新高考背景下物理學(xué)科關(guān)鍵能力培養(yǎng)的路徑重構(gòu)

隨著新高考改革在全國(guó)范圍的深入推進(jìn)，物理學(xué)科的考核重點(diǎn)正經(jīng)歷著深刻變革，從傳統(tǒng)的知識(shí)記憶型考查，逐步轉(zhuǎn)向?qū)W(xué)生核心素養(yǎng)與關(guān)鍵能力的全面評(píng)估[1].“普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)”明確指出，在新的教育背景下，應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等關(guān)鍵能力，以滿足未來科技發(fā)展與社會(huì)需求2.然而，當(dāng)前物理教學(xué)仍存在教學(xué)方法滯后、實(shí)驗(yàn)資源不足、評(píng)價(jià)體系不完善等問題，導(dǎo)致學(xué)生在面對(duì)新高考中復(fù)雜情境化問題、開放性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)難以靈活應(yīng)對(duì).本文通過分析現(xiàn)存問題，結(jié)合理論依據(jù)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，探索符合新高考要求的培養(yǎng)策略，旨在為物理學(xué)科教學(xué)改革提供參考.

1物理學(xué)科關(guān)鍵能力的界定

物理學(xué)科關(guān)鍵能力是學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過程中形成的核心素養(yǎng)與綜合能力，是新高考重點(diǎn)考查內(nèi)容[.它以物理知識(shí)為基礎(chǔ)，涵蓋科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任三個(gè)維度4.這三大關(guān)鍵能力相互關(guān)聯(lián)、層層遞進(jìn)，科學(xué)思維為實(shí)驗(yàn)探究提供理論指導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)探究是科學(xué)思維的實(shí)踐驗(yàn)證，而科學(xué)態(tài)度與責(zé)任貫穿始終，共同構(gòu)成物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要支撐，助力學(xué)生適應(yīng)新高考的能力考查要求，實(shí)現(xiàn)終身學(xué)習(xí)與發(fā)展.

2當(dāng)前物理學(xué)科關(guān)鍵能力培養(yǎng)中存在的問題2.1重知識(shí)傳授輕能力培養(yǎng)

在傳統(tǒng)教學(xué)模式影響下，部分物理課堂仍以知識(shí)灌輸為主，忽視關(guān)鍵能力培養(yǎng)5.教師為完成教學(xué)進(jìn)度，將大量時(shí)間用于講解物理概念、公式推導(dǎo)與習(xí)題訓(xùn)練，以“填鴨式”的教學(xué)方式將知識(shí)傳遞給學(xué)生，學(xué)生長(zhǎng)期處于被動(dòng)接受狀態(tài)，缺乏主動(dòng)思考與探索的機(jī)會(huì)，導(dǎo)致科學(xué)思維、問題解決等關(guān)鍵能力難以有效提升，在面對(duì)新高考中基于真實(shí)情境的復(fù)雜問題時(shí)，常常束手無策.

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與探究活動(dòng)開展不足

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，但當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)與探究活動(dòng)存在諸多問題.一方面，實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足、實(shí)驗(yàn)室空間有限，使得部分學(xué)校無法按課程標(biāo)準(zhǔn)要求開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，許多學(xué)生僅通過教師演示實(shí)驗(yàn)或觀看視頻來“學(xué)習(xí)”實(shí)驗(yàn)，無法親自動(dòng)手實(shí)踐.另一方面，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與形式陳舊，多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏創(chuàng)新性和探究性，難以激發(fā)學(xué)生興趣與探索欲望，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)踐探究能力薄弱，無法適應(yīng)新高考對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ母咭?

2.3評(píng)價(jià)單一難以全面反映關(guān)鍵能力發(fā)展

當(dāng)前物理學(xué)科評(píng)價(jià)體系以筆試成績(jī)?yōu)橹?，評(píng)價(jià)方式單一，無法全面衡量學(xué)生關(guān)鍵能力發(fā)展水平，側(cè)重考查知識(shí)記憶與簡(jiǎn)單應(yīng)用，對(duì)科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究等關(guān)鍵能力的考查占比不足.評(píng)價(jià)缺乏過程性反饋，僅關(guān)注最終成績(jī)，忽略學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)、進(jìn)步與不足，學(xué)生無法及時(shí)了解自身能力短板，教師也難以根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果調(diào)整教學(xué)策略，不利于學(xué)生關(guān)鍵能力的持續(xù)發(fā)展和提升.

3新高考背景下物理學(xué)科關(guān)鍵能力培養(yǎng)的路徑重構(gòu)策略

3.1創(chuàng)設(shè)情境化物理教學(xué)，筑牢關(guān)鍵能力知識(shí)遷移根基

采用情境化物理教學(xué)，能讓抽象物理知識(shí)變得鮮活，拉近物理與生活的距離，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與探究熱情.新高考背景下，物理學(xué)科關(guān)鍵能力培養(yǎng)中，教師需要善于挖掘生活、科技中的物理素材，精心創(chuàng)設(shè)情境.課堂中引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)情境建立物理模型，把復(fù)雜現(xiàn)象簡(jiǎn)化；拆解問題，理清內(nèi)在邏輯；進(jìn)行科學(xué)推理，得出結(jié)論并驗(yàn)證.

例如以教科版高中物理必修第一冊(cè)第三章“相互作用”的第1課“力重力”為例，教師可以播放一段熟透的蘋果從枝頭掉落，砸在松軟草地上的慢鏡頭視頻，蘋果落地后微微彈起又靜止.播放結(jié)束，教師提問：“同學(xué)們，為什么蘋果會(huì)從樹上掉落，而不是飛向天空呢？”引發(fā)學(xué)生對(duì)重力這一自然現(xiàn)象的思考，初步感知重力方向是豎直向下的.進(jìn)入情境建模環(huán)節(jié)，教師可以與學(xué)生一起分析，將蘋果抽象為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察蘋果掉落的過程，思考是什么力讓它有這樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài).學(xué)生通過討論，意識(shí)到是地球?qū)μO果的吸引產(chǎn)生了向下的力，即重力.此時(shí)，教師拿出一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，掛上鉤碼，讓學(xué)生觀察彈簧伸長(zhǎng)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)物體受到重力會(huì)對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生拉力，進(jìn)而介紹可以用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量重力大小.教師順勢(shì)引入重力計(jì)算公式 G= mg ，解釋 g 是重力加速度，在同一地點(diǎn) g 的值不變，讓學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)和已學(xué)知識(shí)思考，討論海拔對(duì)重力大小的影響，加深對(duì)重力的理解.通過這樣從生活常見現(xiàn)象出發(fā)的情境化教學(xué)，學(xué)生初步構(gòu)建起對(duì)力的認(rèn)知框架，為后續(xù)學(xué)習(xí)相互作用力等知識(shí)奠定基礎(chǔ)，契合新高考對(duì)關(guān)鍵能力的考查要求.

3.2構(gòu)建階梯式物理實(shí)驗(yàn)體系，強(qiáng)化實(shí)踐探究關(guān)鍵能力培育

構(gòu)建階梯式物理實(shí)驗(yàn)體系，可以通過分層遞進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生從基礎(chǔ)操作逐步過渡到綜合創(chuàng)新，既夯實(shí)實(shí)驗(yàn)操作基礎(chǔ)又激發(fā)創(chuàng)新思維.新高考背景下，物理學(xué)科關(guān)鍵能力培養(yǎng)中，教師需明確三級(jí)實(shí)驗(yàn)體系的目標(biāo)與內(nèi)容，在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中嚴(yán)格規(guī)范操作流程，設(shè)置誤差分析任務(wù)；拓展實(shí)驗(yàn)鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，運(yùn)用新工具新技術(shù)；項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)則引導(dǎo)學(xué)生整合多方面知識(shí)，解決實(shí)際問題.

例如 以教科版高中物理必修第三冊(cè)第三章“電磁場(chǎng)與電磁波初步”的第3課“電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其應(yīng)用”為例，教師可以分層設(shè)計(jì)三類實(shí)驗(yàn)，具體如下所示：

（1）基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：規(guī)范操作與誤差分析.

教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“探究感應(yīng)電流的大小與磁通量變化率的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，先規(guī)范演示實(shí)驗(yàn)操作流程，增設(shè)“誤差溯源分析”環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的原因，如磁鐵插入過程中速度不均勻、傳感器的靈敏度影響、線圈電阻對(duì)電流測(cè)量的影響等，并討論如何減少誤差，幫助學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理與數(shù)據(jù)處理的嚴(yán)謹(jǐn)性.

（2）拓展實(shí)驗(yàn)：創(chuàng)新設(shè)計(jì)與原理驗(yàn)證，

教師可以引入Arduino開源硬件，讓學(xué)生設(shè)計(jì)并完成“基于電磁感應(yīng)的自動(dòng)照明裝置”讓學(xué)生根據(jù)電磁感應(yīng)原理，設(shè)計(jì)一個(gè)能夠感應(yīng)外界磁場(chǎng)變化從而自動(dòng)控制照明的裝置.讓其利用Arduino開發(fā)板、電磁感應(yīng)傳感器等器材，編寫程序?qū)崿F(xiàn)感應(yīng)和控制功能.在這個(gè)過程中，學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，調(diào)試設(shè)備，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證電磁感應(yīng)原理在實(shí)際應(yīng)用中的效果，鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新能力.

（3）項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)：綜合應(yīng)用與實(shí)踐探究.

教師可以開展“小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作”項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生以小組為單位，綜合運(yùn)用電磁感應(yīng)、電路設(shè)計(jì)、能量轉(zhuǎn)化等知識(shí)，設(shè)計(jì)并制作一個(gè)小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng).從風(fēng)力葉片的設(shè)計(jì)與制作、發(fā)電機(jī)線圈的纏繞，到電路的連接與調(diào)試，學(xué)生需全程參與.在項(xiàng)目實(shí)施過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生不斷遇到問題并解決問題，全面提升實(shí)踐探究與綜合應(yīng)用能力，直接對(duì)接新高考對(duì)實(shí)驗(yàn)探究與科學(xué)論證的關(guān)鍵能力要求.

通過構(gòu)建“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)一拓展實(shí)驗(yàn)一項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)”階梯式物理實(shí)驗(yàn)體系，實(shí)現(xiàn)了從夯實(shí)操作基礎(chǔ)、培養(yǎng)創(chuàng)新思維到強(qiáng)化綜合應(yīng)用的能力進(jìn)階，為學(xué)生應(yīng)對(duì)高考挑戰(zhàn)與未來科學(xué)探索奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，

3.3實(shí)施多元化物理評(píng)價(jià)，精準(zhǔn)定位學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展軌跡

實(shí)施多元化物理評(píng)價(jià)，能夠突破傳統(tǒng)單一評(píng)價(jià)的局限，從多個(gè)維度全面、動(dòng)態(tài)地評(píng)估學(xué)生物理學(xué)習(xí)成果，精準(zhǔn)定位學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展軌跡，

例如以教科版高中物理選擇性必修第一冊(cè)第三章“相互作用”第6課“共點(diǎn)力作用下物體的平衡”為例，知識(shí)維度評(píng)價(jià)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生繪制“共點(diǎn)力平衡知識(shí)思維導(dǎo)圖”.要求學(xué)生梳理共點(diǎn)力的概念、共點(diǎn)力平衡的條件（合外力為零）、求解共點(diǎn)力平衡問題的常用方法(如正交分解法、合成法），以及在不同情境(如斜面上物體靜止、懸掛物體平衡）下的應(yīng)用實(shí)例.同時(shí)，針對(duì)課堂練習(xí)與課后作業(yè)中的錯(cuò)題，學(xué)生需填寫“錯(cuò)題歸因分析表”，明確錯(cuò)誤是源于受力分析遺漏、公式運(yùn)用錯(cuò)誤，還是對(duì)平衡條件理解偏差等原因，并制定相應(yīng)的改進(jìn)措施，教師通過此表評(píng)估學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握深度與學(xué)習(xí)反思能力.

思維維度評(píng)價(jià)中，教師要布置“生活中的共點(diǎn)力平衡建模報(bào)告”任務(wù)，讓學(xué)生觀察生活中共點(diǎn)力平衡現(xiàn)象，如靜止在水平地面上的汽車、斜拉橋的受力情況等，將實(shí)際問題抽象為共點(diǎn)力平衡模型.在報(bào)告中，學(xué)生要詳細(xì)闡述建模過程，分析物體的受力情況、確定平衡條件的應(yīng)用方式，探討模型與實(shí)際場(chǎng)景的差異及局限性.隨后開展“科學(xué)論證辯論會(huì)”，以“在粗糙斜面上勻速下滑的物體是否處于共點(diǎn)力平衡狀態(tài)”為論題，學(xué)生進(jìn)行觀點(diǎn)陳述、邏輯論證，其他同學(xué)提出疑問，教師根據(jù)學(xué)生的模型建構(gòu)合理性、論證邏輯性、臨場(chǎng)應(yīng)變能力等方面進(jìn)行綜合評(píng)分，全面評(píng)估學(xué)生科學(xué)思維能力.

實(shí)踐維度評(píng)價(jià)中，教師可以組織“結(jié)構(gòu)承重設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)探究”項(xiàng)目，學(xué)生利用吸管、膠帶、硬紙板等材料，設(shè)計(jì)并制作一個(gè)能承受一定重量的結(jié)構(gòu)模型，運(yùn)用共點(diǎn)力平衡知識(shí)分析模型的受力，確保結(jié)構(gòu)在受力時(shí)處于平衡狀態(tài).實(shí)驗(yàn)過程中，教師使用“實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)評(píng)分表”，從方案對(duì)共點(diǎn)力平衡原理的運(yùn)用準(zhǔn)確性、材料選擇合理性、步驟設(shè)計(jì)可行性、數(shù)據(jù)記錄完整性與分析科學(xué)性等維度打分.

此外，教師在整個(gè)教學(xué)過程中，通過課堂觀察記錄學(xué)生的思維活躍度、小組討論參與度等過程性表現(xiàn)，結(jié)合新高考題型專項(xiàng)測(cè)評(píng)（如設(shè)置涉及所學(xué)知識(shí)的選擇題、計(jì)算題、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題)，形成完整的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)閉環(huán)，為學(xué)生科學(xué)思維與關(guān)鍵能力發(fā)展提供全面、精準(zhǔn)的反饋與指導(dǎo).

4 教學(xué)效果分析

在新高考背景下，通過創(chuàng)設(shè)情境化物理教學(xué)，學(xué)生不再局限于機(jī)械記憶物理概念與公式，而是能夠主動(dòng)將物理知識(shí)與生活、科技實(shí)際相聯(lián)系，在分析真實(shí)情境問題中提升知識(shí)遷移能力和科學(xué)思維水平；構(gòu)建階梯式物理實(shí)驗(yàn)體系，扭轉(zhuǎn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)與探究活動(dòng)開展不足的局面，學(xué)生從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)規(guī)范操作到拓展實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，再到項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)綜合應(yīng)用，循序漸進(jìn)地強(qiáng)化了實(shí)踐探究能力；實(shí)施多元化物理評(píng)價(jià)，打破了評(píng)價(jià)單一難以全面反映關(guān)鍵能力發(fā)展的困境，從知識(shí)、思維、實(shí)踐多維度對(duì)學(xué)生進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估，既精準(zhǔn)定位了學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展軌跡，又為教學(xué)改進(jìn)和學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)提供了有效指導(dǎo).

5結(jié)語

通過對(duì)新高考背景下物理學(xué)科關(guān)鍵能力培養(yǎng)路徑的重構(gòu)與實(shí)踐，有效改善了傳統(tǒng)教學(xué)中能力培養(yǎng)不足的狀況.情境化教學(xué)推動(dòng)知識(shí)遷移，階梯式實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化實(shí)踐能力，多元化評(píng)價(jià)精準(zhǔn)定位學(xué)習(xí)軌跡，使學(xué)生在科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究等方面取得顯著進(jìn)步，初步形成與新高考考核要求相適配的教學(xué)模式.未來，需進(jìn)一步深化教師專業(yè)發(fā)展培訓(xùn)，加強(qiáng)校際資源共享與合作，為物理學(xué)科教育高質(zhì)量發(fā)展注入新動(dòng)能.

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