基于核心素養(yǎng)提升的高中物理習(xí)題包設(shè)計與實踐

黃文俊

(桐鄉(xiāng)市茅盾中學(xué) 浙江 嘉興 314500)

物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)而逐漸形成的正確價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力.其中物理科學(xué)思維是其核心素養(yǎng)的重要組成部分.物理科學(xué)思維是一種綜合性的能力，體現(xiàn)在多個維度，其中能基于經(jīng)驗事實觀察概括、能基于證據(jù)意識推論預(yù)測、能基于模型構(gòu)建解釋論證、能基于客觀規(guī)律探究創(chuàng)新等是不同解構(gòu)視角中的公共要素.

北京師范大學(xué)物理學(xué)系郭玉英教授將物理學(xué)科素養(yǎng)總結(jié)為學(xué)習(xí)理解、應(yīng)用實踐、遷移創(chuàng)新3個能力維度.郭老師認(rèn)為物理學(xué)習(xí)的3個能力維度的二級表現(xiàn)指標(biāo)為：(1)學(xué)習(xí)理解——觀察記憶，概括論證，關(guān)聯(lián)整合；(2)應(yīng)用實踐——分析解釋，推論預(yù)測，綜合應(yīng)用；(3)遷移創(chuàng)新——直覺聯(lián)想，遷移與質(zhì)疑，構(gòu)建新模型.

能力作為一種內(nèi)隱的心理特質(zhì)，需要通過外顯的行為來進(jìn)行診斷和評估.學(xué)習(xí)過程中的習(xí)題測評是一種非常重要的能力外顯手段和途徑.而能力目標(biāo)清晰的習(xí)題是準(zhǔn)確診斷和評估學(xué)科素養(yǎng)的保障.

1 優(yōu)化命題細(xì)目表 明確學(xué)科素養(yǎng)要求

指向明確且詳盡的命題細(xì)目表是編制高質(zhì)量習(xí)題的保證.但在一般情況下，細(xì)目表僅用于試卷習(xí)題的編寫，而且命題細(xì)目表主要體現(xiàn)的是知識維度，其指向性也比較寬泛，不夠精細(xì).另外，命題細(xì)目表對學(xué)科素養(yǎng)要求卻鮮有涉及，知識本位的觀念較為濃厚.試卷檢測是階段性的小結(jié)和反饋，無法反映出學(xué)生在某一知識學(xué)習(xí)過程中存在的問題和掌握的程度.在教學(xué)過程中想要對學(xué)生的學(xué)習(xí)有持續(xù)準(zhǔn)確的測評和分析，那么在編寫習(xí)題時制定命題細(xì)目表是一條重要的途徑.當(dāng)然，不是每一道習(xí)題都要有詳細(xì)的命題細(xì)目表，而是將它用于核心知識的習(xí)題測評中.在核心知識習(xí)題編寫中建立知識維度和能力維度的命題細(xì)目表，既有利于教師對學(xué)生知識掌握情況和學(xué)科素養(yǎng)落實情況的準(zhǔn)確分析，也有利于學(xué)生在學(xué)習(xí)上的自我評價和后續(xù)學(xué)習(xí)行為的調(diào)整.通過下面的一個示例加以說明.

【例1】科考人員在北極乘車行進(jìn)，由于地磁場的作用，汽車后輪輪軸(如圖1所示)的左、右兩端電勢高低情況是( )

圖1 例1題圖

A．從東向西運動，左端電勢較高

B．從東向西運動，右端電勢較高

C．從西向東運動，左端電勢較高

D．從西向東運動，右端電勢較高

答案:A，C.

分析:由于地磁場的存在，當(dāng)?shù)厍虮睒O附近水平面上駕駛一輛車向前行進(jìn)時，由于地磁場作用，冰車兩端會有電勢差，相當(dāng)于金屬棒在切割磁感線一樣．從駕駛員角度看，磁場向下由右手定則可判定冰車左端的電勢比右端的電勢高.

詳解:地球北極的磁場向下，無論汽車從東向西運動，還是從西向東運動，汽車后輪輪軸切割磁感線，由右手定則可知，從駕駛員角度看，汽車的左端電勢較高，故A,C正確，故選：A,C.

電磁感應(yīng)定律和右手定則是高中物理的核心知識之一.題中對知識維度的要求較基礎(chǔ)，對能力維度的要求相對比較高.知識維度和能力維度之間既相對獨立又相互影響，從這兩維度制定命題細(xì)目表，如表1所示，使得知識和能力測評更加明確、更加完善，也為教師對學(xué)生學(xué)習(xí)情況的評價提供了準(zhǔn)確的依據(jù).知識維度中的“(3-2)4.3.B1”指的是相應(yīng)知識、技能或方法對應(yīng)的具體條目信息，如表2所示(選取了其中一部分).

表1 知識維度和能力維度細(xì)目表

表2 楞次定律知識細(xì)目表(部分)

2 編制主題式習(xí)題包 考查多維度能力

在同一主題知識下設(shè)計多個習(xí)題并打包，考查的知識維度相同，能力維度不同.習(xí)題包中的習(xí)題有著不同的題目情景和相互間的知識關(guān)聯(lián)度，習(xí)題的呈現(xiàn)有一定的代表性，學(xué)生在解題過程中應(yīng)用同一知識內(nèi)容和方法，但需要動用不同的學(xué)科素養(yǎng)去解決問題.通過主題式習(xí)題包的學(xué)習(xí)有助于強化學(xué)生的基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng).通過如表3的示例加以說明.

表3 主題式習(xí)題包

3 轉(zhuǎn)變題型外顯思維過程 促進(jìn)學(xué)科素養(yǎng)“落地”

“科學(xué)思維”是核心素養(yǎng)的要素之一，是學(xué)生學(xué)習(xí)和運用物理知識和方法的過程中必備的能力.科學(xué)思維的培養(yǎng)是從認(rèn)識方式和過程的角度對學(xué)生關(guān)鍵能力的培養(yǎng).學(xué)生的思維過程通過教師的針對性干預(yù)能明確指向?qū)W科素養(yǎng)的落實.思維過程看不見，因此在教學(xué)中主要采用發(fā)言和練習(xí)兩種活動方式來展示學(xué)生的思維過程.

學(xué)生在課堂上的發(fā)言、與教師的交流，都是一種思維的表達(dá)，關(guān)注學(xué)生的語言就是關(guān)注學(xué)生的思維.但學(xué)生的發(fā)言是否能真正反映和表達(dá)他的思維？答案是不一定的.這里原因很多，其一是語言表達(dá)能力受限，特別是學(xué)生在用科學(xué)的物理語言表達(dá)時會存在困難.比如在解釋離心運動現(xiàn)象時，學(xué)生生活中都經(jīng)歷過這種運動，所以認(rèn)識這種運動并不困難，困難的是如何用科學(xué)的概念和術(shù)語解釋離心運動現(xiàn)象.學(xué)生用生活語言分析離心現(xiàn)象時會出現(xiàn)把慣性當(dāng)成受力進(jìn)行分析解釋.其二是受環(huán)境因素限制(群體壓力)，個體在一個群體中發(fā)言在心理上會承受一定的壓力.這種壓力會導(dǎo)致學(xué)生不回答問題，或者沒有足夠的信心組織語言表達(dá)觀點.其三是課堂發(fā)言的方式受眾面較小，無法讓更多的學(xué)生充分展現(xiàn)自己的思維.因此，通過課堂發(fā)言展示思維過程有一定的局限性.

練習(xí)提供了另一種將思維方式，學(xué)生的思維過程通過習(xí)題解答呈現(xiàn).這種方式受眾面大，每位學(xué)生都能得到展示.但日常習(xí)題的類型設(shè)計大部分情況下關(guān)注的是終結(jié)性評價，缺少能充分記錄學(xué)生思維過程的習(xí)題.將客觀題轉(zhuǎn)換成主觀題的習(xí)題類型變化，用“解釋原因”“比較分析”“作圖說明”等問答形式充分展示學(xué)生解題的思維過程，有利于教師做出正確的評價，促使物理學(xué)科素養(yǎng)真正落地.通過以下例題說明.

【例2】摩天大樓中一部直通高層的客運電梯，行程超過百米．電梯的簡化模型如圖2(a)所示．考慮安全、舒適、省時等因素，電梯的加速度a是隨時間t變化的，已知電梯在t=0時由靜止開始上升，a-t圖像如圖2(b)所示．電梯總質(zhì)量m=2.0×103kg．忽略一切阻力，重力加速度g取10 m/s2．以下說法正確的是( )

圖2 例2題圖

A．前10 s內(nèi)電梯先勻加速再勻速運動

B．20 s末電梯受到的拉力為零

C．2 s末電梯的速度大小為1.5 m/s

D．32 s末拉力的功率為1.7×104W

各選項解題過程中與物理學(xué)科素養(yǎng)相對應(yīng)的思維過程分析如表4所示.

表4 解題過程中與物理學(xué)科素養(yǎng)相對應(yīng)的思維過程

大部分學(xué)生能對選項A,B做出正確的分析和判斷.選項C,D的思維障礙是相同的，如果沒有將相關(guān)方法遷移到問題中，不明白圖像面積的意義，則思維活動無法進(jìn)行下去.但由于選項A,B容易分析，所以學(xué)生偶然答對的概率也比較高，作為練習(xí)題明顯干擾了教師對學(xué)生個體思維過程的診斷.

若是用該題作為評估學(xué)生相關(guān)學(xué)科素養(yǎng)的練習(xí)題，可以將題型改為解答題.

(1)描述電梯的運動過程？

(2)在電梯上升過程中，拉力的最大值和最小值？

(3)電梯在第1 s末的速度大?。壳蠼獾囊罁?jù)？

(4)32 s末拉力的功率？

將選擇題的選項改成問答形式，把學(xué)生的思維過程通過書面的形式展現(xiàn)出來，有助于教師診斷每位學(xué)生的思維過程和學(xué)科素養(yǎng).通過總結(jié)聯(lián)想，將解決相似問題的物理方法和思想提煉出來，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)聯(lián)整合能力和創(chuàng)新能力.

教師要從過多關(guān)注學(xué)習(xí)的結(jié)果，轉(zhuǎn)變?yōu)楦嚓P(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程.好的過程未必有好的結(jié)果，但好結(jié)果一定有好過程作支撐.從物理學(xué)科的知識維度和能力維度出發(fā)，圍繞核心概念和重要概念設(shè)計習(xí)題.讓每道習(xí)題具有明確的知識指向和能力指向，能準(zhǔn)確地反映學(xué)生的學(xué)科知識和學(xué)科素養(yǎng)水平.從實踐效果看，優(yōu)化習(xí)題設(shè)計能明顯提升課堂教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的有效性，在一定程度上促進(jìn)了學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)的提升.