新課標(biāo)下物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)的實(shí)踐探索

房樂群

【摘 要】本文論述在高中物理課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)的具體做法，提出要深入理解物理核心概念，培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念素養(yǎng);掌握物理基本學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維;重視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神;充分利用物理學(xué)史，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度。

【關(guān)鍵詞】高中物理 核心素養(yǎng) 物理觀念 科學(xué)思維 探究精神 科學(xué)態(tài)度

【中圖分類號】G ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號】0450-9889（2019）03B-0051-02

高中物理新課標(biāo)明確提出，要進(jìn)一步提升物理學(xué)科核心素養(yǎng)。物理學(xué)科核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究以及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等四方面的內(nèi)容。物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)是以人為本教育理念在物理教學(xué)中的集中體現(xiàn)，有助于促進(jìn)學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力的提高，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。在此，筆者探討在高中物理課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的具體策略。

一、深入理解物理核心概念，培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念素養(yǎng)

高中物理中所涉及的知識(shí)是非常廣泛又復(fù)雜的，以往教學(xué)中教師過于強(qiáng)調(diào)學(xué)生對知識(shí)點(diǎn)的記憶與掌握。采取灌輸式的教學(xué)方法，難以讓學(xué)生形成清晰的物理概念，難以幫助學(xué)生深入理解物理知識(shí)的構(gòu)成與內(nèi)在聯(lián)系。在物理教學(xué)中，教師應(yīng)圍繞物理核心概念開展教學(xué)，讓學(xué)生的物理學(xué)習(xí)更加清晰。高中物理核心知識(shí)具有以下幾個(gè)特征：與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)與興趣聯(lián)系密切，是理解與解決物理問題的重要工具，在高中物理學(xué)科中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，比如，功、加速度、能量、力等。鑒于物理知識(shí)比較晦澀、抽象，教師要利用趣味化的形象化的教學(xué)方式來幫助學(xué)生理解。比如摩擦力，是高中力學(xué)部分的教學(xué)重難點(diǎn)內(nèi)容，如果只是簡單地講解摩擦力的概念，那么學(xué)生理解起來比較困難，因此教師要舉出生活中常見的例子。比如，自行車的剎車是通過車輪鋼圈和兩塊橡膠之間的摩擦來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)我們剎車時(shí)，鋼圈與橡膠之間產(chǎn)生摩擦力阻礙車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。我們用手捏車閘的力度越大，產(chǎn)生的摩擦力就越大，車輪就越難以轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)如果自行車速度比較慢，那么車子就會(huì)停下來;如果速度比較快，那么這時(shí)滾動(dòng)摩擦就會(huì)變成滑動(dòng)摩擦，車子還會(huì)向前行駛一段距離。學(xué)生在此就會(huì)自然聯(lián)想到自己平時(shí)騎自行車的剎車情況，會(huì)切身感受到摩擦力的作用方式與作用效果，從而對這一知識(shí)的理解就簡單很多。再比如，功的概念，這也是一個(gè)比較抽象的物理核心概念，在考試中我們經(jīng)常會(huì)遇到與功有關(guān)的題目。教師在教學(xué)時(shí)，可以結(jié)合具體的例題來幫助學(xué)生理解。例如：

一個(gè)放置在光滑的水平面上的長木板，長度是 L，質(zhì)量是 m0，在長木板的右端放一個(gè)質(zhì)量為 m 的小物塊（圖 1 所示）。為將長木板從小物塊下抽出，我們給長木板右側(cè)施加一個(gè)水平恒力 F，設(shè)小物塊與長木板之間的摩擦因素是 μ，求長木板抽出來時(shí) F 所做的功。

這道例題包含了功、摩擦力、位移等多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，只有學(xué)生清楚了解功的概念，才有可能推算出功、摩擦力、位移之間的關(guān)系，才能找出正確解題思路。在解答這道例題時(shí)，我們需要將地面作為參考系，這樣長木板會(huì)由于 F 力的作用而向右運(yùn)動(dòng)，小木塊也會(huì)由于與長木板的摩擦力而向右運(yùn)動(dòng)，但是其相對于長木板而言是向左運(yùn)動(dòng)的，到小物塊徹底與長木板分離時(shí)，相對運(yùn)動(dòng)距離就是 L，恒力 F 相對于地面的位移就是長木板的長度加上小物塊對地位移的長度。在找出了在 F 方向長木板的位移之后，我們就可以計(jì)算 ，最后得出答案。

結(jié)合這道例題較好地幫助學(xué)生加深對功的概念的理解的同時(shí)，教師要重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生掌握功的兩個(gè)要素，一個(gè)是力，另一個(gè)是力的方向上的位移。我們在確定位移時(shí)要以選擇正確的參考系為前提，而力一般是恒力，如果是變力的話，還應(yīng)該通過功能關(guān)系進(jìn)行求解。

二、掌握物理基本學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

科學(xué)思維是高中物理核心素養(yǎng)的重要組成，也是解答物理問題時(shí)不可或缺的因素。對于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，要求教師給予學(xué)生充足的自主思考的時(shí)間。試想，如果在課堂上學(xué)生總是被動(dòng)地跟著老師的安排走，缺少自己的思考與感悟，那么又怎么能夠促進(jìn)思維的活躍與發(fā)展呢？因此在課堂上教師可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)物理問題情境，引導(dǎo)學(xué)生在自我思考與探究中掌握基本的物理學(xué)習(xí)方法，使學(xué)生的科學(xué)思維得到鍛煉與發(fā)展。比如，我們學(xué)習(xí)“牛頓第二定律”的時(shí)候，教師往往會(huì)向?qū)W生提出“猜想力與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化之間的定量關(guān)系”的問題，然后根據(jù)學(xué)生的猜想進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象最終得出結(jié)論。這一過程看似學(xué)生參與了課堂學(xué)習(xí)之中，也讓學(xué)生進(jìn)行猜想與驗(yàn)證，可有助于培養(yǎng)學(xué)生的思考能力。實(shí)際上教師并未給學(xué)生充足的自我思考的機(jī)會(huì)，更有效的教學(xué)方式是引導(dǎo)學(xué)生思考，在實(shí)驗(yàn)中我們應(yīng)該怎樣對實(shí)驗(yàn)變量進(jìn)行有效控制，又如何控制物體拉力、質(zhì)量大小，等等;讓問題變得更加細(xì)化，引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行思考和探究，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考與驗(yàn)證的能力。結(jié)合物理例題培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性、創(chuàng)新性同樣是物理課堂上有效的教學(xué)內(nèi)容。教師可以選擇典型的例題，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)去解決實(shí)際問題，幫助學(xué)生掌握基本的物理學(xué)習(xí)方法。

〖例〗如圖 2，將一根輕質(zhì)的彈簧上端固定，將質(zhì)量為 m0 的盤水平掛在其下端，將一塊質(zhì)量為 m 的物體放在盤中。盤靜止時(shí)彈簧較自然長度伸長 L，用手將盤往下拉，使彈簧伸長 △L后停止并松開手。整個(gè)過程彈簧均在彈性限度內(nèi)，問剛松手時(shí)盤對物體的支持力是（ ?）

A.

B.

C.

D.

這道題看似比較簡單，但是實(shí)際上計(jì)算過程卻是比較復(fù)雜的。我們看到題目后，首先就會(huì)將盤內(nèi)物體作為對象進(jìn)行受力分析，利用牛頓第二定律列公式;再把整體視作研究對象，列出一個(gè)公式，通過平衡條件求解。這時(shí)我們會(huì)發(fā)現(xiàn)解答起來十分繁瑣復(fù)雜，許多細(xì)節(jié)一不留意就會(huì)出錯(cuò)。這時(shí)教師可以引導(dǎo)學(xué)生換一個(gè)角度思考，利用假設(shè)法進(jìn)行解題。我們可以假設(shè) △L=0，盤未向下拉，手放開的瞬間彈簧的長度不變，盤處在靜止的狀態(tài)，盤對物體的支持力就是 mg，將 △L 代入到四個(gè)選項(xiàng)中，就可以很輕松地得出答案 A。

在解答物理問題時(shí)，我們經(jīng)常會(huì)遇到順向思路難以高效進(jìn)行的情況，這時(shí)很少有學(xué)生可以快速地意識(shí)到可以換一個(gè)思路，用假設(shè)法或者逆向思維去想辦法。這與教師平時(shí)缺少對學(xué)生物理思維的培養(yǎng)是有關(guān)的。學(xué)生陷在題海戰(zhàn)術(shù)里很容易就形成慣性思維，為此教師要多結(jié)合具體例題打開學(xué)生的思路，引導(dǎo)學(xué)生從不同角度看待物理問題，尤其是要學(xué)會(huì)多角度看待物理過程，讓學(xué)生掌握解題物理問題的基本方法，從而增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)思維。

三、重視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神

物理實(shí)驗(yàn)是幫助學(xué)生通過物理現(xiàn)象理解物理規(guī)律的重要教學(xué)手段，是高中物理教學(xué)中的重要組成。但是由于長時(shí)間受應(yīng)試教育的影響，在物理教學(xué)中教師看重對知識(shí)點(diǎn)的傳授以及對習(xí)題的訓(xùn)練，對物理實(shí)驗(yàn)的重視程度并不夠。一些需要學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的內(nèi)容經(jīng)常被老師的演示操作所代替，甚至一些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與成果老師常常為學(xué)生口頭解釋就算過去了，學(xué)生沒有充足的自主實(shí)驗(yàn)探究的機(jī)會(huì)。這樣，學(xué)生對物理知識(shí)的理解就容易流于表面。新課標(biāo)明確提出，教師要重視物理實(shí)驗(yàn)，物理實(shí)驗(yàn)也是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。為此，在物理教學(xué)課堂上，教師應(yīng)當(dāng)積極為學(xué)生設(shè)置實(shí)驗(yàn)探究的情境，結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，加強(qiáng)對學(xué)生引導(dǎo)，使學(xué)生具有掌握物理實(shí)驗(yàn)方法，具備實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。比如，為了幫助學(xué)生更好地理解牛頓第二定律，教師可以設(shè)置這樣的實(shí)驗(yàn)裝置（圖 3）。

這一實(shí)驗(yàn)裝置學(xué)生是比較熟悉的，教師可以讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中試著總結(jié)有哪些因素會(huì)影響實(shí)驗(yàn)誤差。學(xué)生在動(dòng)手操作過程中會(huì)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生誤差的因素多種，可以是因?yàn)閷?shù)據(jù)的處理不準(zhǔn)確，也可以是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)過程中小車所受的拉力小于小盤與砝碼的總重力，等等。教師可以進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考，這些導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差的因素是否可以消除掉，或者我們?nèi)绾谓档蛯?shí)驗(yàn)誤差。鼓勵(lì)學(xué)生以小組為單位試著對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。通過小組討論，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了修改，如使用氣墊導(dǎo)軌代替長木板，減少小車運(yùn)動(dòng)時(shí)與木板之間的摩擦力;利用計(jì)算機(jī)和傳感器對小車的加速度進(jìn)行測量。通過再次實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)得出的結(jié)果確實(shí)比之前的精度高。學(xué)生也為自己取得了成功而感到喜悅，使得他們的實(shí)驗(yàn)探究興趣得到提高。在這一過程中，學(xué)生自主思考、合作探究的能力得到了有效增強(qiáng)。

四、充分利用物理學(xué)史，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度

高中物理雖然涉及的大多是抽象復(fù)雜的概念、定義、實(shí)驗(yàn)等理科知識(shí)，但是其中也不乏人文內(nèi)涵。教師要挖掘教材中的人文素材，滲透人文教育，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。比如，教師向?qū)W生介紹物理發(fā)展史，用物理學(xué)家的科學(xué)態(tài)度與求真精神去感染學(xué)生，使其養(yǎng)成良好的精神品質(zhì)。比如，我們講牛頓第一定律時(shí)，可為學(xué)生介紹發(fā)現(xiàn)牛頓第一定律前后兩千多年的發(fā)展歷史;講到在伽利略之前就有許多科學(xué)家對亞里士多德的觀點(diǎn)提出了質(zhì)疑，并受到當(dāng)時(shí)社會(huì)大眾的批評，但伽利略不畏權(quán)威勇敢質(zhì)疑，通過實(shí)驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)求證，從而得到真理。讓學(xué)生深知為什么說伽利略是站在巨人的肩膀上取得成功的真正內(nèi)涵。學(xué)習(xí)伽利略實(shí)事求是的求真精神，從而教會(huì)學(xué)生要以科學(xué)的態(tài)度、良好的責(zé)任以及堅(jiān)持不懈的毅力去對待學(xué)習(xí)和生活。

總之，培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)是高中物理教學(xué)的重要目標(biāo)，教師要結(jié)合物理學(xué)科特點(diǎn)，精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，給予學(xué)生更多的自主學(xué)習(xí)與探究的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)能力，為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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（責(zé)編 盧建龍）