聚焦物理學科素養 搭建主題學習情境

王傳光

摘?要：在高中物理教學中，教師可以提煉物理主題、搭建學習情境、轉變教學方式、激活學生能動性，讓學生參與到物理學科探究活動中，促進物理學科核心素養的達成.

關鍵詞：高中物理；學科素養；主題情境；教學設計

中圖分類號：G632???文獻標識碼：A???文章編號：1008-0333（2024）15-0103-03

物理是一門自然科學，邏輯性強，概念多，而傳統課程教學又局限于對知識點的講解，未能與學生的日常生活相契合，降低了學生對物理的學習熱情.學科素養體現了“物理觀念”“科學探究”“科學思維”“科學態度與責任”等方面.通過學習物理知識，可促進學生創造性思維、科學精神的養成.因此，不能一味地講解知識點，忽視科學思維、物理觀念的滲透，要充分利用物理主題學習情境，以問題來驅動學生參與物理探究，從自主、質疑、合作、創新中運用物理知識解決實際問題，促進學生全面發展.

1 以“大觀念”為引領，明確主題學習情境

主題學習情境的搭建對于培養學生物理學科素養起到關鍵作用.“大觀念”是建構物理知識體系的重要思想，也為提煉學習主題創造了條件.

1.1 以“大觀念”為抓手，整體化建構學習內容

物理課標強調：要著力發展學生的核心素養.核心素養作為育人目標，教師要立足物理學科，統整知識體系.“大觀念”強調從整體上建構學科知識體系，擯棄碎片化、被動化施教，尤其是依托單元教學內容，以問題為情境，以任務為要點，引領學生參與知識探究，促進其深度學習[1].

比如，在教學“圓周運動”時，教師將物理學科所研究的問題進行生活化呈現，觀察火車轉彎過程，聯系圓周運動，請學生思考“向心加速度”如何產生，由哪些力產生？觀察拱形橋，但汽車通過拱形橋時，是否也可以看作是“圓周運動”？在拱形橋最高點時，汽車對橋的壓力是多少？有沒有一種可能性，當汽車的速度達到一定值時，地面對汽車的支持力為零？結合這些問題情境，將抽象的物理知識具體化，讓學生從“圓周運動”中認識到“由于慣性，會沿著切線方向向外飛”，這與向心力的作用緊密相關.如果速度達到一定程度，則會沿著切線方向飛出去，進入離心運動狀態.

從物理知識體系構成中學習概念、規律、定理，教師可以借力于問題情境，讓學生親歷物理知識的建構過程，感受物理知識的應用價值.“大觀念”為教師提供建構知識體系的教學指導，學生得以整體認識物理現象，引領學生參與探究、深度學習，增進學生將所學內容遷移運用到物理問題中，發展科學思維.

1.2 把握單元主題，促進學生深度學習

“大觀念”理念要把握單元教學的整體性與連續性，從物理知識的生成邏輯出發，講究物理概念間的內在關聯，便于學生站在更高的認知視野統整物理知識，學以致用.教師作為課程組織者，在落實“大觀念”過程中，要深入研讀教材，把握單元教學內容，重構和提煉學習主題，編制以核心素養為導向的學習目標.圍繞物理知識點，設計螺旋上升的學習任務，激活學生自主性、能動性和創造性，促進學生高階思維能力的養成.

比如，在教學“力學”時，對于“力”的認識、體驗，結合教材與力學相關的知識點，從其定義、三要素、矢量性上剖析力的概念，從重力、彈力、摩擦力分析上認識常見的力，從力的合成與分解、物體的平衡、共點力等方面讓學生掌握力的平衡條件.同時，優化課程教學整體過程，基于物理觀念、科學探究、科學思維、科學態度與責任，細化學習任務.如對于“力的相互作用與運動定律”的教學，可以抓住“認知沖突”，來重構重力、彈力和摩擦力，讓學生理解基礎性概念.再如，對“滑動摩擦力”的探究，借助于動手體驗活動，讓學生認識摩擦力與壓力、摩擦因數之間的關系，培養學生嚴謹的科學精神.如此，以學習主題為主線，串聯物理知識點，有效提升物理學科教學效果.

2 明晰教學目標，設定探究主題活動現階段，對物理學科知識的講授，要著眼于學生學科素養，選取某一明確的學習主題，由此展開知識點類比遷移，促進學生對物理知識的建構.

2.1 深入解讀教材，明確教學目標

主題學習情境的構建，要基于教材、學情分析.以人教版高中物理教材“自由落體運動”教學為例，本節內容主要介紹勻變速直線運動，從運動學知識、研究方法入手，讓學生探究勻變速直線運動規律.對于學生已經學過位移、速度、加速度等概念，具備探究“勻變速直線運動規律”的基礎.對接物理學科素養，教學目標的設定體現在四方面.

如表1所示.另外，在明確教學目標的過程中，教師要研讀教材內容，抓住教學重難點.本節知識點，“重力加速度”概念和“自由落體運動規律”是學習重點；難點是運用自由落體運動規律來解決實際問題.

2.2 循著學習主題，開展探究活動

圍繞“自由落體運動”展開學習活動，先結合動畫視頻，讓學生觀察動畫人物，并猜想誰下落得快？學生結合生活經驗，認為重的物體相比輕的物體下降速度快.“自由落體運動規律”的探究，以趣味性動畫來抓住學生注意力，營造愉悅課堂氛圍，也為引出亞里士多德和伽利略的故事做好鋪墊.接下來，介紹科學史料，從伽利略對亞里士多德的批判中，讓學生認識科學精神.面對客觀事物，鼓勵學生實事求是，不能迷信權威，更要尊重客觀規律.伽利略通過邏輯推理，用實驗方法證明其結論，讓學生掌握科學分析方法，同時感受伽利略敢于質疑的品質，增強學生科學批判意識，提升科學探究素養.

在探究主題“自由落體運動特點”時，教師引入動手體驗法，借助于紙張的不同形態，對比其自由下落的快慢，思考原因.相同的紙，一張揉成團，一張平放，自由下落，記錄其下落速度；半張紙與一張紙，半張紙揉成團，同時下落，記錄其下落速度.為了增強學生對“自由落體運動”條件、影響因素的理解，可以讓學生回顧初中所學的“摩擦力”，思考摩擦力的產生條件以及影響摩擦力的因素.啟發學生深刻領會摩擦力與正壓力、接觸面積大小之間的關系.通過觀察與體驗，認識到空氣阻力對紙的下落速度帶來直接影響.學生動手實驗，有助于深化學生對“物體下落速度”影響因素的體認，特別是在對比“摩擦力”與“空氣阻力”時，促進對所學物理知識的統整與重構，學生從交流、合作學習中，感受科學就在身邊，激發學生對物理學科的學習興趣.

3 抓住關鍵問題，落實物理學科素養

在物理主題學習情境中，問題是貫穿其中的關鍵.為了幫助學生認識、親歷物理學科知識，體驗物理的應用價值，將物理知識內化為學科素養，必須抓住問題設計，以問驅思，促進學生用物理知識解決問題，從中獲得科學推理、論證、質疑、創新等思維能力[2].

3.1 利用學生“認知沖突”，用問題化解學習難點

在物理主題學習情境探究中，問題的設計要具有吸引力，要能夠激發學生的質疑意識，鼓勵學生參與問題探究.比如，在學習“機械波”時，課標內容強調，學生要通過實驗活動，觀察、認識波的特征，區別橫波和縱波，結合波動現象，展開波的探究.認識波的傳播形式，了解能量變化.在音叉實驗中，讓學生分析聲音的產生條件.在抽氣前與抽氣后，能聽到聲音嗎？以此來增進學生對物理知識的遷移和運用.

利用彩帶波演示活動，引出問題：繩波是如何產生的？繩波的產生和傳播的條件？分組討論，并鼓勵學生動手描繪繩波的波形圖，探究其特征.觀察繩波的波形，大膽設想，將繩分為若干小段，每一小段看作一個“質點”，請分析、推理繩波的運動特點.對于波源所引起的振動，繩的各質點將如何運動？不同時刻下，繩的波形為什么不同？由此推導，波源的振動是“前帶后動”，后續質點是受迫振動，振動的形式是沿著繩的方向傳播.對此，利用“微元法”，可以將波的振動、傳播形式建立抽象模型，讓學生參與“人浪”活動，體驗波的產生及傳播規律，進而獲得對難點知識的理解和掌握.

3.2 設置挑戰性任務，驅動學生解決物理問題

在物理課程教學中，不能止步于知識的“灌輸”，學生死記公式、定律、結論，無法領悟物理概念，更難以做到遷移運用，解決物理問題.發展學生物理學科素養，要強化知識邏輯的銜接，依托主題學習情境，促進學生深度學習.在學習“能量守恒定律”時，前面學過“電路及其應用”，教師可以以“能量觀念”為主題，打通“能量本質、形式、能量轉移、能量守恒、耗散”等邏輯關系.如圖1所示.

從能量的認識中，涵蓋機械能、電能、內能、磁能、核能等等.在該單元里，從電路中認識電能，以做功與能量轉化，讓學生洞悉“能量守恒定律”.分為三個教學維度，一是認識電能的本質；二是電能的轉化與守恒；三是能量意識與實踐應用.教師要圍繞主題學習情境，設計學習任務和活動，驅動學生探究學習目標，如表2.

4 結語語

以學科素養為導向，構建主題學習情境，學生是學習的主動者，教師要做好課程資源的整合.深刻領會“大觀念”內涵，整體建構物理學習知識體系.對接教材、學情，厘定教學目標.圍繞主題學習任務，從物理知識應用中，來指引學生樹立科學觀念，養成科學態度，在深度學習中增進高階思維、知識遷移能力和學科素養的協同發展.

參考文獻：

［1］楊秀倫.高中物理教學情境的創設實踐[J].數理天地（高中版），2023（14）：63-65.

[2] 王惠婷.依托真實情境，實現素養落地[J].數理化學習（教研版），2022（2）：21-23.

［責任編輯：李?璟］