思路與方法，有效地培養了學生抓受力分析、運動分析的一般思路，將不同知識板塊通過同一方法建立知識網絡，教給學生物理方法，讓學生形成正確的思維方法。

2.以“運動合成與分解”為主線的模塊重構

“運動合成與分解”是處理曲線運動的重要方法之一，在“平拋運動”“類平拋、斜拋運動”“帶電粒子在電場中偏轉運動”中有著廣泛的應用，著重培養了學生“化曲為直”的物理思想。

設計思路：（1）通過復習平拋運動的基本知識點，感受運動分解處理問題的一般思路，即用等效的思想將復雜運動分解成兩個簡單的運動，借助運動的等時性、獨立性構建關聯關系。（2）歸納總結高中階段需要借助“運動合成與分解”處理的常見運動：斜拋運動、帶電粒子在電場中偏轉運動、帶電粒子在復合場中運動等，突出“一法多題”的知識方法。

例如，復合場中帶電粒子運動中的特殊分解。

空間中存在由勻強電場和勻強磁場組成的復合場，已知電場強度為E，磁感應強度為B，且相互垂直，在O點無初速度釋放一電子，則電子在y軸方向運動的最大距離為多少？

本專題重點突出運動合成分解方法在特殊問題中的處理技巧，讓學生在面對復雜曲線運動時學會合理借助運動合成與分解方法處理，達到靈活應用。

3.以“圓周運動”為主線的模塊重構

圓周運動作為曲線運動的特例，既具有普遍性又具有特殊性，大到宏觀天體，小到微觀粒子，都在做圓周運動，研究其運動特點是培養物理思維的重要組成。這里需要培養學生掌握圓周運動特點，豎直平面圓周運動的臨界，學會在不同知識板塊中尋找向心力來源，處理圓周運動。

設計思路：（1）復習描述圓周運動基本參量、傳動關系，合力提供向心力，豎直平面完整圓周運動臨界條件等基本知識點。（2）建立模型，滲透到高中物理其他知識板塊中應用，總結提煉一般方法，建立合力提供向心力關系。

例如，用豎直平面最高點“臨界問題”類比滲透復合場“等效最高點臨界問題”。

知識遷移：用細線L系住帶電小球，小球質量為m。靜止時，細線與豎直方向成θ角，給小球一個初動能，小球恰能在豎直平面內繞著O點做圓周運動，已知重力加速度g。求電場強度和小球運動中最小動能。

圓周運動的問題處理有一套獨特的處理方法，“找圓心、定半徑、確定幾何關系，受力分析找向心力”，通過不同知識板塊的應用分析，讓學生熟練掌握其一般方法。

此外，我還以“動能定理、能量守恒”“電場、磁場”“電磁感應、交流電”“熱力學”“原子物理學”“力學實驗”“電學實驗”等一系列小專題將知識模塊重構，讓學生形成系統的知識網絡，有效地促進了學生物理核心素養的形成。[3]此后，將根據學生特點不斷調整優化模塊重構方案，使專題復習更加科學化、合理化。

參考文獻：

[1]馮蘭.淺談“發現式教學”應用于高三物理復習課的實踐與感想[J].物理教師，2018（3）：94-95.

[2]高亞浩，袁財容.重構教材資源，促進學生科學思維發展[J].物理教學探討，2019（11）：65-66.

[3]林建榮.新課程體系下的高三物理復習教學的探索[J].中學物理（高中版），2014（8）：27-28.

注：本文系江蘇省教育科學“十三五”規劃2018年度課題“旨在特長生培養的物理校本課程模塊重構研究”（編號：D/2018/02/162）的研究成果。

作者簡介：王大春（1984—），男，江蘇海門人，本科，高級教師，主要從事物理教學與德育工作。