初中物理習(xí)題教學(xué)中學(xué)科核心素養(yǎng)的培育路徑

李建，晏敏，阮享彬，李鴻

摘? ?要：基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)，分析了初中物理習(xí)題教學(xué)的作用。從習(xí)題教學(xué)是促進(jìn)學(xué)生物理觀念形成的重要途徑、習(xí)題教學(xué)是促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維提升的重要方式、在習(xí)題教學(xué)中提升學(xué)生的科學(xué)探究能力、在習(xí)題教學(xué)中培育學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面，結(jié)合教學(xué)案例，詳細(xì)論述了初中物理習(xí)題教學(xué)中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培育路徑。

關(guān)鍵詞：初中物理;習(xí)題教學(xué);核心素養(yǎng);培育路徑

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2022）5-0077-4

物理習(xí)題是利用所學(xué)物理知識(shí)和方法解決問題、提升學(xué)業(yè)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的重要途徑和方式。《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》在教學(xué)建議中明確指出“要從培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的視角審視習(xí)題教學(xué)的目的，應(yīng)通過習(xí)題教學(xué)，使學(xué)生在科學(xué)思維、探究能力、實(shí)踐意識(shí)、科學(xué)態(tài)度等方面得到有效提升”[1]。

1? ? 初中物理習(xí)題教學(xué)的作用

1.1? ? 鞏固、深化對(duì)物理概念和規(guī)律的理解

學(xué)生在新授課上學(xué)習(xí)了新知識(shí)，初步掌握了所學(xué)的概念和規(guī)律，但其對(duì)應(yīng)理解往往可能是表面的、片面的、孤立的。習(xí)題教學(xué)能較好地鞏固所學(xué)知識(shí)，使學(xué)生在具體的應(yīng)用中理解所學(xué)知識(shí)的內(nèi)涵和外延，進(jìn)而深化對(duì)物理概念和規(guī)律的掌握。

1.2? ? 活化物理知識(shí)，擴(kuò)大知識(shí)面

通過適當(dāng)難度的綜合題解答過程，有助于學(xué)生激活所學(xué)物理知識(shí)。習(xí)題中物理知識(shí)和實(shí)際情境的大量結(jié)合，可以拓寬學(xué)生視野，擴(kuò)大其知識(shí)面，也成為其了解科學(xué)、關(guān)注生活的一種途徑。

1.3? ? 培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力

物理定律和公式多用物理量間的函數(shù)關(guān)系表示，而物理習(xí)題一般就是要以物理規(guī)律為指導(dǎo)，運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)來描述物理過程和狀態(tài)，解決具體問題。解決問題，首先應(yīng)根據(jù)物理規(guī)律將物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題，然后再將數(shù)學(xué)問題按表達(dá)式中各量的物理意義轉(zhuǎn)化為物理問題。“解決物理問題的能力”實(shí)質(zhì)就是“轉(zhuǎn)化”的能力，這可以通過解答物理習(xí)題達(dá)到。

1.4? ? 教學(xué)效果反饋的主渠道

通過學(xué)生解答練習(xí)題，教師可以及時(shí)了解教學(xué)效果。準(zhǔn)確地抓住學(xué)生學(xué)習(xí)中問題的癥結(jié)，才能對(duì)癥下藥，做到因材施教，進(jìn)而才能及時(shí)采取有效的措施進(jìn)行教學(xué)補(bǔ)救，以鋪平進(jìn)一步教學(xué)活動(dòng)的道路。

2? ? 習(xí)題教學(xué)中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培育路徑

2.1? ? 習(xí)題教學(xué)是促進(jìn)學(xué)生物理觀念形成的重要途徑

物理觀念的形成包含形成觀念和應(yīng)用觀念解決問題兩個(gè)環(huán)節(jié)。通過習(xí)題教學(xué)，一方面，可以幫助學(xué)生鞏固所學(xué)物理知識(shí)，加深對(duì)物理概念和規(guī)律的理解，促進(jìn)學(xué)生物理觀念的形成;另一方面，在解決問題的過程中，能引導(dǎo)學(xué)生從物理學(xué)的視角正確描述和解釋自然現(xiàn)象，能靈活應(yīng)用所學(xué)的物理知識(shí)解決實(shí)際問題，能有效指導(dǎo)工作和生活實(shí)踐。因此，習(xí)題教學(xué)中要注重從物理觀念培養(yǎng)的視角進(jìn)行習(xí)題設(shè)計(jì)和習(xí)題教學(xué)，習(xí)題教學(xué)中要“注重習(xí)題的設(shè)計(jì)研究，在習(xí)題教學(xué)上避免重復(fù)、過度練習(xí)，讓問題解決真正發(fā)生”[2]。

案例1 流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的習(xí)題設(shè)計(jì)與教學(xué)

習(xí)題設(shè)計(jì)：如圖1所示，在高鐵站或地鐵站，離站臺(tái)邊緣一定距離的地方標(biāo)有一條安全線，人必須站在安全線以外的區(qū)域候車[3]。請(qǐng)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析以下問題：

（1）列車在行駛過程中會(huì)引起人和列車之間區(qū)域的大氣壓強(qiáng)發(fā)生什么樣的變化？

（2）為什么當(dāng)列車駛過時(shí)，如果人站在安全線以內(nèi)，即使與車輛保持一定的距離，也是非常危險(xiǎn)的？

（3）為確保人們候車安全，請(qǐng)結(jié)合所學(xué)的物理知識(shí)提出一條合理的候車建議。

分析：該習(xí)題源自生活中學(xué)生熟悉的真實(shí)情境，以分析論述題的形式呈現(xiàn)，通過分析解決問題的過程，讓學(xué)生加深、鞏固對(duì)所學(xué)流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的認(rèn)識(shí)和理解，有助于促進(jìn)學(xué)生形成正確的運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念。

在習(xí)題教學(xué)中可以采用討論交流、追問辯疑等方式引導(dǎo)學(xué)生從物理學(xué)的視角進(jìn)行解釋交流，讓學(xué)生理解設(shè)置安全線的必要性及其物理機(jī)理，引導(dǎo)學(xué)生要遵守交通規(guī)則，以科學(xué)的方式保護(hù)好自己和他人的安全，切實(shí)促進(jìn)學(xué)生物理觀念的形成。

圖2展示了初中物理習(xí)題教學(xué)中物理觀念的培育路徑。習(xí)題教學(xué)中要立足真實(shí)生活情境進(jìn)行習(xí)題的深度設(shè)計(jì)，習(xí)題設(shè)計(jì)和教學(xué)中要注重引導(dǎo)學(xué)生熟悉所學(xué)物理知識(shí)和規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生描述、分析、解釋、解決問題的能力。習(xí)題教學(xué)可以融合學(xué)生自主思考、討論交流、表達(dá)展示、師生點(diǎn)評(píng)、實(shí)驗(yàn)演示、對(duì)比分析、教師追問等多種教學(xué)方式，促進(jìn)其物理觀念的形成。

2.2? ? 習(xí)題教學(xué)是促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維提升的重要方式

初中物理習(xí)題教學(xué)應(yīng)指向真實(shí)問題的解決。解決問題的過程對(duì)學(xué)生模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等能力的提升有重要的作用。

習(xí)題的求解過程是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的重要途徑。初中物理習(xí)題求解過程一般經(jīng)歷“審讀題意，明確已知條件和問題解決”—“建構(gòu)模型”—“科學(xué)推理”—“科學(xué)論證”—“規(guī)范解答”—“質(zhì)疑創(chuàng)新”這樣一個(gè)路徑，具體如圖3所示。

案例2? 杠桿的習(xí)題設(shè)計(jì)與教學(xué)

習(xí)題設(shè)計(jì)：實(shí)際生活中人們常利用桿秤稱物體，稱量時(shí)使桿秤剛好水平平衡。已知秤砣重力為3.5 N，秤砣所在位置距離懸掛點(diǎn)0.12 m，物體所在位置距離懸掛點(diǎn)0.03 m，請(qǐng)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)求出物體的質(zhì)量。

設(shè)計(jì)分析：該題立足生產(chǎn)生活實(shí)際，融入民間傳統(tǒng)文化習(xí)俗，對(duì)學(xué)生應(yīng)用物理概念和規(guī)律解決實(shí)際問題能力要求較高，分析求解過程對(duì)科學(xué)思維的培養(yǎng)有著重要的意義。991DD1D4-41A3-4A7F-B3D8-6A2A4DBC9817

解題分析：在研究、計(jì)算實(shí)際生活中的真實(shí)問題時(shí)，我們要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)抓住主要問題，忽略次要因素來建構(gòu)我們所熟悉的物理模型。模型建構(gòu)是解決實(shí)際問題，尤其是復(fù)雜問題的重要方法。本題中，將生活中用桿秤稱物體的過程抽象成一個(gè)杠桿模型，如圖4所示，再利用所建構(gòu)的杠桿模型進(jìn)行逐步分析求解。

習(xí)題教學(xué)中常用的科學(xué)推理包括演繹推理和歸納推理兩類。學(xué)生通過對(duì)題目已知條件的分析、模型的建構(gòu)，運(yùn)用所學(xué)的物理規(guī)律進(jìn)行演繹推理逐步求解得到答案。題目求解的方式方法應(yīng)盡可能開放，習(xí)題的多種求解方法可以通過歸納推理進(jìn)行總結(jié)，進(jìn)而提煉解題思路和策略，真正促進(jìn)思維的發(fā)散和方法的聚焦。習(xí)題的求解過程也是基于事實(shí)證據(jù)進(jìn)行科學(xué)論證的過程。本題的求解過程如下：

根據(jù)杠桿平衡條件F1l1=F2l2，經(jīng)演繹推理求得：

F2=■=■=14 N

因?yàn)镚=F2

所以m=■=■=1.4 kg

故物體的質(zhì)量為1.4 kg。

習(xí)題求解完后并不意味著問題解決的結(jié)束，還要養(yǎng)成對(duì)問題進(jìn)行反思、對(duì)不同觀點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)疑和批判的習(xí)慣。該題中通過模型建構(gòu)和科學(xué)推理逐步計(jì)算出了物體的質(zhì)量，計(jì)算過程也比較簡單，在求出物體質(zhì)量后教師可以引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行質(zhì)疑和思考。

質(zhì)疑思考：在實(shí)際生活中，我們看到使用桿秤時(shí)往往并不是水平平衡的，因此也有“平秤”“低秤”“旺秤”之說， “旺”一點(diǎn)兒的意思就是秤尾適當(dāng)翹起。這樣操作會(huì)導(dǎo)致對(duì)買賣哪一方有利？

學(xué)生可以通過建構(gòu)模型進(jìn)行分析。當(dāng)“旺秤”時(shí)，秤砣再向桿尾移動(dòng)一點(diǎn)才能達(dá)到水平平衡，即“平秤”狀態(tài)。故“旺秤”時(shí)所購買的物品的質(zhì)量略大于實(shí)際測出的質(zhì)量，因此“旺秤”對(duì)買家來說是有利的。由此也可知“低秤”時(shí)對(duì)賣家有利。

初中物理習(xí)題課的質(zhì)疑創(chuàng)新環(huán)節(jié)是課堂最為精彩和最動(dòng)人之處，更是啟發(fā)學(xué)生思維、培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑創(chuàng)新能力、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力的重要途徑。

2.3? ? 在習(xí)題教學(xué)中提升學(xué)生的科學(xué)探究能力

習(xí)題不僅僅包括日常紙筆練習(xí)的形式，還包括多樣化、開放性的設(shè)計(jì)、操作、實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)等實(shí)踐類形式，對(duì)學(xué)生科學(xué)探究能力的培育有著重要的意義。

案例3? 小孔成像的習(xí)題設(shè)計(jì)

小孔成像是光的直線傳播典型的應(yīng)用之一，在這部分內(nèi)容習(xí)題設(shè)計(jì)時(shí)可以采用學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)探究的方式。

習(xí)題設(shè)計(jì)：利用紙杯、半透膜（保鮮膜）、蠟燭、火柴、牙簽等基本材料，動(dòng)手設(shè)計(jì)、制作一個(gè)小孔成像儀。利用小孔成像儀探究以下幾個(gè)問題，并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，收集記錄證據(jù)，作出解釋，和同伴交流探究成果（圖5）：

（1）蠟燭燭焰通過小孔后成像的特點(diǎn)是什么？

（2）物體通過小孔成倒立的像的原因是什么？能否描述小孔成像的光學(xué)原理？

（3）小孔成像的形狀與孔的形狀是否有關(guān)？

（4）實(shí)驗(yàn)中有哪些不足？可以進(jìn)行怎樣的優(yōu)化？

（5）實(shí)驗(yàn)中還有哪些新發(fā)現(xiàn)或疑惑？請(qǐng)結(jié)合自己的思考提出問題，展開探究，并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，交流表達(dá)自己的觀點(diǎn)。

分析：實(shí)踐類的習(xí)題能很好地培育學(xué)生的科學(xué)探究能力。該習(xí)題中學(xué)生活動(dòng)與對(duì)應(yīng)的科學(xué)探究能力培養(yǎng)的關(guān)系如表1所示。

學(xué)生利用身邊的器材，自己動(dòng)手開展科學(xué)探究活動(dòng)，經(jīng)歷問題與猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、準(zhǔn)備材料、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)探究、觀察現(xiàn)象、分析解釋論證、評(píng)估交流的過程，其科學(xué)探究能力也逐步得到培育。

2.4? ? 習(xí)題教學(xué)中培育學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

初中物理習(xí)題教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任可以從習(xí)題設(shè)計(jì)和習(xí)題教學(xué)兩個(gè)部分展開。習(xí)題設(shè)計(jì)要盡可能立足真實(shí)情境，關(guān)心社會(huì)熱點(diǎn)，關(guān)注科技前沿，融入傳統(tǒng)文化，積極開展跨學(xué)科實(shí)踐。習(xí)題教學(xué)上要積極弘揚(yáng)核心價(jià)值理念，強(qiáng)化責(zé)任意識(shí)和社會(huì)擔(dān)當(dāng)，認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度，關(guān)注人和自然的可持續(xù)發(fā)展，這也是體現(xiàn)了“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”[4]的課程理念。

真實(shí)生活中的問題往往是復(fù)雜的，需要多個(gè)學(xué)科的知識(shí)綜合應(yīng)用才能解決，初中物理習(xí)題教學(xué)中可以積極開展跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)，并在跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)中逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

案例4? 跨學(xué)科實(shí)踐——簡易桿秤的設(shè)計(jì)與制作

習(xí)題設(shè)計(jì)：桿秤是我國民間常用的一種測量質(zhì)量的工具（圖6），包含著豐富的傳統(tǒng)文化，也集聚著我國勞動(dòng)人民的智慧。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)思考下列問題并完成相應(yīng)的實(shí)踐探索：

（1）查閱相關(guān)資料，了解我國桿秤的發(fā)展史和制作工藝。

（2）設(shè)計(jì)一個(gè)簡易桿秤的制作方案。

（3）動(dòng)手制作一個(gè)簡易桿秤，并用它來測量身邊物品的質(zhì)量。

分析：該習(xí)題中教師引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料，了解我國桿秤的發(fā)展史和制作工藝，并設(shè)計(jì)、制作一個(gè)簡易桿秤，既是物理、工程、歷史的跨學(xué)科融合，也是科學(xué)和人文的融會(huì)貫通。在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的同時(shí)，通過了解我國桿秤的發(fā)展史和制作工藝，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培育。

3? ? 結(jié)束語

初中物理習(xí)題教學(xué)中注重學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培育，可以讓學(xué)生感受到物理習(xí)題來源于生活常見的真實(shí)情境。學(xué)生在解題過程中感受到了生活的樂趣、物理的實(shí)用性和物理學(xué)科的魅力，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，在發(fā)展學(xué)生物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究等素養(yǎng)的同時(shí)，也培養(yǎng)了其嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020：55.

[2]王紹剛，李建，李鴻.淺析基于深度學(xué)習(xí)的初中物理習(xí)題設(shè)計(jì)策略[J].物理教學(xué)探討，2021，39（9）：25-27.

[3]人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開發(fā)中心.義務(wù)教育教科書物理（八年級(jí)下冊(cè)）[M].北京：人民教育出版社，2012：46.

[4]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[S]. 北京：北京師范大學(xué)出版社，2012：2.

（欄目編輯? ? 李富強(qiáng)）991DD1D4-41A3-4A7F-B3D8-6A2A4DBC9817