剖析原始物理問題　培養學生核心素養

摘 要：《初中物理課程標準（2022年版）》中，明確提出了把培養學生的核心素養作為主要的教學目標.通過對原始物理問題進行模型構建，轉化為可探究的物理實驗，可以很好地發展學生的科學思維，達到培養學生學科核心素養的目標.

關鍵詞：原始物理問題；核心素養；模型構建；探究實驗

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2024）03-0072-03

原始物理問題是指自然界及社會生活、生產中客觀存在且未被加工的典型物理現象和事實，是物理學的本源，物理習題則是指對物理現象和事實進行再次抽象和加工[1].現階段的習題教學，只重視學生短期掌握知識，死記硬背，忽視知識的來源，不重視過程評價，對學生的學科核心素養的培養極為不利.

1 解決原始物理問題與培養核心素養的關系

學生在面對一道原始物理問題時，首先是對問題中包含的生活情境理想化，進行分析和抽象建立物理模型，利用物理原理、公式、數學方程等進行求解，最后根據結論反思或討論，檢驗結論是否符合情境，解決問題的過程是否完善.《初中物理課程標準（2022年版）》中提出的核心素養培養，其中科學思維包括模型構建、科學推理、科學論證、質疑創新四個方面[2].通過模型構建或轉化為可探究的物理實驗來解決原始物理問題，原始物理問題的解決與核心素養培養的關系如圖1所示.

2 解決原始物理問題的能力及原因

為了探究現階段學生解決原始物理問題的能力，命制了原始物理問題和常規物理問題各5道，選取了九年級學生60名，其中30名學生解答原始物理問題，另外30名學生解答常規物理問題，具體問題及分值如表1所示，測試結果如表2所示.

通過測試結果分值表可以看出，對于常規問題，學生答題結果還比較滿意，70分以上同學占了大多數，說明能夠熟練的應用物理知識解答問題.但對于原始物理問題，大部分同學得分在70分以下.可以反映出學生對于原始的物理情境不會進行現象的描述和分析，不善于進行抽象和轉化，缺少應對的方法和策略.如圖2所示，傳統的物理習題教學只有驗算和推導，學生缺少對原始物理問題情境進行構建模型的能力，無法進一步分析、科學推理、總結.長期以來，學生的科學思維得不到鍛煉，核心素養得不到提升.為了破除題海戰術帶來的弊端，原始物理問題的引入恰好可以彌補這一不足[3].

3 通過原始物理問題提升核心素養的教學策略

3.1 構建物理模型

模型建構是學生根據研究問題和情境，在客觀事物和概括的基礎上建構易于研究、能反映事物本質特征和共同屬性的理想模型、理想過程、理想實驗和物理概念的過程.建構模型有助于學生抓住事物的關鍵要素，加深對概念的理解，形成系統思維.初中階段，學生能夠在真實情境中，具有構建模型的意識和能力，通過科學推理找出規律、形成結論，從而解釋自然現象和解決實際能力.可以看出在解決原始問題過程中，通過模型構建和科學推理可以培養學生的科學思維，提高學生的科學素養，而通過原始物理問題的解決正好可以達到這一目的［4］.

案例1 俯臥撐是一項常見的健身項目，采用不同的方式做俯臥撐，健身效果通常不同.圖3是小蘇在水平地面上和手扶凳子做俯臥撐保持靜止時的兩種情景，估測第一種情況手掌受到力的大小，比較前后兩次手掌受到力大小的關系.

這是一個常見的原始物理問題，沒有具體的物理量，也沒有特定的物理模型和解題規律和方法.學生要解決此問題，需要對俯臥撐進行簡化、抽象，忽略次要因素、突出主要矛盾構建出相應的物理模型，具體分析如下：

物理規律分析：

（1）賦值：人的重力為560 N，OA長為1 m，OB長為1.4 m

（2）受力分析：重力、地面對腳的支持力、手受到的力

（3）杠桿平衡條件：F1L1=F2L2

（4）解答求解、對比分析

教學思考與建議：此類題原始數據不足，要求學生根據生活經驗進行合理的估算，構建物理模型，運用數學知識推導驗算，分析總結結論和規律.只有平時善于觀察、思考，才能在建模的過程中培養科學思維.

3.2 轉化為可探究的物理實驗

《初中物理課程標準（2022年版）》指出，科學探究是基于觀察和實驗提出物理問題、形成猜想與假設、設計實驗與制定實驗方案、獲取與處理信息、基于證據得出結論并作出解釋，以及對科學探究過程和結果進行交流、評估、反思的能力.科學探究主要包括問題、證據、解釋、交流等要素.

將原始物理問題轉化為可探究的物理實驗問題，如圖4所示，學生能通過物理現象的再現，形成問題意識.在探究過程中，可以提升學生設計實驗方案、數據處理的能力.反思與討論的過程，也可以培養學生交流合作的能力.因此，把原始物理問題轉化為可探究的物理實驗，可以培養學生的科學探究能力.

案例2 探究樹蔭下的光斑，發現這些光斑形狀不一（大部分是圓形），提出問題：這些圓形光斑為什么大小不一，亮暗不同[5]？

分析過程 地面光斑（圖5）分析、轉化可探究的物理實驗凸透鏡成像實驗（圖6）

教學思考與建議：把原始物理問題轉化為可探究的物理實驗，學生通過設計實驗、進行實驗、數據處理、反思討論的過程，鍛煉了思維能力，提升了學生的科學探究能力和科學素養.

4 結束語

本文探討了解決原始物理問題和提升核心素養的關系，以模型構建和探究實驗為途徑，培養學生的思維能力和科學探究能力.平時的教學過程中，教師應多關注原始物理問題的創設，讓學生經歷建模和探究的過程，從而提升學生的核心素養.

參考文獻：

［1］ 何述平，楊英愷.通過原始物理問題提升核心素養的教學策略[J].物理通報，2021（05）：14-19.

［2］ 李春密，蘇明義.新版課程標準解析與教學指導（初中物理）[M].北京：北京師范大學出版社，2022：7-16.

[3] 熊宏華.洞悉原始物理問題，培育科學思維能力[J].中學物理教學參考，2018（03）：13-16.

[4] 陳輝.剖析原始物理問題 培養物理建模能力[J].物理教學，2018（10）：5-8.

[5] 張楠.深度學習視角下的綜合實踐活動的深度備課：以“探究樹蔭下的光斑”為例[J].數理化解題研究，2021（35）：70-71.

［責任編輯：李 璟］

收稿日期：2023-10-25

作者簡介：路陽（1981.5-），男，安徽省壽縣人，本科，中學一級教師，從事初中物理教學研究.