核心素養(yǎng)下高中物理問(wèn)題情境創(chuàng)設(shè)途徑

鐘劍

新課標(biāo)將培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)納入高中物理教學(xué)的重要目標(biāo)，因此，高中物理教學(xué)中，教師應(yīng)轉(zhuǎn)變認(rèn)識(shí)，既要做好高中物理知識(shí)教學(xué)，又要做好高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)內(nèi)容研究，注重創(chuàng)設(shè)相關(guān)問(wèn)題情境將核心素養(yǎng)培養(yǎng)滲透至相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)中。本文結(jié)合以往教學(xué)實(shí)踐，就如何在高中課堂創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境談?wù)勛约旱目捶?，給核心素養(yǎng)培養(yǎng)工作的開(kāi)展提供有效參考。

高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)涉及物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四方面內(nèi)容。在高中物理課堂創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境時(shí)，教師應(yīng)在認(rèn)真研究教學(xué)以及核心素養(yǎng)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，積極尋找有效的問(wèn)題創(chuàng)設(shè)途徑，有針對(duì)性地提高學(xué)生的核心素養(yǎng)，促使學(xué)生牢固掌握所學(xué)，提升物理學(xué)習(xí)成績(jī)的同時(shí)，使學(xué)生具備適應(yīng)社會(huì)發(fā)展要求的必備能力。

一、立足生活經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)生活問(wèn)題情境

高中物理諸多知識(shí)源于人們的生活，因此，為更好地培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，降低學(xué)生學(xué)習(xí)的陌生感，教師應(yīng)注重創(chuàng)設(shè)生活問(wèn)題情境，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理知識(shí)重要性的同時(shí)，樹(shù)立物質(zhì)觀、運(yùn)動(dòng)觀、能量觀、相互作用觀，并靈活應(yīng)用這些觀念，分析、解決問(wèn)題。

一方面，做好課堂教學(xué)內(nèi)容研究，明確重點(diǎn)知識(shí)與教學(xué)目標(biāo)，注重積累與生活相關(guān)的問(wèn)題情境，指引高中物理課堂更好開(kāi)展。

另一方面，找到物理知識(shí)與生活的契合點(diǎn)，結(jié)合學(xué)生所學(xué)，及時(shí)創(chuàng)設(shè)對(duì)應(yīng)的生活情境，以激發(fā)學(xué)生的思考熱情與興趣，提高課堂教學(xué)質(zhì)量與效率。

例如，在講解“超重與失重”知識(shí)時(shí)，很多學(xué)生能夠準(zhǔn)確記憶超重與失重概念，但在應(yīng)用中出現(xiàn)較多問(wèn)題，為此，教學(xué)中教師可創(chuàng)設(shè)以下生活問(wèn)題情境：如圖1所示，某同學(xué)站在力傳感器上，做下蹲和起立動(dòng)作時(shí)記錄的力隨時(shí)間變化的圖像，其中縱坐標(biāo)為力（單位：N），橫坐標(biāo)為時(shí)間（單位：s），由圖線可知，該同學(xué)的體重約為650N，除此之外，還可以得到以下信息（ ? ）。

A.該同學(xué)做了兩次下蹲與起立的動(dòng)作

B.該同學(xué)做了四次下蹲與起立的動(dòng)作

C.下蹲過(guò)程中人一直處于失重狀態(tài)

D.下蹲和起立期間都有一段時(shí)間處于超重狀態(tài)

分析：該題目將超重和失重知識(shí)點(diǎn)和學(xué)生下蹲、起立結(jié)合起來(lái)考查，創(chuàng)設(shè)的情境學(xué)生并不陌生，很好地培養(yǎng)學(xué)生的運(yùn)動(dòng)觀、相互作用觀。

難點(diǎn)在于對(duì)超重、失重現(xiàn)象的深入理解，并能夠看懂圖像，找到圖像和超重、失重之間的關(guān)系，即可通過(guò)加速度方向進(jìn)行判斷。學(xué)生下蹲時(shí)，加速度先向下后向上，即先失重后超重而后處于正常狀態(tài)，壓力先小于重力后大于重力，而后維持在650N。起立時(shí)，加速度先向上后向下，先超重后失重，最后處于正常狀態(tài)，壓力先大于重力后小于重力，平穩(wěn)時(shí)重力在650N。認(rèn)真分析兩個(gè)圖像可知，重力先小于自身重力后大于自身重力、重力先大于自身重力后小于自身重力分別出現(xiàn)了兩次，表明該學(xué)生進(jìn)行了兩次下端和起立動(dòng)作。

結(jié)合給出的選項(xiàng)可知A、D兩項(xiàng)描述正確。核心素養(yǎng)下，通過(guò)創(chuàng)設(shè)生活問(wèn)題情境，不僅能夠鞏固學(xué)生所學(xué)，提高學(xué)生的應(yīng)用能力，還能很好地增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決生活問(wèn)題的意識(shí)，真正促進(jìn)學(xué)生學(xué)以致用。該問(wèn)題緊密聯(lián)系教材中的“超重與失重”知識(shí)點(diǎn)，以圖像為媒介，清晰展現(xiàn)出參數(shù)的變化關(guān)系，對(duì)學(xué)生的讀圖能力以及分析、解題能力是很好的鍛煉，最終獲得滿意的教學(xué)效果。

二、結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，創(chuàng)設(shè)新穎問(wèn)題情境

科學(xué)思維是高中物理核心素養(yǎng)的重要構(gòu)成部分，包括模型構(gòu)建、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等內(nèi)容。為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，教師應(yīng)結(jié)合以往教學(xué)實(shí)踐，注重創(chuàng)設(shè)新穎的問(wèn)題情境，提高學(xué)生遷移知識(shí)能力的同時(shí)，促進(jìn)科學(xué)思維的進(jìn)一步提升。

一方面，教師平時(shí)應(yīng)做好新穎問(wèn)題的積累，明確新穎問(wèn)題考查的知識(shí)點(diǎn)以及能力，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，及時(shí)向?qū)W生展示。

另一方面，做好問(wèn)題分析引導(dǎo)，幫助學(xué)生克服難點(diǎn)，尤其當(dāng)學(xué)生正確解答出問(wèn)題時(shí)，教師應(yīng)給予肯定與表?yè)P(yáng)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的自信心。例如，在講解運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)時(shí)，教師創(chuàng)設(shè)以下新穎問(wèn)題情境：如圖2所示，為身高體重測(cè)量?jī)x。其頂部向下發(fā)射波速為v的超聲波反射后返回被接收。

測(cè)量?jī)x記錄發(fā)射、接收時(shí)間間隔。質(zhì)量為M0的測(cè)重臺(tái)置于壓力傳感器上，傳感器輸出電壓與作用在其上的壓力成正比。當(dāng)測(cè)重臺(tái)沒(méi)有站人時(shí)，測(cè)量?jī)x器記錄的時(shí)間間隔為t0，輸出電壓為U0。某學(xué)生站在測(cè)重臺(tái)，測(cè)量?jī)x器記錄的時(shí)間間隔為t，輸出電壓為U，則該同學(xué)的身高和質(zhì)量分別為（ ? ）。

A.v（t0-t），[M0U0]U ? ? ? ?B.[12]v（t0-t），[M0U0]U

C.v（t0-t）， [M0U0]（U-U0） ?D.[12]v（t0-t）， [M0U0]（U-U0）

分析：該問(wèn)題情境較為新穎，但難度并不大，可很好地考查學(xué)生的科學(xué)推理能力。解題時(shí)需要認(rèn)真讀題，搞清楚測(cè)量?jī)x器工作原理，以及各參數(shù)表示的含義，進(jìn)行科學(xué)推理，才能正確運(yùn)用所學(xué)進(jìn)行解答。

解題時(shí)，教師可引導(dǎo)學(xué)生注意超聲波走的路程是來(lái)回的路程。顯然當(dāng)沒(méi)有站人時(shí)高設(shè)為H，則H= [12]vt0，當(dāng)站人時(shí)，人高設(shè)為h，則，（H-h）=[12]vt，解得h=[12]v（t0-t）。因?yàn)閭鞲衅鬏敵鲭妷号c作用在其上的壓力成正比，設(shè)比例系數(shù)為k，則未站人時(shí)，U0=kM0g，當(dāng)站人時(shí)，設(shè)人的質(zhì)量為m，則U=k（M0+m）g，解得m= [M0U0]（U-U0），因此，正確答案為D。

新穎問(wèn)題情境在近年來(lái)高考中出現(xiàn)頻率較高，重點(diǎn)考查學(xué)生的科學(xué)思維以及靈活運(yùn)用所學(xué)的能力，因此，教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)多加留心，構(gòu)建新穎問(wèn)題數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容，及時(shí)給出新穎問(wèn)題情境，對(duì)學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練。針對(duì)本題不少學(xué)生望而生畏，究其原因在于學(xué)生的應(yīng)變能力較差，不會(huì)給出已知條件進(jìn)行推理，因此，教學(xué)中應(yīng)多創(chuàng)設(shè)新穎問(wèn)題情境，對(duì)學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練，以提高學(xué)生的自信心。

三、深究實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題情境

實(shí)驗(yàn)是高中物理的重要知識(shí)點(diǎn)，是各類測(cè)試的必考內(nèi)容。為提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，為學(xué)生核心素養(yǎng)的提升做好鋪墊，教師應(yīng)深究實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，積極創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)，把握實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，深入理解物理知識(shí)規(guī)律與結(jié)論，做到靈活應(yīng)用。

一方面，為學(xué)生深入講解教材中的實(shí)驗(yàn)，合理安排實(shí)驗(yàn)課時(shí)，為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中知識(shí)得以鞏固。

另一方面，立足教材實(shí)驗(yàn)，教師積極創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題情境，鼓勵(lì)學(xué)生思考、解答，促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶嵘?。例如，在講解電學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)時(shí)，教師可創(chuàng)設(shè)以下實(shí)驗(yàn)問(wèn)題情境：已知某報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)熱敏電阻溫度達(dá)到或超過(guò)60℃是，系統(tǒng)報(bào)警。提供的器材有：熱敏電阻、報(bào)警器（內(nèi)阻很小，電流超過(guò)限Ic就會(huì)報(bào)警），電阻箱（最大阻值為999.9Ω），輸出電壓為U的直流電源，內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器R1（最大阻值為1000Ω），滑動(dòng)變阻器R2（最大阻值為2000Ω），單刀雙擲開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。室溫下調(diào)節(jié)系統(tǒng)，已知U約為18V，Ic約為10mA，電流超過(guò)20mA會(huì)損壞。熱敏電阻隨著溫度升高電阻減小，60°時(shí)，阻值約為650Ω。

（1）完成圖3中的電路圖連接。

（2）滑動(dòng)變阻器應(yīng)選：____（填R1或R2）。

（3）按照以下步驟調(diào)節(jié)該報(bào)警系統(tǒng)：首先，電源接通前，應(yīng)將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為_(kāi)__Ω;滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)置于___（填a或b）端附近，不能置于另一端的。

原因?yàn)椋篲____。其次，將開(kāi)關(guān)向___（填c 或d）端閉合， 緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，直至____。最后，滑動(dòng)變阻器位置不變，將開(kāi)關(guān)向另一端閉合，報(bào)警系統(tǒng)即可正常工作。

分析：該題目與電學(xué)知識(shí)聯(lián)系密切，但情境又較為新穎，具有代表性，不僅很好地鞏固學(xué)生所學(xué)，而且可提升學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)的能力。解題時(shí)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真閱讀題干，搞清楚題干情境，再細(xì)心分析，積極聯(lián)系所學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，認(rèn)真做答。

根據(jù)題干要求，電路圖連接如圖4所示。由R=[UIc]=[1810×10-3]Ω=1800Ω，因此，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R2。電阻箱應(yīng)調(diào)節(jié)我熱敏電阻在60℃的阻值，即為650Ω，滑片置于b端，原因在于使開(kāi)關(guān)接通后回路中的電流最小，保護(hù)報(bào)警器，避免其因過(guò)載而損壞。將開(kāi)關(guān)向c端閉合，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片至報(bào)警器報(bào)警。

實(shí)驗(yàn)是高考的必考內(nèi)容，重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解與探究能力，因此，教學(xué)實(shí)踐中，應(yīng)認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)的重要性，不僅要求學(xué)生牢固掌握常規(guī)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，而且應(yīng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)有趣實(shí)驗(yàn)情境，對(duì)學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練。該題創(chuàng)設(shè)的實(shí)驗(yàn)情境內(nèi)容源于教材而又高于教材。通過(guò)講解，可很好地激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情，進(jìn)一步深化學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的理解，很好地鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

四、培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度，創(chuàng)設(shè)探究問(wèn)題情境

核心素養(yǎng)下，高中物理教學(xué)中應(yīng)結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容，注重學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)，使學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)，正確處理科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境之間的關(guān)系，樹(shù)立對(duì)科學(xué)與技術(shù)的正確態(tài)度。為在實(shí)踐中高效完成科學(xué)態(tài)度培養(yǎng)目標(biāo)，應(yīng)注重創(chuàng)設(shè)探究問(wèn)題情境。一方面，創(chuàng)設(shè)探究問(wèn)題情境時(shí)，既要與物理知識(shí)緊密聯(lián)系在一起，又要結(jié)合學(xué)生認(rèn)識(shí)，注重控制探究問(wèn)題的難度，避免挫傷學(xué)生探究的積極性。另一方面，做好探究過(guò)程引導(dǎo)。

眾所周知，探究問(wèn)題一般難度較大，教學(xué)中應(yīng)注重給予學(xué)生指引，使學(xué)生少走彎路，以科學(xué)的態(tài)度分析、思考、解決問(wèn)題，提高探究效率，使其嘗到探究的成就感，樹(shù)立物理探究的自信心。

例如，在講解“傳送帶”知識(shí)時(shí)，可創(chuàng)設(shè)以下探究問(wèn)題情境：如圖5，一質(zhì)量為m的物體從離傳送帶高為H處沿光滑圓弧軌道下滑。圓弧軌道下端與一靜止的傳動(dòng)帶水平相接，傳動(dòng)帶長(zhǎng)為L(zhǎng)。物體經(jīng)過(guò)傳動(dòng)帶掉落在地面的Q點(diǎn)。已知物體和傳動(dòng)帶動(dòng)摩擦因數(shù)為[μ]。若傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)，物體仍以上述方式運(yùn)動(dòng)，探討其落點(diǎn)在Q的左邊還是右邊？

分析：該題目創(chuàng)設(shè)的問(wèn)題情境并不復(fù)雜，但具體過(guò)程較為抽象，可很好地提高學(xué)生的探究能力。顯然通過(guò)審題可知該題目未明確告知傳動(dòng)帶的運(yùn)動(dòng)方向，因此，需要對(duì)傳送帶的運(yùn)動(dòng)方向，即逆時(shí)針和順時(shí)針進(jìn)行分類討論。

討論時(shí)應(yīng)結(jié)合所學(xué)，實(shí)事求是，以科學(xué)的態(tài)度分析每一種情境，謹(jǐn)慎推導(dǎo)，找到討論的界限，以得出相關(guān)結(jié)論，而非主觀臆斷。

探究時(shí)先分析傳動(dòng)帶靜止時(shí)物體滑出的速度vt。物體下滑至傳動(dòng)帶上時(shí)，由機(jī)械能守恒可得：mgH=[12]mv02。物體滑出傳送帶時(shí)，由動(dòng)能定理得：[-μ]mgL=[12]mvt2-[12]mv02。聯(lián)立以上公式解得vt=[2gH-2μgL]。

（1）當(dāng)傳動(dòng)帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)至傳動(dòng)帶右端時(shí)，因整個(gè)過(guò)程均相對(duì)于傳動(dòng)帶運(yùn)動(dòng)，因此，該情境和傳動(dòng)帶靜止時(shí)相同，此時(shí)物體應(yīng)落在Q點(diǎn)。

（2）當(dāng)傳動(dòng)帶順時(shí)針傳動(dòng)時(shí)，因物體上滑至傳動(dòng)帶上的速度和傳動(dòng)帶速度的大小未知，因此，仍需進(jìn)行分類討論。討論時(shí)，傳動(dòng)帶的速度以[2gH]、[2gH-2μgL]、[2gH+2μgL]為臨界。

①當(dāng)傳動(dòng)帶速度v傳≥[2gH+2μgL]時(shí)，物體滑上傳動(dòng)帶會(huì)一直做勻加速運(yùn)動(dòng)，離開(kāi)傳動(dòng)帶時(shí)的速度必將大于[2gH-2μgL]，由平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)可得，其落在Q的右邊。

②當(dāng)傳動(dòng)帶速度v傳<[2gH-2μgL]時(shí)，物體在傳動(dòng)帶上會(huì)一直做勻減速運(yùn)動(dòng)，和靜止時(shí)的情況相同，物體仍會(huì)落在Q點(diǎn)。

③當(dāng)傳動(dòng)帶速度v傳=[2gH]時(shí)，物體和傳動(dòng)一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)，滑落時(shí)因[2gH]>[2gH-2μgL]，則物體會(huì)落在Q點(diǎn)的右側(cè)。

④當(dāng)傳動(dòng)帶速度滿足[2gH-2μgL]

⑤當(dāng)傳動(dòng)帶速度滿足[2gH]

因此，當(dāng)傳送帶的速度v傳≤[2gH-2μgL]時(shí)，物體會(huì)落在Q點(diǎn)。當(dāng)v傳>[2gH-2μgL]時(shí)，物體落在Q點(diǎn)右側(cè)。

科學(xué)態(tài)度是核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容，對(duì)學(xué)生以后的學(xué)習(xí)具有積極促進(jìn)意義，即在推導(dǎo)問(wèn)題時(shí)應(yīng)有理有據(jù)，遵守物理規(guī)律與定理，避免受生活經(jīng)驗(yàn)干擾而得出錯(cuò)誤結(jié)論。本題創(chuàng)設(shè)的探究情境學(xué)生較為熟悉，但要想進(jìn)行全面分析并非易事。通過(guò)該探究情境的講解，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到。

其一，分析探究問(wèn)題情境時(shí)應(yīng)認(rèn)真讀題，吃透題意，搞清楚物體的具體運(yùn)動(dòng)情況，合理劃分研究對(duì)象。

其二，探究時(shí)如不確定應(yīng)進(jìn)行分類討論。當(dāng)然，結(jié)合題意找到分類討論的界限是關(guān)鍵，平時(shí)應(yīng)多加訓(xùn)練，提高分類的合理性。

五、結(jié)語(yǔ)

在高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)是一個(gè)長(zhǎng)期工作，任課教師應(yīng)提高認(rèn)識(shí)，注重將其滲透到高中物理教學(xué)各環(huán)節(jié)中。同時(shí)，為獲得預(yù)期培養(yǎng)效果，教師應(yīng)積極研究有效的教學(xué)策略，尤其可結(jié)合教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)相關(guān)的問(wèn)題情境，激發(fā)學(xué)生的思考積極性，使其更加深入理解以及靈活運(yùn)用所學(xué)，實(shí)現(xiàn)物理學(xué)習(xí)成績(jī)與核心素養(yǎng)的提升。本文通過(guò)研究得出以下結(jié)論：

（1）任課教師應(yīng)積極參與相關(guān)學(xué)習(xí)活動(dòng)，做好高中物理核心素養(yǎng)內(nèi)容的學(xué)習(xí)與研究，深入理解、充分把握核心素養(yǎng)內(nèi)涵，正確處理核心素養(yǎng)培養(yǎng)和物理知識(shí)教學(xué)之間的關(guān)系，以尋找有效培養(yǎng)途徑，并積極實(shí)踐與優(yōu)化，更好地實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)。

（2）問(wèn)題情境可很好地激發(fā)學(xué)生思考與學(xué)習(xí)的積極性，教師應(yīng)結(jié)合以往教學(xué)經(jīng)驗(yàn)以及高中物理教學(xué)內(nèi)容，在核心素養(yǎng)指引下創(chuàng)設(shè)針對(duì)性問(wèn)題情境，鼓勵(lì)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)認(rèn)真解決問(wèn)題，不斷促進(jìn)學(xué)生分析、解題能力以及核心素養(yǎng)的進(jìn)一步提升。

（責(zé)任編輯 ?范娛艷）