基于學科核心素養的高中物理方法與能力的培養

焦世驥

【摘要】隨著高中物理新課程改革的進一步滲透，學科素養的概念已經被更多教育人士所關注。物理學科素養指的是學生通過學習物理形成的一種思維品質，也是學生物理學習、態度、價值觀的綜合體現，更是一種物理知識沉淀。文章分析了基于學科核心素養的高中物理學習方法與能力的培養。

【關鍵詞】高中物理;核心素養;能力;方法

【基金項目】本文系2017年度甘肅省教育科學“十三五”規劃課題“基于物理學科核心素養的數學物理方法與能力培養研究”（課題立項號：GS〔2017〕GHB0890）階段性研究成果。

一、前言

物理學的方法、知識、物理理念及物理思想的綜合教育才是真正具有現實意義的物理教育。在物理教學中，具有實用價值的方法有很多，包括實驗法、觀察法、假設法、猜想法、推理法、比較法、類比法等。在核心素養理念下，教師應采用合理的教學方式，使學生學習不同的物理方法，提高學生的物理素養。

二、類比法導入概念，提高邏輯能力

從物理學視角形成的關于運動與相互作用、能量、物質的基本認識被稱為物理觀念，這也是物理概念和規律在思想意識中的升華，它從物理學角度對自然界的物理現象進行了解釋，也幫助學生解決了很多實際的物理問題[1]。學習物理的方法有多種，最基礎的是類比法，它可以幫助學生導入物理概念。

運用類比推理的模式對物理概念進行論證的方式即物理類比學習法，它是對兩類或兩個相似或相同的點進行對比學習的模式。通過類比法，學生能夠更加清晰地認知到物理知識的關鍵點和內涵，有助于提高物理知識學習能力。

例如，對于“磁場、磁感應強度B”和“電場、電場場強E”這兩個知識點，教師可以運用類比法引導學生進行學習。比如，在認識磁場、電場的過程中，可以通過類比重力場和引力場引導學生對磁場和電場的知識進行感悟，使學生懂得磁場和電場真實存在。對磁場本身性質的物理量進行描述用B表示，與L、F、I無關，而對磁場本身質量進行描述的物理量用E表示，它的大小與q、F無關。

三、比較法分析規律，形成物理觀念

在高中物理課堂教學環節，教師通過比較法引導學生學習物理知識，可以找出研究對象的差異點和共同點，以培養學生的自主思維意識，也可以幫助學生逐步形成物理觀念，提高學生的物理核心素養。

例如，在學習“靜電力庫侖定律”知識點的過程中，教師可以通過萬有引力及靜電引力的對比，使學生對兩個不同物理概念的異同點進行清晰的認知，也可以使學生對兩個物理概念的適用條件進行明確，有助于學生對物理規律進行理解，同時可以讓學生對自然規律的統一性和多樣性進行體會。

再例如，在學習“帶電粒子在電場中的運動”知識點的過程中，教師可以通過平拋運動的模式對學生進行教學，可以比較恒力作用下曲線運動的規律，以此引導學生進行自主思維，并對物理規律的異同關系進行探究，使學生認知到物理知識的本質內涵，使學生進行體系化的學習，進而為學生構建物理概念。

四、模型法簡化內涵，培養科學思維

教師可以通過模型法對物理知識進行簡化，提高學生的物理理解能力。模型法以研究問題為依據，以物理建模的形式提高學生的想象力和邏輯思維能力，進而將物理的內在特性及物理現象的本質進行融合性構建[2]。在對復雜的物理問題進行研究的過程中，應注意忽略次要因素，突出主要因素，并通構建對理想化模型的方式進行處理。教師在引導學生運用模型法進行學習的過程中，可以通過推理法對學生進行輔助教學，有助于學生更深刻地理解物理知識。推理法指的是以幾個或一個判斷為依據對結論進行推理。

例如，在學習“點電荷”知識點的過程中，可以通過對比分析的方式在力學概念中對點電荷進行分析，從而達到簡化物理模型的目的。在學習“磁感線、電線場”知識點的過程中，可以通過模型化方式引導學生學習，使學生在形成物理概念過程中培養自主思維意識。在學習“示波管的工作原理”知識點的過程中，教師可以為學生創設學習情境，讓學生分析能量轉化情況、做功情況，以及在電場力作用的情況下電子的運動情況，對電子運動過程的相關表達方式進行推理，并以能量觀點和動力學觀點對加速階段電子的末速度進行計算，然后對勻強電場在電子進入偏移電極后做類平拋運動進行分析。而在學習“磁場對運動電荷作用”知識點的過程中，教師可以引導學生從微觀角度進行猜想，對洛倫茲力進行探究，并鼓勵學生以安培力公式為切入點，對物理知識的產生過程進行學習，幫助學生構建完整的知識體系，真正地從了解物理知識轉變到靈活運用物理知識。

此外，思維活動的重要載體是問題，教師需要創設問題情境，通過新舊概念的引入，為學生建立認知沖突模式，鼓勵學生進行質疑，啟迪學生自主思考，并為學生構建寬泛、和諧的學習情境，使學生認知物理知識，探究物理問題，總結物理學習方法，提高學生的物理核心素養。

五、猜想法科學探究，鼓勵深度思維

在物理課堂教學環節，教師利用科學探究的模式，引導學生學習物理知識，可以有效提高學生的物理學習能力。教師可以利用猜想法讓學生對物理學習內容進行假設、論證、實驗、思考，讓學生自主總結物理知識的學習途徑與方法。

牛頓曾經說過：“大膽的猜測，才成就了偉大的發現?！痹趯W習物理知識的過程中，猜想法是典型的學習方式，可以有效提高學生對物理知識的認知程度。教師可以通過實驗活動引導學生對物理知識進行探究，在合理的假設與猜測的基礎上，對科學家解決物理問題的方法與思想進行模擬，以此培養學生的深度思維能力。

例如，在進行“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗的過程中，教師可以為學生創設實驗情境，使學生通過觀察體會計算的電阻與實測燈泡電阻的明顯不同，使學生的已有認知受到挑戰，引導學生進行猜想，讓學生思考是什么情況改變了燈泡的電阻，從而進行自主探究。然后，在后續的設計實驗方案、實驗實作、數據處理、分析實驗結果等方面，對學生的科學探究意識進行培養，進而提高學生的實踐能力和創新能力。

在引導學生猜想的基礎上，教師也可以培養學生的假設能力，鼓勵學生通過實驗和觀察，并結合自身已經掌握的物理知識，假定性地分析研究對象。假設是一種具有較強創造性的思維活動，它比猜想的合理性更強，也可以更加高效合理地解決物理問題。

例如，在學習“電阻”知識內容的過程中，教師可以為學生構建學習情境，對可能會影響導線電阻的因素進行假設，并在設計實驗的過程中采用控制變量法，然后制訂出具體方案進行探究驗證。

再例如，在學習“電容、電容器”知識點的過程中，為對影響平行板電容器電容大小的主要因素進行認知，需要探究其概念內涵，需要在假設的基礎上進行驗證，即假設電容的大小與兩板間的距離相關，與兩板間介質、兩板正對面積有關且成比例。教師可以通過這種引導學生自主思維并對科學探究過程進行體驗的方式來提高學生的物理核心素養。

六、觀察法揭露本質，形成概念意識

科學倫理和STSE（Science，Technology，Society，Environment）兩個層面的內容被稱為學生的責任素養與科學學習態度。在核心素養教學理念下，在提高學生物理基礎知識學習能力的基礎上，應培養學生的社會責任意識、科學態度及科學本質意識。

科學本質指的是利用邏輯工具對假設和假說的合理性進行論證。若想有效對科學本質進行揭示，則需要通過實驗和觀察來完成。通過了解物理發展史可以得知，以實驗和觀察的方式對感性材料進行獲取并對物理規律進行總結的事例不勝枚舉。

例如，在學習“帶電粒子在磁場中的運動”這一知識點的過程中，教師可以讓學生觀察洛侖茲力演示儀。觀察內容分別為：①沒有磁場對其進行作用的情況;②通過外加磁場，以垂直的方式讓電子射入磁場;③通過外加磁場，以不垂直的方式讓電子射入磁場。通過對上述三種情況進行觀察，學生找出電子運動軌跡是以何種方式變化的，并在組內進行討論交流[3]。比如：“由誰提供向心力？為何電子做圓周運動？電子是否會做螺旋運動？如果可以，在什么情況下會發生？”學生在交流討論的過程中學習磁場知識的內涵，能夠對物理學科本質進行深度理解。

這種通過觀察和實驗的方式探知物理概念，可以培養學生的尊重實證精神，也可以培養學生的評判意識和發散思維能力，激發學生的物理學習情感。此外，在觀察、分析、理解物理知識的過程中，學生會提高觀察能力、動手操作能力，活躍思維，培養責任意識與科學態度，提高物理學習能力。

七、結語

綜上所述，在核心素養大背景下，在高中物理課堂教學環節，教師可以從整體層面提高學生對物理知識的理解能力，提高學生的物理核心素養。學生對物理知識的內化能力是提高物理素養的基本保證，而責任意識與科學態度是學習物理的必備品格。教師在物理課堂教學環節，應注意運用多種教學方法，這對提高學生的關鍵學習能力，培養學生的物理品格大有裨益。

【參考文獻】

肖敏輝.基于學科核心素養下高中政治主觀題規范化答題能力的培養方法探究[J].考試周刊，2020（95）：149-150.

鄭金山，陳金貴.運用物理方法培養學科核心素養——以魯科版·高中物理選修3-1為例[J].福建基礎教育研究，2019（10）：109-110.

白景艷.高中物理學科核心素養能力的培養[J].高考，2019（30）：152.