基于物理核心素養的高中物理習題教學研究

摘?要：基于物理核心素養的習題教學是高中物理教學的重點。物理核心素養與物理習題教學間存在密切關系，由二者之間的關系得出，基于物理核心素養的習題教學設計要做到以下幾點：構建直觀情境，導入習題；提供思維支架，導出習題；讓學生分組討論，探究習題；關注過程方法，總結習題。基于此提出了相應的物理習題教學策略：讓教師成為習題海洋中的“導航”，讓學生成為習題教學課的“主人”，讓習題成為學生思維的“玩具”。

關鍵詞：物理核心素養；高中物理教學；習題教學

《普通高中物理課程標準》中明確提出物理學科核心素養的概念，主要包含物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任四個方面，為高中物理教學指明了新的方向。習題作為鞏固新知、訓練思維、檢測與反饋學習成果的重要手段，高中物理習題教學的重要性不言而喻。而在以習題測驗為主的高考評價制度的“指揮棒”下，高中物理的實際教學中依舊存在題海戰術、講解題目重公式輕概念、解題思維固化、程序化等不利于學生物理學科核心素養培養的問題存在。如何通過習題教學來培養學生的物理核心素養？鑒于此，筆者基于物理核心素養對高中物理習題教學進行研究。

一、物理核心素養與物理習題教學的內在關系

物理核心素養注重學生對物理概念與規律的凝練，對科學思維方法的應用，以及通過物理學習形成對個人與社會的態度和精神。而物理習題將學生所學的物理概念與規律結合各種實際問題，通過有效的習題教學，在習題解決過程中幫助學生強化物理概念與規律的理解，培養科學思維，提高了分析解決實際問題的能力。因此，物理習題教學是培養學生物理學科核心素養的重要方式。

（一）物理習題的教學過程是學生物理觀念落實的強化手段

物理觀念是人對物質世界中物質、運動與相互作用、能量等的基本認識，是從物理學的角度來認識世界、解決實際問題的觀念。在物理觀念尚未形成時，學生主要靠感官經驗來認識物質世界，比如物體的運動狀態、質量、體積、顏色等。這種直觀體驗形成的簡單觀念易受主客觀因素和感官條件的限制，有時得到的甚至是錯誤觀念，例如亞里士多德對同樣高度釋放重物，重的物體比輕的物體先落地的認識。物理觀念則是通過科學的思維與方法，抽象概括出簡單觀念背后所隱藏的關系實質，比如速度、位移和時間的關系，密度、質量與體積間的關系，讓學生可以透過事物的現象看本質，運用好這種觀念可以解決更多的實際問題。物理習題是直接從物理學角度，將學生生活的物質世界中的本質問題呈現在學生面前，通過物理習題的教學，引導學生把物理課堂中所學到的物理知識、形成的物理觀念，應用于解決實際物理問題。這樣，物理觀念就在習題教學過程中得到了強化和鞏固。

（二）物理習題的分析過程是學生科學思維形成的有效途徑

物理習題的分析過程是學生頭腦中進行信息加工與建構的過程。學生將題目中所包含的信息進行接收—篩選—轉化—組織，將其與自己原有的知識結構進行匹配，形成物理模型，找出問題的關鍵所在。這個過程需要學生具備一定的知識結構、運用科學方法進行信息處理的思維能力，以及建立物理模型的抽象思維能力，以及找出關鍵問題所在的批判能力，而這些都是科學思維形成的必要條件。因此，在物理習題的分析過程中可以有效鍛煉學生形成科學思維所需的必備能力。物理習題的分析過程絕不是單純地從題目中甄選公式條件，去套用物理公式的過程，而是充分調動學生的科學思維去思考問題。在這種鍛煉科學思維所必需的能力與不斷應用科學思維思考問題的過程中，充分促進了學生科學思維的形成。

（三）物理習題的探究拓展是學生科學探究能力提升的重要方式

提及科學探究，教師的第一反應大多是通過物理實驗教學來培養學生的科學探究能力，而習題作為應試的存在，經常會被視作扼殺學生創新探究能力的枷鎖。但習題對于高中物理而言極其重要，所占比重十分巨大，機械單一的習題教學訓練會將學生在物理課堂或者實驗中所培養的探究能力與思維再度封閉，甚至打擊消磨掉學生的探究能力。由此可見，正確的物理習題教學以及物理習題上的探究拓展對于學生科學探究能力的提升至關重要。物理習題的探究拓展，不以解題為最終目標，而在于讓學生探究這道題背后所考查的物理概念與規律和實際生活問題中的聯系，發散學生的思維。將題目條件不斷變化，讓學生通過發現問題、分析問題、探究問題解決的多種方法，將所學的物理知識與規律融會貫通，從而達到提升學生科學探究能力的目標。

（四）物理習題的總結反思是學生科學態度與責任養成的必要環節

物理習題的總結反思包括對習題涉及的知識點、習題類型、習題方法、習題思路、學生的解題習慣、解題思維等進行歸納反思。在這個過程中，一是可以總結習題的考點難點、易錯點，讓學生更加容易在習題中掌握物理知識規律，再通過做題收獲攻克物理難題的成就感和喜悅感，增強學生對物理的興趣，激發學生學習物理的積極性。二是可以總結學生在做物理習題中的問題和優點，比如學生對于實驗數據處理和結果保留幾位有效數字經常粗心的問題，讓學生意識到科學的嚴謹，端正學生對待物理科學問題的態度，培養學生細心嚴謹、求真務實的科學態度。三是可以總結一類習題中所涉及的生活實際問題，將物理習題與學生社會生活相聯系，讓學生學以致用，在習題教學中認識到科技與社會息息相關。因此，習題的總結與反思對于培養學生的科學態度和責任是必不可少的環節。

二、基于物理核心素養的物理習題教學設計

（一）構建直觀情境，導入習題

根據學生認知發展規律，直觀具體的感受更有利于學生理解抽象復雜的問題。在進行習題教學前，教師應根據習題類型，構建學生能理解的直觀生活情境，由情境中導入習題，讓學生產生直觀的感性認識。有兩種習題類型，一是原本就基于真實情境的物理習題，教師應盡量還原呈現情境。例如，圓周運動中的火車在鐵軌上過彎的問題，教師可以用視頻展示、畫圖或者利用粉筆盒充當火車，兩支筆搭建起來傾斜的鐵軌，讓學生能夠直觀看到、間接感受到這個過程中火車的受力，再去做受力分析，這樣學生更好理解。二是脫離真實情境的物理習題，教師要構建學生能理解的直觀情境。例如。常見的涉及小球、圓盤、桿、小木塊運動等脫離實際情境的問題，教師可以用周圍的材料來代替演示，或讓學生用手來代替小木塊，直接感受小木塊運動過程中的受力，讓學生覺得物理不都是脫離生活實際的運動。

（二）提供思維支架，導出習題

學生在對物理習題形成了豐富的直觀感性認識后，不能讓學生思維僅停留在感性認識層面，教師要提供思維支架，引導學生將物理知識結構與習題中的信息匹配，導出習題所包含的抽象物理模型。首先要讓學生根據問題提取腦中的相關知識結構，幫助學生鞏固相關知識。其次，讓學生篩選習題中所給條件組合建構相關物理模型，在建構過程中找出物理模型中欠缺的條件和關鍵點，再利用已知條件求解出相應的關鍵點，形成完整的物理模型。例如考查在萬有引力作用下的行星運動的速度問題，先引導學生回憶萬有引力提供向心力使行星做勻速圓周運動的相關知識，知道相關公式的來源及含義。再讓學生分析題目中所給條件如何應用于萬有引力提供向心力做勻速圓周運動中的物理模型中，找出還欠缺的條件。最后根據已知條件和求解欠缺條件所需的物理規律，解得欠缺條件，完成萬有引力提供向心力進行勻速圓周運動物理模型的建構。這樣循序漸進地提供思維支架的過程是在學生尚未形成系統的解題思路所必需的。教師在這每個步驟中需要耐心引導學生形成正確的科學思維去分析題目，建立起物理模型。

（三）學生分組討論，探究習題

在學生逐步能夠自己獨立分析問題，將習題中的物理模型導出，形成自身應用于解題的科學思維后，教師要進一步挖掘學生對問題的探究能力，而不是只滿足于一道題目的正確解答。這時教師可以精選出典型的習題，提出問題，讓學生進行分組討論，自行探究習題中所考查的物理知識與概念，以及問題解決的方法與步驟。

在這個過程中，需要注意：

（1）探究的習題須具有探究價值。要求習題具有知識點的代表性，難度中等偏上，最好具有多重解法，通過變換題目中的條件可以對習題進行二次拓展。這樣才能讓學生在探究過程中充分發揮探究精神，對題目進行討論交流合作完成。

（2）學生分組要有層次。每個組中學生的能力水平要有區別，這樣可以讓探究能力較強的學生帶動較弱的學生一起進步，讓分組合作討論更高效。

（3）探究過程中教師注意發現學生討論中的問題。學生分組討論習題時會把自己對題目的理解及思路表達出來，教師在這時要注意學生是否存在知識漏洞或者思維偏差，引導學生正確探究。

（四）關注過程方法，總結習題

不論是教師提供思維支架主導的習題教學，還是學生探究為主的習題教學，在習題教學的最后，都要對其進行總結。總結習題需要特別關注習題解決的過程和方法。首先對學生在習題解決過程中出現的問題進行總結，尤其對于學生出錯較多的題目進行總結，找出學生具體出錯原因，針對地進行講解，培養學生嚴謹的科學態度。其次，總結習題解決所用的方法。將所做的習題分類歸納，總結相似題型的解題思路，加強學生對一類習題建立物理模型的能力，讓學生能夠進行有效的學習遷移。最后，為了不讓習題教學陷入機械套用物理公式的訓練窠臼之中，教師要總結習題中涉及的物理觀念、相關概念規律，以及相關知識在解決生活實際問題中的應用，確保學生不淪為機械解題的“工具”。

三、基于物理核心素養的物理習題教學策略

（一）讓教師成為習題海洋中的“導航”

為應對高考，高中物理習題教學中依舊存在題海戰術，讓學生通過大量的習題記憶公式，形成解題套路的條件反射，對物理意義和概念不求甚解，對學生物理核心素養的培養極其不利。對于這種情況，有必要讓教師成為習題海洋中的“導航”。

（1）讓教師投身于“習題海洋”之中。教師比學生具備更深厚的物理專業基礎、更高遠的物理視角，不會被困于題海之中，而是能在題海中找到最利于習題教學與練習的典型好題。因此，作為物理教師，要比學生做更多的物理習題，一方面提高教師自身的專業素質，另一方面在做題過程中精選出最適合教學的典型題目。

（2）探尋題海中有效的“線路”。教師在題海中為不同學生選取跳出題海的最佳線路。對于不同能力水平的學生來講，習題教學也要分層次進行，讓習題教學的難度水平可以落在學生的最佳發展區上。對于能力不同的學生，可以選取比他能力范圍內要稍微難一點的題目，發展學生解決問題的能力，又不至于給學生帶來做題的挫敗感。找到最適合每類學生的題目，讓學生都能通過習題教學提高自身的物理素養。

（3）引領學生走出“題海”。不能讓學生一直困于物理題海之中，教師在選取好最佳“線路”之后，讓學生通過習題教學充分鞏固物理觀念，培養相關思維能力，讓學生不局限于做題技巧，能夠跳出題海方能真正獲得物理核心素養。

（二）讓學生成為習題教學課的“主人”

（1）讓學生做習題思維的“主人”。高中物理習題教學中常出現這種情況：教師一講題，學生能聽懂，并且覺得不難，但自己拿到題目卻不知如何下手。這是由于教師在習題教學中過于主導學生思維，沒給學生留下思考、內化為自己解題思維的時間。物理習題包含復雜的邏輯關系，需要學生自身形成良好的邏輯思維，教師在習題教學時應將思維的主動權交給學生，講解題目時注重啟發學生思考，由學生主導習題解決的進程和方向，對鍛煉學生的科學思維具有極大幫助。

（2）讓學生做習題講解的“主人”。習題教學課上教師可以多找學生來講解題目。比如，學生答對了一道題，可以請學生來講解他的思路，讓他給其他學生講解原因。在這個過程中既可以檢查學生對物理概念與規律的掌握程度，又可以通過這樣的方式鍛煉學生的表達能力，讓學生對物理產生更強烈的興趣。

（3）讓學生做習題總結的“主人”。教師對習題的總結不能兼顧到每位學生，要讓學生做自己習題總結的“主人”。讓學生建立物理習題錯題本，總結出自己常錯的習題類型，找到自己出錯的原因，針對性地進行提高和改進。

（三）讓習題成為學生思維的“玩具”

（1）題目選擇要符合學生思維發展，克服學生對物理習題的畏難抵觸情緒。很多學生把高中物理視作洪水猛獸，對物理習題產生天然的抗拒心理，還沒做題，面對復雜的題目就已經形成了我不會做的心理，這種緊張畏懼的心態極大地妨礙學生的進步。習題教學的題目應當由易到難。首先進行鞏固物理概念與規律的基礎知識題目，讓學生鞏固自己的知識結構，從中得到解題的自信心，之后再進行應用物理概念與規律變化的進階題目教學，讓學生的思維不斷發展。

（2）一題多解、一題多問，發展學生的創造性思維。物理習題邏輯復雜而嚴密，可以涉及的物理概念與規律眾多。教師在習題教學時可以選取具有多種解法的習題，或者將一道題目變換多種問法，讓學生對題目進行思考與探究，充分培養學生的探究能力與創造性思維。學生不把物理習題當作困難的負擔，并且能夠在習題變化中感受到思維創造的樂趣，物理習題才可以真正發揮其作用。

結語

高中物理習題教學是當前高考模式下不可或缺的教學組成部分，如何讓其既能發揮應考功能，又可以充分培養學生的物理核心素養是每位物理教師應做的必要研究。本文充分挖掘習題教學與物理核心素養的內在聯系，以物理核心素養為導向對習題教學進行創新設計，提出基于物理核心素養的習題教學策略，以期通過物理習題教學發展學生的物理核心素養，讓物理習題教學的功能和價值得到最大程度的體現。

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基金項目：本文系江蘇省教育科學“十四五”規劃2021年度課題“初中物理真實性學習的研究與實踐”（課題編號：Ｄ/2021／01／154）的階段性研究成果

作者簡介：張新玉（1995—?），女，漢族，江蘇邳州人，碩士研究生，助教，研究方向：物理課程與教學論。