摘要：如何將物理學(xué)科核心素養(yǎng)融入物理教學(xué)中，是高中物理教師思考的課題.教師要實現(xiàn)高中物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)，必須將學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)轉(zhuǎn)化成高中物理教師的教學(xué)理念，融于高中物理課堂教學(xué)、實驗課教學(xué)、習(xí)題處理、學(xué)生課外興趣小組活動等整個教育教學(xué)的全過程.

關(guān)鍵詞：物理核心素養(yǎng)；課堂教學(xué)；實驗教學(xué)；習(xí)題疑難點；課外活動

基金項目：撫順市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2018年度立項課題“高中物理實驗教學(xué)中落實核心素養(yǎng)的實踐研究”課題編號：2018064.

作者簡介：晉文梅（1963-），女，遼寧撫順人，碩士，中學(xué)高級教師，研究方向：物理教學(xué)與核心素養(yǎng)培養(yǎng).

物理學(xué)科核心素養(yǎng)是物理學(xué)科育人價值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的關(guān)鍵能力和必備品格，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分.物理核心素養(yǎng)主要由“物理概念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個方面的要素構(gòu)成[1].

多年來高中物理課堂教學(xué)是學(xué)科取向的學(xué)科教育，即以教育為手段，圍繞學(xué)科知識技能的“教”、“學(xué)”和“考”作為最主要出發(fā)點和落腳點.課堂教學(xué)上，教師教的重心變成了直接建立物理概念，直接給出物理定律，盡快進(jìn)入物理規(guī)律的應(yīng)用.學(xué)生“學(xué)”的重心主要體現(xiàn)在用公式解習(xí)題上.這種只重結(jié)果而忽視了教學(xué)過程中對學(xué)生科學(xué)信念的建立、科學(xué)思維的培養(yǎng)和科學(xué)探究方法的掌握，很難承擔(dān)落實物理核心素養(yǎng)的重任.

教育活動是實踐活動，教育過程是“教”與“學(xué)”的雙邊活動過程.在教育活動的“雙主”作用發(fā)揮中，即教師在“教”中發(fā)揮主導(dǎo)作用、學(xué)生在“學(xué)”中發(fā)揮主體作用，毫無疑問，教師始終處于主導(dǎo)地位，對學(xué)生的學(xué)習(xí)發(fā)揮著指導(dǎo)者、組織者、激勵者的重要作用.從教師的角度而言，要實現(xiàn)高中物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)，除了將物理核心素養(yǎng)的內(nèi)涵爛記于心之外，更重要的在于將高中物理學(xué)科的核心素養(yǎng)培養(yǎng)自覺地、科學(xué)地融入到整個高中物理教育教學(xué)實踐活動之中.

1將核心素養(yǎng)培養(yǎng)融入課堂教學(xué)，提高學(xué)生思考理解物理概念和物理規(guī)律的能力

在課堂教學(xué)的實踐中，教師通過創(chuàng)設(shè)真實有效的教學(xué)情境來建立物理概念，讓學(xué)生通過體驗得出相關(guān)知識，達(dá)到領(lǐng)悟物理知識的目的.

以《高中物理》必修2第五章第一節(jié)曲線運(yùn)動為例，教師對曲線運(yùn)動概念，及曲線運(yùn)動的速度方向和物體做曲線運(yùn)動的條件的教學(xué)，進(jìn)行了如下的設(shè)計.

1.1探究曲線運(yùn)動的速度方向、領(lǐng)悟速度方向與運(yùn)動軌跡的關(guān)系

將鋁合金絲做成圖1和圖2形狀的軌道，其中圖1由AB、BC、CD三部分組成，圖2也是由AB、BC、CD三部分組成，用雙面膠帶把軌道粘在白紙上并放在水平桌面上.

步驟1：與直線運(yùn)動對比理解曲線運(yùn)動概念.先將小鋼球浸沒在黑墨水中，用鑷子取出小球并將其先后放在圖1和圖2軌道入口A處，用彈射系統(tǒng)或斜面給小球初速度使其通過出口D，取下軌道即可看出小球運(yùn)動軌跡，從而得出曲線運(yùn)動概念，領(lǐng)悟直線運(yùn)動和曲線運(yùn)動是按物體運(yùn)動軌跡劃分的.

步驟2：探究曲線運(yùn)動的速度方向，找出曲線運(yùn)動和直線運(yùn)動中速度方向與運(yùn)動軌跡關(guān)系的共性.先將小鋼球浸沒在紅墨水中，用鑷子取出小球放在圖1入口A處，給小球初速度使其通過軌道出口D，取下CD軌道部分，在A處給小球初速度使其通過軌道出口C，再取下BC軌道部分，在A處給小球初速度使其通過軌道出口B，最后取下AB軌道部分，觀察小球在B、C、D三個位置的速度與軌跡的關(guān)系，如圖3，學(xué)生感悟出曲線運(yùn)動的速度方向與軌跡相切.同樣在圖2中分別取下CD軌道部分和BC軌道部分，可獲得小球經(jīng)過B、C兩點的速度方向，雖然速度方向與軌跡重合，但速度方向可看成是直線軌跡的切線方向，這樣學(xué)生對曲線運(yùn)動和直線運(yùn)動的速度方向都與軌跡相切的關(guān)系得到了統(tǒng)一認(rèn)識.

1.2探究物體做曲線運(yùn)動的條件，感悟軌跡的彎曲方向與受力方向的關(guān)系

如圖4，給小鋼球適當(dāng)初速度，小鋼球在水平面上做直線運(yùn)動，小鋼球經(jīng)過位置1處磁鐵附近時軌跡偏離直線，做曲線運(yùn)動.學(xué)生容易感悟出物體做曲線運(yùn)動的條件是：物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上.將磁鐵分別放在位置2和位置3，重復(fù)上面的實驗，如圖5所示，通過比較小球受力圖和運(yùn)動軌跡得出小球運(yùn)動軌跡偏向受力方向，且軌跡在運(yùn)動方向和受力方向之間.教師再升華到小球做曲線運(yùn)動一定是受到指向軌跡凹面的力的作用的結(jié)果.

1.3探究物體做減速、加速曲線運(yùn)動的條件

由于磁鐵對小球有明顯作用力的范圍大約在2—3cm左右，要想明顯看出小球做減速或加速曲線運(yùn)動，磁鐵必須是動態(tài)的，實驗中最好用強(qiáng)磁鐵，小球直徑約1.5cm左右即可.

先讓小鋼球在水平面上做直線運(yùn)動，后放入磁鐵且移動磁鐵，先后保持磁鐵與小球的相對位置如圖6和圖7，觀察小鋼球速率變化情況.通過小組討論能總結(jié)出當(dāng)力的方向與速度方向成鈍角時物體速度減小，當(dāng)力的方向與速度方向成銳角時物體速度增大.

實踐表明，通過設(shè)計上述這種真實有效的教學(xué)情境，學(xué)生很容易形成物理概念，領(lǐng)會物理規(guī)律，同時，有利于增強(qiáng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，有利于提高學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的效果.

2將核心素養(yǎng)培養(yǎng)融入實驗教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)探究和交流的能力

實驗教學(xué)是物理課程的重要內(nèi)容之一， 更是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑之一.《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》強(qiáng)調(diào)：要把“物理課程應(yīng)致力于學(xué)生物理素養(yǎng)的形成與發(fā)展”放到物理實驗教學(xué)的重要位置上[2].但是傳統(tǒng)的物理實驗課堂教學(xué)過程太機(jī)械，學(xué)生被動地按老師制定好的方案和步驟做實驗，忽視了學(xué)生的主體作用，無法滿足培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的需要.因此，在實驗課教學(xué)中，就要求教師要立足于新課程改革目標(biāo)，積極踐行實驗教學(xué)改革措施，通過完善學(xué)生分組實驗教學(xué)等，確保在實驗教學(xué)中學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn).

2.1可以采用多種方法完成同一個實驗，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力

實驗課前，教師讓學(xué)生以小組為單位，設(shè)計實驗方案.如在《測定電池的電動勢和內(nèi)阻》的實驗中，教師給學(xué)生設(shè)計這樣一道題：給出電流表、電壓表、滑動變阻器、電阻箱、開關(guān)各一個和若干導(dǎo)線，要求學(xué)生設(shè)計測定電池的電動勢和內(nèi)阻的多種實驗方案，并畫出實驗電路圖和寫出相應(yīng)的閉合電路歐姆定律方程表達(dá)式.問題給出后，教師引導(dǎo)各小組同學(xué)充分發(fā)揮想象力，認(rèn)真思考、交流、討論甚至爭論，最后統(tǒng)一思想形成小組多種設(shè)計方案，并展示各小組的多種設(shè)計方案.這一過程，有效地將學(xué)生的興趣一下就調(diào)動了起來，每個小組都拿出2-3個實驗方案.在此基礎(chǔ)上，教師組織學(xué)生相互點評，分析每一個設(shè)計方案的優(yōu)缺點，最后確定采用伏安法、伏阻法和安阻法三種方案展開實驗測量、數(shù)據(jù)處理及誤差分析.

這種實驗課教學(xué)過程的實施，無疑使學(xué)生合作交流、科學(xué)探討和科學(xué)思維的能力得到了良好培養(yǎng).

2.2可以采用一種實驗方法完成多種測量，培養(yǎng)學(xué)生愛科學(xué)用科學(xué)的素養(yǎng)

以《描繪小燈泡的伏安特性曲線》的實驗為例，學(xué)生掌握了用安培表的內(nèi)接、滑動變阻器的分壓式連接方式描繪了小燈泡的伏安特性曲線后，教師再給出二極管、太陽能電池等電學(xué)元件，讓學(xué)生描繪出它們的伏安特性曲線.學(xué)生很快就完成了實驗電路的連接、測出了二極管、太陽能電池等電學(xué)元件兩端電壓和流過它們的電流，再應(yīng)用所學(xué)的信息技術(shù)相關(guān)知識在Excel中畫出其伏安特性曲線.

上述這種實驗課教學(xué)方法，不僅鞏固了學(xué)生所學(xué)知識，而且又能使學(xué)生及時應(yīng)用所學(xué)的科學(xué)知識解決問題，比較好地將培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)融入物理實驗課教學(xué)之中.只要教師長期堅持深入研究高中物理實驗，對實驗教學(xué)不斷摸索和改進(jìn)教學(xué)方法，就能不斷激發(fā)學(xué)生探究物理規(guī)律的熱情，增強(qiáng)學(xué)生動手實驗的能力，不僅為學(xué)生營造一個創(chuàng)新和實踐的廣闊天地，也為物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)找到了一個最佳途徑.

3將核心素養(yǎng)培養(yǎng)融入解決習(xí)題疑點難點之中，增強(qiáng)學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度和責(zé)任意識

在教學(xué)中經(jīng)常難免遇到不好解決的問題，教師疑難問題的態(tài)度和表現(xiàn)對學(xué)生有重要的影響作用.教師只有與同學(xué)們一起，抓住疑點難點不放，知難而上，勇于探究，分析問題，直至解決問題，最后給出負(fù)責(zé)任的答案，才能給學(xué)生樹立表率，影響和教育學(xué)生.例如，以教學(xué)中遇到的一道題為例：

如圖8，將A B兩球從右端同一高度的平直軌道和凹槽軌道同時釋放，不計摩擦，則下列敘述正確的是

A.沿平直軌道滾動的A球先到另一端

B.沿凹槽軌道滾動的B球先到另一端

C.AB兩球同時到達(dá)

D.無法判斷時間長短

學(xué)生對這個題目產(chǎn)生了濃厚的興趣，大家在一起討論，有的學(xué)生說應(yīng)該是沿平直軌道滾動的A球先到達(dá)另一端，原因是根據(jù)機(jī)械能守恒定律兩球運(yùn)動到左端的速率相等，又因為直軌道路程短，所以A球先到.有的學(xué)生不同意這個觀點，原因是凹槽軌道的最低點低于直軌道的左端，B球是先加速后減速最后與A球的勻加速的速率相等，所以B球的平均速率大于A球的平均速率，應(yīng)該是B球先到另一端，可是有學(xué)生又提出B球運(yùn)動的路程也長，討論進(jìn)行不下去了.

人們通常把這一類問題叫做競速軌道問題.對這一問題，很多教輔資料的答案都是B球先到達(dá)，而沒有論證分析過程或分析過程很含糊，不足以說明問題.在網(wǎng)上也發(fā)現(xiàn)全國各地針對競速軌道問題求助的高中生很多，網(wǎng)上給出的答案與教輔資料上的是一樣的.

這個答案是否正確，真實的情況是，由于高中階段受學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容的限制，理論上無法推出結(jié)論.但是在現(xiàn)實的習(xí)題中卻出現(xiàn)這道題.怎么辦？針對這種情況，教師要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考：當(dāng)一個問題在理論上無法得出答案時，還有沒有另外的途徑找到答案呢？有，這就是用實驗的辦法尋找答案.從而讓學(xué)生充分認(rèn)識物理學(xué)科是實驗科學(xué)，實踐出真知，實驗可以回答一切.

如何用實驗加以驗證？為了培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生始終保持較高的學(xué)習(xí)熱情，教師要引導(dǎo)學(xué)生參與實驗?zāi)Ｐ偷脑O(shè)計與制作，并將他們劃分為若干探究小組，根據(jù)每個同學(xué)的特點和長處進(jìn)行分工，指導(dǎo)他們設(shè)計實驗、繪制圖紙、加工零件，解決實驗過程中遇到的問題等.

教師在這一過程中要充分發(fā)揮主導(dǎo)作用，通過排除各種干擾因素，反復(fù)試驗和修改后，將模型做成有四個單軌組成的兩組軌道，長70厘米、下寬30厘米、高65厘米、左右高度差17厘米的上窄下寬的器材（如圖9），獲得了穩(wěn)定的實驗結(jié)論.當(dāng)學(xué)生清楚地看到每一次小球都是沿凹軌道運(yùn)動先到達(dá)另一端時，興奮極了.至此，教師的引導(dǎo)工作不要就此結(jié)束，而是為了提高實驗的精度和穩(wěn)定性，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生對實驗方案進(jìn)行完善設(shè)計.通過在軌道的起始端設(shè)計添加了雙球發(fā)射器，在軌道的兩端添置了光電毫秒計時器，并在專業(yè)工廠進(jìn)行加工制作，使之成為了一部比較完善的競速軌道驗證儀.在師生的共同努力獲得成功之后，按照大家的意見，一致決定將制作完成的競速軌道教學(xué)儀器用師生共同的名字命名——“梅海林競速軌道”（如圖10）.

教師通過對疑難問題的解答，學(xué)生給教師的是信任和崇拜，學(xué)生經(jīng)歷了科學(xué)探究，培養(yǎng)的是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和責(zé)任意識，同時，對物理實驗、儀器制作和物理學(xué)科學(xué)習(xí)進(jìn)一步增加了興趣.不久，“梅海林競速軌道”教學(xué)儀器參加了第25屆遼寧省青少年科技創(chuàng)新大賽，榮獲了科技輔導(dǎo)員科技發(fā)明一等獎.

4將學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)融入課外興趣活動，增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)研究和創(chuàng)新能力

梅海林競速軌道的成功設(shè)計和制作，對教師培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的方法和渠道產(chǎn)生新的啟迪.受此啟示，教師進(jìn)一步因勢利導(dǎo)指導(dǎo)學(xué)生組建了物理學(xué)科課外興趣小組，要求學(xué)生在日常生活中注意觀察和發(fā)現(xiàn)問題，培養(yǎng)學(xué)生樹立強(qiáng)烈的創(chuàng)新、創(chuàng)造意識.實踐證明，學(xué)生物理學(xué)科課外興趣小組組建后獲得了更加明顯的成效，學(xué)生們不僅產(chǎn)生了強(qiáng)烈的應(yīng)用物理學(xué)知識設(shè)計并制作科技作品的愿望，而且創(chuàng)新、創(chuàng)造思維得到了引爆.

另一個成功的案例是教師在完成機(jī)械能一章的教學(xué)后，給學(xué)生物理學(xué)科課外興趣小組留下了一道作業(yè)題，要求學(xué)生在日常生活中觀察、發(fā)現(xiàn)應(yīng)用機(jī)械能轉(zhuǎn)化與守恒定律的實例，并嘗試應(yīng)用該定律設(shè)計一個科技作品.作業(yè)布置后，學(xué)生們興趣高漲，不僅物理學(xué)科課外活動興趣小組的所有同學(xué)都積極參與，原來沒有參加興趣小組活動的同學(xué)也行動起來了，一個個躍躍欲試，同學(xué)們的思維就像被引爆了的火藥，各種思路、思想、想象不斷迸發(fā).教師通過引導(dǎo)同學(xué)們獨立思考，組織大家相互討論交流，

最后確定了一個大家普遍贊賞的設(shè)計思路——硬幣分離技術(shù)（如圖11）.其基本原理是從一個斜坡的頂端釋放硬幣，在滑道上不同的位置有三個孔，孔分別略大于1角、5角和1元硬幣直徑，在三個孔的上方有三個彈簧片1、2、3與其對應(yīng).1元硬幣獲得動能最大，能順利撞開1、2兩個彈簧片后，運(yùn)動到彈簧片3時因其動能不足被擋住落入C槽， 5角硬幣獲得的動能只能撞開彈簧片1，被彈簧片2擋住落入B槽， 1角硬幣動能最小，其動能不足以撞開彈簧片1，只能落入槽A中，實現(xiàn)硬幣分離目的.

在基本設(shè)計思路確定之后，教師再進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生完善設(shè)計方案，如將斜坡改為斜槽軌道免得硬幣脫軌，在三個硬幣槽的上方安裝計數(shù)器，具體算出斜槽軌道的傾斜角度等.在師生們共同評價設(shè)計方案已經(jīng)完美后，再設(shè)法加工成作品.在實際的加工制作過程中，肯定會遇到一些意想不到的問題，特別是選材、機(jī)械能因摩擦有損耗導(dǎo)致計算結(jié)果與實際情況有偏差、一枚硬幣質(zhì)量還是小，不易推動計數(shù)器計數(shù)等等，對這些問題的解決，教師不是采取大包攬的辦法，而是采取研究討論的態(tài)度，和同學(xué)們充分討論，直到將所有問題都全部解決，最終制作出科技設(shè)計成品.包括設(shè)計制作的作品名字——《硬幣計數(shù)分理器》，都是同學(xué)們共同討論研究確定的.這個《硬幣計數(shù)分理器》制作完成后，由市教育主管部門推薦，參加了第27屆遼寧省青少年科技創(chuàng)新大賽，獲得了科技創(chuàng)新項目一等獎.

這一成功案例表明，在物理學(xué)科課外興趣小組活動中，啟發(fā)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的物理知識，創(chuàng)新設(shè)計并制作科技作品，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識具有十分重要的作用，不僅能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能和學(xué)生興趣，使學(xué)生學(xué)會思考、學(xué)會動手，而且促進(jìn)了學(xué)生個性的和諧發(fā)展，極大地提高培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的效果.幾年來，教師繼續(xù)組織學(xué)生利用物理學(xué)科課外興趣小組平臺開展創(chuàng)新實踐活動，又先后完成了《勢能轉(zhuǎn)化運(yùn)輸機(jī)構(gòu)》和《最佳黑板擦黑板槽吸塵器》等的設(shè)計與制作.物理學(xué)科學(xué)生課外興趣小組活動異常活躍，取得的突出成果得到了學(xué)校和上級部門的重視，學(xué)校被撫順市命名為“培養(yǎng)青少年科技創(chuàng)新基地”，教師培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的教學(xué)理念在指導(dǎo)課外興趣小組活動中也得到了充分體現(xiàn)，學(xué)生們拓展了科學(xué)知識，學(xué)到了科學(xué)研究的方法，增強(qiáng)了科學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)造能力，養(yǎng)成了正確的科學(xué)情感、態(tài)度和價值觀，樹立了正確的世界觀，同時，還產(chǎn)生了強(qiáng)烈的將科學(xué)應(yīng)用于社會、服務(wù)于人類的使命感和責(zé)任感.

參考文獻(xiàn)：

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