基于科學(xué)思維方法的高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)方案的實(shí)踐策略

岳寶良

【摘 要】《普通高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)》要求通過課堂教學(xué)形式的改革落實(shí)物理學(xué)科核心素養(yǎng)，在高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中采用大單元教學(xué)形式，是對(duì)新課程下的物理教學(xué)形式的探索。為緩解一線教學(xué)中復(fù)習(xí)課時(shí)緊張，改善實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課的效果，更好地在復(fù)習(xí)課中落實(shí)核心素養(yǎng)，本文基于科學(xué)思維方法，構(gòu)建高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)的理論框架，結(jié)合高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)形式的概念、原因，提出了幾點(diǎn)設(shè)計(jì)策略，為高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)形式提供參考。

【關(guān)鍵詞】科學(xué)思維方法;高中物理;實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí);大單元教學(xué)設(shè)計(jì)

“科學(xué)思維”一詞在《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版2020年修訂）一書中出現(xiàn)37次，科學(xué)思維是物理學(xué)科重要的核心素養(yǎng)之一，是物理學(xué)業(yè)水平考試的重要考查點(diǎn)，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力是重要的教學(xué)目標(biāo)之一。在《中國高考評(píng)價(jià)體系》一書中指出：“思維方法”是認(rèn)知加工的關(guān)鍵構(gòu)件，“科學(xué)思維”是其重要的指標(biāo)之一。學(xué)科核心素養(yǎng)呼喚大單元教學(xué)設(shè)計(jì)，指向?qū)W科核心素養(yǎng)的大單元設(shè)計(jì)是學(xué)科教育落實(shí)立德樹人、發(fā)展素質(zhì)教育、深化課程改革的必然要求，也是學(xué)科核心素養(yǎng)落地的關(guān)鍵路徑。

一、科學(xué)思維方法在高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)中的作用

（一）提升高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)的教學(xué)效率

傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課，大都是先復(fù)習(xí)基本器材的使用，然后按力、熱、電、光等幾部分實(shí)驗(yàn)逐一復(fù)習(xí)。先是觀看實(shí)驗(yàn)錄像，講解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理、誤差分析，接著是例題分析和鞏固練習(xí)等環(huán)節(jié)，最后開放實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生有選擇的去動(dòng)手實(shí)踐。這樣一來，復(fù)習(xí)課與新授課幾個(gè)環(huán)節(jié)大體相同，所不同的是會(huì)拓展一些習(xí)題。有的老師稍稍分類，按測量型、驗(yàn)證型、探究型、操作型等分幾個(gè)板塊進(jìn)行，但具體到每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)還基本是原有的幾個(gè)環(huán)節(jié)，只是做了簡單的歸類，更換了一下復(fù)習(xí)順序。

基于科學(xué)思維方法的高三物理復(fù)習(xí)大單元教學(xué)設(shè)計(jì)，以發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維能力為出發(fā)點(diǎn)，整合實(shí)驗(yàn)課中的科學(xué)思維方法，思考“學(xué)習(xí)”的設(shè)計(jì)，策劃學(xué)生參與學(xué)習(xí)的“學(xué)案”，從更高層面重新認(rèn)識(shí)原來的學(xué)習(xí)內(nèi)容，將物理學(xué)科核心素養(yǎng)具體落實(shí)到高三實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課中，可以有效提高實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)效率，增強(qiáng)復(fù)習(xí)效果。

（二）鍛煉和提升學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰退?/p>

從整體視角、科學(xué)思維方法的視角進(jìn)行大單元教學(xué)設(shè)計(jì)，打破各實(shí)驗(yàn)之間的界限，并改變過去對(duì)演示實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)關(guān)注度不夠的現(xiàn)狀。圍繞物理學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)要求，以科學(xué)思維方法為主線，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)設(shè)計(jì)，將科學(xué)思維能力的培養(yǎng)貫穿于物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)活動(dòng)的全過程，通過實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課的改進(jìn)，使學(xué)生在科學(xué)思維、探究能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ确矫嬗行嵘龠M(jìn)學(xué)生學(xué)業(yè)質(zhì)量水平的提高。

（三）強(qiáng)化高中生物理思維促進(jìn)核心素養(yǎng)發(fā)展

科學(xué)思維方法和高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課的結(jié)合，有助于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)問題的思維能力，對(duì)于實(shí)驗(yàn)問題能夠提取有效信息，合理處理實(shí)驗(yàn)信息，快速高質(zhì)量地完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，有助于進(jìn)一步提升學(xué)生的質(zhì)疑能力、分析能力、探究能力、歸納總結(jié)能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，能夠在最大程度上提升學(xué)生的核心素養(yǎng)水平。

二、基于科學(xué)思維方法的大單元教學(xué)形式的概念、原因

（一）大單元教學(xué)形式的概念分析

什么是大單元教學(xué)形式？簡單來說，就是將相關(guān)聯(lián)的知識(shí)整合到同一個(gè)單元中進(jìn)行教學(xué)。而基于科學(xué)思維方法的大單元教學(xué)，它是根據(jù)新課程改革培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)的要求，依據(jù)科學(xué)思維方法，對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的重新整合的過程。在大單元教學(xué)形式下，學(xué)生將會(huì)對(duì)同一類思維方法有深刻的體會(huì)。同時(shí)，教師的教學(xué)安排、單元教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)單元評(píng)價(jià)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，能夠幫助學(xué)生完成大單元學(xué)習(xí)目標(biāo)。

高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)形式，是在大單元教學(xué)形式的基礎(chǔ)上，衍生出的一種新的實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)形式，依據(jù)科學(xué)思維方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容“化零為整”。

（二）實(shí)施實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)形式的原因

大單元教學(xué)形式在物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用，一方面是“以生為本”教學(xué)思想的要求，另一方面也可以提升物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)的教學(xué)效果。在新課程背景下，教師的教學(xué)思想、教學(xué)形式都獲得了較高的自由性，可以讓教師依據(jù)教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生能力，選擇適合學(xué)生學(xué)情的教學(xué)形式，從而達(dá)到提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力、思維能力的目的。物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)形式的開展，不僅可以實(shí)現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)的組合復(fù)習(xí)，也可以從科學(xué)思維方法的角度讓學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)問題的解決有更深層次的理解，幫助學(xué)生將復(fù)習(xí)階段轉(zhuǎn)化為核心素養(yǎng)的提升階段。

三、基于科學(xué)思維方法的高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)方案的實(shí)踐策略

（一）物理實(shí)驗(yàn)大單元教學(xué)實(shí)踐策略

在高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課中，大單元形式的應(yīng)用可以概括為“三階段”和“九環(huán)節(jié)”。課前階段：任務(wù)清單—自主復(fù)習(xí)—小組合作;課上階段：成果交流—總結(jié)歸納—達(dá)標(biāo)檢測;課后階段：糾錯(cuò)夯實(shí)—鞏固提升—實(shí)戰(zhàn)測試。通過九個(gè)環(huán)節(jié)，不僅可以讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、原理、方案設(shè)計(jì)、儀器使用、誤差分析等有深刻的理解，還可以從科學(xué)思維方法的角度讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)有更高層次認(rèn)識(shí)，從而有效提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

（二）以科學(xué)思維方法為主線，劃分實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)單元

在高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)過程中，如何減少復(fù)習(xí)課時(shí)，降低復(fù)習(xí)量，提升復(fù)習(xí)效率，長期困擾著一線教師。在采用大單元教學(xué)形式下，教師可以依據(jù)科學(xué)思維方法主線劃分成：描跡法單元、轉(zhuǎn)換法單元、外推法單元、控制變量法單元、等效法單元、放大法單元、圖像法單元、理想化法（近似法）等，指導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)，可以有效地解決實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課時(shí)緊和復(fù)習(xí)效果不理想的現(xiàn)狀。

例如，留跡法單元的復(fù)習(xí)，可以通過九環(huán)節(jié)教學(xué)形式，對(duì)高中物理各類留跡法、留跡的方式進(jìn)行全面歸納總結(jié)，再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)情景。如用通過擺動(dòng)的漏斗漏出的細(xì)沙落在勻速拉動(dòng)的硬紙板上，從而記錄下各個(gè)時(shí)刻擺的位置，描繪單擺的振動(dòng)曲線;用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄物體位置及所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻;用閃光照相記錄自由落體運(yùn)動(dòng)的軌跡、平拋運(yùn)動(dòng)小球的位置;用示波器觀察交流信號(hào)的波形;利用碰撞實(shí)驗(yàn)器驗(yàn)證動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)中用復(fù)寫紙、白紙記錄小球落點(diǎn)位置;利用云室對(duì)高能粒子研究;在陰極射線管和洛倫茲力管中電子徑跡的顯示;油膜法測分子直徑實(shí)驗(yàn)中利用痱子粉清晰顯示油膜邊緣輪廓等。具體留跡的方式可歸納為：直接留下記號(hào)、利用復(fù)寫紙留跡、利用運(yùn)動(dòng)體本身或性質(zhì)留跡、利用照相底片留跡和利用信號(hào)記錄技術(shù)留跡等。為了拓寬學(xué)生視野，還可以把留跡法這種物理實(shí)驗(yàn)中常用的方法，延伸應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)生活中，例如：X射線機(jī)、超聲檢測、胃鏡、CT機(jī)、核磁共振等，都可以通過一定的方法將物（人）體內(nèi)部的相關(guān)信息打印出來。通過大單元的學(xué)習(xí)，使學(xué)生不僅熟練掌握留跡法在已知實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，還能夠?qū)⑦@種思想方法遷移到解決未知問題上。從教學(xué)實(shí)踐來看，在很大程度上提高了教學(xué)效果。

再如：在外推法單元中，可以利用任務(wù)清單，通過自主歸納和小組互補(bǔ)方式，讓學(xué)生對(duì)高中教學(xué)內(nèi)容中所涉及的外推法進(jìn)行全面總結(jié)，并讓學(xué)生體會(huì)外推法在科學(xué)研究中的重要作用。如胡克定律探究中由彈簧伸長外推到壓縮情形、伽利略自由落體的研究中由斜面實(shí)驗(yàn)外推到自由落體情形，理想斜面實(shí)驗(yàn)中逐漸外推到斜面水平情形、利用地球表面平拋或把地球視為巨大拱形橋外推到近地人造地球衛(wèi)星情形、電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中外推到電源斷路和短路的情形、利用等容線或等壓線外推出絕對(duì)零度等。

又如：在現(xiàn)象、變化、待測物理量十分微小的情況下，經(jīng)常采用放大法，可以將高中物理實(shí)驗(yàn)所涉及的光學(xué)放大、機(jī)械放大、積累放大（包括時(shí)間積累和空間積累）、電磁放大等方法，設(shè)計(jì)成一個(gè)大單元學(xué)案，提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)效果。

（三）與其他形式的大單元專題有機(jī)結(jié)合，完善實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)內(nèi)容

任何一種教學(xué)形式都不是萬能的，有一定局限性，以科學(xué)思維方法為主線的大單元教學(xué)復(fù)習(xí)，不能將所有實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)內(nèi)容羅列其中，因此，補(bǔ)充設(shè)計(jì)基本儀器使用單元、電阻測量單元、定值電阻運(yùn)用單元等，與科學(xué)思維方法為主線的大單元有機(jī)結(jié)合，相互補(bǔ)充，以全面提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)思維品質(zhì)。

四、結(jié)束語

在新課程改革背景下，高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)采用以科學(xué)思維方法為主線的大單元形式教學(xué)，對(duì)復(fù)習(xí)課中如何提升學(xué)生核心素養(yǎng)進(jìn)行了有益探索，提高了學(xué)生的科學(xué)思維能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，有效促進(jìn)了學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。為進(jìn)一步全面培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，提高學(xué)生學(xué)業(yè)質(zhì)量水平，筆者將嘗試把大單元教學(xué)形式推廣到理論復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)中，探索高中物理復(fù)習(xí)課堂教學(xué)的轉(zhuǎn)型。

任何一種教學(xué)形式都遵循“計(jì)劃—行動(dòng)—反饋—反思—調(diào)整”這一循環(huán)往復(fù)的研究過程，在課堂教學(xué)中進(jìn)行反復(fù)實(shí)踐，不斷地修訂和完善。這樣的過程正是教師修煉自己的教學(xué)行為、提升教學(xué)藝術(shù)和教育智慧的過程。

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【本文系河北省教育科學(xué)研究“十三五”規(guī)劃一般課題《基于科學(xué)思維方法的高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)實(shí)踐研究》（課題編號(hào)：2004240）的階段性研究成果?！?/p>