摘? ?要：通過凸顯學(xué)科核心素養(yǎng)的高中物理教學(xué)實(shí)踐的研究，提出其教學(xué)實(shí)施路徑為：發(fā)展科學(xué)思維，提升科學(xué)素養(yǎng);建構(gòu)物理觀念，提升問題解決能力;經(jīng)歷科學(xué)探究過程，提升科學(xué)探究能力;深度融合現(xiàn)代信息技術(shù)，提升信息素養(yǎng)。以普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書的物理教材為例，從“基于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、基于現(xiàn)代信息技術(shù)設(shè)計(jì)、基于合作探究設(shè)計(jì)、基于科學(xué)精神設(shè)計(jì)”四個維度設(shè)計(jì)了相對應(yīng)的教學(xué)路徑實(shí)施示例。

關(guān)鍵詞：高中物理;學(xué)科核心素養(yǎng);教學(xué)實(shí)施路徑

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2020）7-0012-7

凸顯物理核心素養(yǎng)是高中物理教學(xué)改革的方向。物理核心素養(yǎng)是學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過程中逐步形成的應(yīng)對未知世界的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過程中內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，主要由“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個要素構(gòu)成。那么，凸顯學(xué)科核心素養(yǎng)的高中物理教學(xué)如何實(shí)施？根據(jù)新課程改革的理念和普通高中物理學(xué)科的特點(diǎn)，結(jié)合近幾年高中物理課堂教學(xué)的實(shí)踐和思考，對凸顯學(xué)科核心素養(yǎng)的高中物理教學(xué)實(shí)施路徑進(jìn)行分析，對其實(shí)施示例進(jìn)行詳盡的探討。

1? ? 凸顯學(xué)科核心素養(yǎng)的高中物理教學(xué)實(shí)施路徑

培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)是普通高中物理教學(xué)的根本任務(wù)。通過教學(xué)實(shí)踐和行動研究發(fā)現(xiàn)，凸顯學(xué)科核心素養(yǎng)的高中物理教學(xué)實(shí)施路徑為：

1.1? ? 發(fā)展科學(xué)思維，提升科學(xué)素養(yǎng)

學(xué)生發(fā)展關(guān)鍵能力的核心是培養(yǎng)創(chuàng)新思維，物理教學(xué)的關(guān)鍵任務(wù)是發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維、提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，而問題驅(qū)動是發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的主要策略。

物理教學(xué)過程中突出創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)的開發(fā)和設(shè)計(jì)，利用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)置問題情境，形成思維“沖擊波”，誘導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入問題困境，引發(fā)激烈的認(rèn)知沖突，激發(fā)他們的好奇心和問題解決的欲望，師生協(xié)同探索解決問題困境。在解決問題困境的過程中，幫助學(xué)生學(xué)會模型建構(gòu)的思路和方法，提升學(xué)生模型建構(gòu)的能力。在完成模型建構(gòu)的過程中，幫助學(xué)生學(xué)會思考、發(fā)展科學(xué)思維、提升思維品質(zhì)和質(zhì)疑創(chuàng)新能力。通過體驗(yàn)問題困境的解決過程，讓學(xué)生更深入、更全面、更科學(xué)地思考物理問題，逐步養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度和理性精神，逐步提升科學(xué)素養(yǎng)，真正成為一個會分析、能推理、會質(zhì)疑、能建模的理性人。

1.2? ? 建構(gòu)物理觀念，提升問題解決能力

物理觀念是對物理現(xiàn)象的基本認(rèn)識，是學(xué)習(xí)物理概念與規(guī)律后形成的具有穩(wěn)定心理特征的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。物理觀念是在物理知識的學(xué)習(xí)、理解和應(yīng)用實(shí)踐過程中逐漸建構(gòu)起來的，物理觀念的建構(gòu)過程往往與學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展、探究能力提升、問題解決能力提升融合在一起。

物理教學(xué)過程中重視物理概念的形成過程，重視物理規(guī)律的獲得過程，重視發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的方法提煉，重視學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中真實(shí)的情感體驗(yàn)，讓學(xué)生在解決物理問題和獲得物理規(guī)律的過程中提升問題解決的能力。通過經(jīng)歷物理問題的解決過程，感知物理現(xiàn)象、建構(gòu)物理概念、發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，領(lǐng)悟發(fā)現(xiàn)物理知識的思維過程和科學(xué)方法，在真實(shí)的問題解決過程中豐富情感體驗(yàn)，逐步形成物理觀念、內(nèi)化物理觀念、提升物理觀念，直至物理觀念的升華。

1.3? ? 經(jīng)歷探究過程，提升科學(xué)探究能力

物理學(xué)科最大的特色是“以物講理”。以激疑為出發(fā)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)問題、形成問題、提出問題;以實(shí)證為判斷標(biāo)準(zhǔn)，收集實(shí)驗(yàn)證據(jù)，利用證據(jù)進(jìn)行邏輯推理;以思辨為中心，提出合理解釋，科學(xué)評估，同伴合作與交流，分析、推理得出結(jié)論。經(jīng)歷科學(xué)探究過程，學(xué)生以“知識發(fā)現(xiàn)者”的身份參與物理知識的發(fā)現(xiàn)過程，領(lǐng)悟發(fā)現(xiàn)知識的思路和方法，訓(xùn)練科學(xué)探究技能，提升科學(xué)探究能力。

物理教學(xué)過程中重視科學(xué)探究方法的應(yīng)用，重視解決物理問題的思路和方法的提煉，重視科學(xué)探究技能的培養(yǎng)，重視科學(xué)探究能力的提升，重視學(xué)生團(tuán)隊(duì)的“主創(chuàng)”與協(xié)同合作，重視科學(xué)探究的過程經(jīng)歷與體驗(yàn)，才能體會科學(xué)探究過程的艱辛，享受獲得探究結(jié)果的愉悅，保持科學(xué)探究的熱情。在科學(xué)探究過程中，學(xué)生感知物理現(xiàn)象、建立物理概念、理解物理規(guī)律、解決物理真實(shí)問題，不僅學(xué)科能力得到提升，更重要的是探究過程中的思維碰撞與創(chuàng)造性思維的火花被點(diǎn)燃，收獲的是智慧的啟迪。

1.4? ? 融合信息技術(shù)，提升信息素養(yǎng)

現(xiàn)代信息技術(shù)與教學(xué)實(shí)踐的深度融合是教育信息化的核心理念。將現(xiàn)代信息技術(shù)、傳感器、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)融入到物理課堂教學(xué)之中，建設(shè)智慧化的物理課堂，極大地促進(jìn)了科學(xué)探究的可行性，有力地提升了科學(xué)探究的效率，推動了科學(xué)探究活動在物理課堂教學(xué)中的開展。

物理教學(xué)過程中重視現(xiàn)代信息技術(shù)與物理課堂教學(xué)的深度融合，重視利用現(xiàn)代信息技術(shù)突破物理學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，重視利用數(shù)字化技術(shù)收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評估分析，提升學(xué)生利用現(xiàn)代信息技術(shù)解決物理問題的能力。這不僅提升教師和學(xué)生的信息素養(yǎng)，還促進(jìn)物理教學(xué)信息化的發(fā)展。

2? ? 凸顯學(xué)科核心素養(yǎng)的高中物理教學(xué)實(shí)施示例

根據(jù)凸顯學(xué)科核心素養(yǎng)的高中物理教學(xué)實(shí)施路徑，從“基于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、基于現(xiàn)代信息技術(shù)設(shè)計(jì)、基于合作探究設(shè)計(jì)、基于科學(xué)精神設(shè)計(jì)”四個維度設(shè)計(jì)了相對應(yīng)的教學(xué)路徑實(shí)施示例。

2.1? ? 基于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

高中物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。通過設(shè)計(jì)有視角沖擊力和震撼力的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，誘發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維，誘導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入“問題情境”，激發(fā)學(xué)生對物理問題的探究欲望，使學(xué)生在激烈的探究欲望中研究、解決物理問題，建構(gòu)物理知識。

例如，學(xué)習(xí)高中物理選修3-5第十六章《動量守恒定律》中的“碰撞”這個課題時，讓學(xué)生先做一個大型的牛頓擺實(shí)驗(yàn)（擺長約0.5 m），探究碰撞中的守恒量。學(xué)生的學(xué)習(xí)活動是這樣設(shè)計(jì)的：

活動一：感知碰撞中的守恒量。

如圖1所示，當(dāng)左邊的第一個擺球向左拉離平衡位置，讓學(xué)生猜想擺球釋放后會發(fā)生什么現(xiàn)象？

學(xué)生作出各種猜想。在學(xué)生的期待中，教師將擺球釋放，與它右邊的擺球相碰，結(jié)果最右邊那個擺球向右擺起，中間三個擺球仍然靜止不動。當(dāng)最右邊的擺球向左擺回來，與它左邊的擺球相碰，結(jié)果中間三個擺球也是靜止不動，最左邊的擺球向左擺起，然后循環(huán)往復(fù)……學(xué)生被眼前的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象驚呆了，他們沒想到物理實(shí)驗(yàn)?zāi)敲瓷衿?。每位學(xué)生都躍躍欲試，學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力被激發(fā)起來，思維的火花被點(diǎn)燃。

活動二：體驗(yàn)碰撞中的守恒量。

教師請學(xué)生分小組討論，設(shè)計(jì)牛頓擺碰撞實(shí)驗(yàn)的各種方案，推薦學(xué)生代表介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

經(jīng)過討論，學(xué)生設(shè)計(jì)了多種實(shí)驗(yàn)方案，爭先恐后地上臺演示。

例如，如圖2所示，左邊的第一個擺球向左拉離平衡位置，右邊的第一個擺球向右拉離平衡位置，同時釋放，探究各個擺球的運(yùn)動情況。

又如，如圖3所示，當(dāng)左邊的兩個擺球一起被向左拉離平衡位置，釋放后，實(shí)驗(yàn)探究各個擺球的運(yùn)動情況。也有說將左邊三個擺球一起拉離平衡位置后釋放，探究各個擺球的運(yùn)動情況。還有各種各樣的實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)生們腦洞大開……

學(xué)生代表做的實(shí)驗(yàn)結(jié)果讓他們驚訝不已，紛紛發(fā)問：為什么會這樣？這是什么情況??？居然還有擺球是靜止不動的，是什么原理啊？學(xué)生的探究欲望被充分激發(fā)出來，順利地進(jìn)入到下一個探究環(huán)節(jié)。

活動三：內(nèi)化碰撞中的守恒量。

經(jīng)過活動環(huán)節(jié)二的實(shí)驗(yàn)體會，教師引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入理論探究。師生共同探討、分析，建構(gòu)碰撞的模型，建立“彈性碰撞”的概念，發(fā)現(xiàn)彈性碰撞中速度的變化規(guī)律，從理論上解釋了牛頓擺碰撞的奇妙現(xiàn)象。

通過感知、體驗(yàn)、內(nèi)化，學(xué)生深刻理解兩擺球彈性碰撞的速度變化規(guī)律，正確建立彈性碰撞過程的運(yùn)動和相互作用觀、能量觀。

例如，學(xué)習(xí)高中物理必修1第四章《牛頓運(yùn)動定律》中的“超重與失重”這個課題時，師生共同探究，發(fā)現(xiàn)了物體失重的條件后，教師拿出一個側(cè)面開了小孔、裝滿水、蓋好瓶蓋的可樂瓶（下文簡稱可樂瓶）。手提著可樂瓶，由于大氣壓強(qiáng)的作用，可樂瓶不漏水。打開瓶蓋，可樂瓶漏水（圖4）。

活動一：感知“生活中的完全失重”現(xiàn)象。

教師提問：將可樂瓶的瓶蓋打開，讓它自由下落，它會不會漏水？

教室里頓時沸騰起來，猜測“漏水”“不漏水”的都有，在學(xué)生的熱切期盼中實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)可樂瓶自由下落時，不漏水（如圖5）。驚訝之余，師生共同分析、探討，得出此時水處于完全失重狀態(tài)，水與可樂瓶之間沒有相互作用、沒有擠壓，故可樂瓶不漏水。學(xué)生沉浸在揭開“謎底”的喜悅之中。

活動二：體驗(yàn)“生活中的完全失重”現(xiàn)象。

將打開瓶蓋的可樂瓶豎直向上拋出，情況怎樣？學(xué)生立即大喊：漏得更厲害。教師慢慢拿出可樂瓶，讓學(xué)生代表來演示。在全體學(xué)生的矚目中，學(xué)生代表將可樂瓶的瓶蓋打開，可樂瓶立即漏水。當(dāng)學(xué)生代表將可樂瓶豎直向上拋出時，可樂瓶瞬間變?yōu)椴宦┧ㄈ鐖D6）。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果使學(xué)生感到詫異，教室里先是鴉雀無聲，緊接著是一陣騷動，學(xué)生躍躍欲試，探究欲望被強(qiáng)烈地激發(fā)出來。此時，教師拿出事先準(zhǔn)備好的給學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究用的可樂瓶分發(fā)給學(xué)生，讓他們動手做。實(shí)驗(yàn)探究完成后，師生共同探尋這些可樂瓶“滴水不漏”的原因，發(fā)現(xiàn)“完全失重”的本質(zhì)。

活動三：內(nèi)化“生活中的完全失重”現(xiàn)象。

根據(jù)前面實(shí)驗(yàn)探究活動的現(xiàn)象，讓學(xué)生分小組分析、討論，設(shè)計(jì)演示可樂瓶“滴水不漏”的活動方案。學(xué)生經(jīng)過協(xié)同探究，設(shè)計(jì)出多種實(shí)驗(yàn)方案。例如，將可樂瓶水平拋出、斜上拋、斜下拋、來回拋……，只要可樂瓶離開拿它的手，沿任意方向被拋出，都是“滴水不漏”。根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，讓他們通過實(shí)驗(yàn)逐個探究，從而深化理解“完全失重”的本質(zhì)。

通過感知、體驗(yàn)、內(nèi)化“生活中的完全失重”現(xiàn)象，學(xué)生深刻理解“完全失重現(xiàn)象”的條件，深刻理解“完全失重”的本質(zhì)，正確建立“生活中的完全失重現(xiàn)象”的運(yùn)動和相互作用觀。

2.2? ? 基于現(xiàn)代信息技術(shù)設(shè)計(jì)

現(xiàn)代信息技術(shù)與高中物理課堂教學(xué)的深度融合是構(gòu)建物理智慧課堂的核心理念，特別是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通訊技術(shù)、教育技術(shù)的深度融合是凸顯學(xué)科核心素養(yǎng)的物理智慧課堂的發(fā)展方向。在智慧課堂教學(xué)環(huán)境中，教師是教學(xué)資源的開發(fā)者和組織者，學(xué)生是學(xué)習(xí)資源的篩選者和學(xué)習(xí)內(nèi)容的探究者，學(xué)生在篩選學(xué)習(xí)資源、探究學(xué)習(xí)內(nèi)容的過程中，形成正確的物理觀念、發(fā)展科學(xué)思維、提升科學(xué)探究能力、養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

通過教育技術(shù)與通訊技術(shù)，可以將快速進(jìn)行的物理過程記錄下來以“慢鏡頭”的方式呈現(xiàn)在顯示終端設(shè)備中，學(xué)生根據(jù)“慢鏡頭”呈現(xiàn)的物理過程，借助電腦與數(shù)據(jù)處理工具進(jìn)行科學(xué)探究;可以將清晰度不高、肉眼不便于觀察的物理現(xiàn)象和物理過程轉(zhuǎn)化為高清晰度、便于肉眼觀察的物理現(xiàn)象和物理過程。

例如，通過高速攝像技術(shù)拍攝平拋運(yùn)動的過程，將平拋運(yùn)動的“慢鏡頭”過程通過數(shù)據(jù)處理軟件Tracker.exe進(jìn)行分析，分析平拋運(yùn)動的軌跡、水平方向分運(yùn)動的性質(zhì)、豎直方向分運(yùn)動的性質(zhì)，獲得平拋運(yùn)動的規(guī)律。探究思路是：（1）畫出水平方向的x-t圖像，若圖像是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線，則說明水平分運(yùn)動為勻速直線運(yùn)動;（2）畫出豎直方向的y-t圖像，猜測可能是一條拋物線，再畫出y-t2圖像，若y-t2圖像是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線，則說明豎直分運(yùn)動為勻加速直線運(yùn)動（自由落體運(yùn)動）。通過高速攝像的視頻來研究平拋小球運(yùn)動的性質(zhì)，具有真實(shí)性、可靠性和創(chuàng)新性。

利用現(xiàn)代信息技術(shù)探究過程如下：

活動一：師生合作一起利用高速攝像機(jī)將小鋼球平拋運(yùn)動的過程拍攝下來（如圖7），發(fā)送到各個學(xué)習(xí)小組，請各個學(xué)習(xí)小組用Tracker軟件將視頻打開。

活動二：Tracker軟件能夠截取視頻研究過程（如圖8），利用“質(zhì)點(diǎn)創(chuàng)建”功能將小鋼球的位置確定下來。因?yàn)橐芯啃′撉蜃銎綊佭\(yùn)動豎直方向以及水平方向的運(yùn)動，所以建立平面直角坐標(biāo)系，已知坐標(biāo)紙橫坐標(biāo)的長度為0.5 m，故將小鋼球的坐標(biāo)進(jìn)行定標(biāo)。Tracker軟件能夠自動讀取小鋼球所對應(yīng)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。根據(jù)橫縱坐標(biāo)的數(shù)值就可以分析豎直方向以及水平方向的運(yùn)動規(guī)律（如圖9）。

活動三：將Tracker軟件記錄下來的數(shù)據(jù)復(fù)制到Excel表格中，請學(xué)生分析豎直方向以及水平方向的運(yùn)動規(guī)律。

水平方向：將x-t圖像畫在散點(diǎn)圖中，利用Excel線性擬合的功能擬合圖像，可以觀察到兩者之間基本上符合線性規(guī)律，說明在水平方向上滿足勻速直線運(yùn)動的規(guī)律（如圖10）。

豎直方向：同樣將y-t的點(diǎn)畫在圖像上，可以觀察到y(tǒng)-t呈現(xiàn)曲線軌跡（如圖11），但是利用此圖像并不能直接得出豎直方向上的運(yùn)動規(guī)律，故改變坐標(biāo)值，畫出y-t2圖像，使得圖像能夠直接反映豎直方向上的運(yùn)動規(guī)律。這種“化曲為直”的研究方法在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中曾經(jīng)運(yùn)用過。

師生共同經(jīng)歷探究的過程，不但發(fā)現(xiàn)了平拋運(yùn)動的性質(zhì)和規(guī)律，更重要的是收獲其研究思路與方法。通過平拋運(yùn)動知識的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅獲得科學(xué)探究技能的提升，而且獲得信息素養(yǎng)的提升。

2.3? ? 基于合作探究設(shè)計(jì)

為適應(yīng)未來社會對創(chuàng)新人才素質(zhì)的要求，高中物理教學(xué)過程中需提升學(xué)生的領(lǐng)導(dǎo)力、決策力、學(xué)習(xí)力、創(chuàng)新力和科學(xué)素養(yǎng)。通過物理課程的學(xué)習(xí)，獲得科學(xué)探究意識的培養(yǎng)、科學(xué)探究技能的提升，獲得合作與交流意識的培養(yǎng)、合作與交流能力的提升，獲得質(zhì)疑、遷移、創(chuàng)新能力的提升。

例如，高中物理必修2第七章《機(jī)械能守恒定律》中的第六節(jié)《實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系》，是學(xué)生順利理解、發(fā)現(xiàn)高中物理學(xué)最重要的力學(xué)規(guī)律之一——“動能定理”的前提。由于在傳統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境中，實(shí)驗(yàn)效果不夠理想，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)往往是走過場而已。為了給學(xué)生創(chuàng)造“主動參與探究、主動參與物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程”的教學(xué)環(huán)境，提供“主動參與問題解決”的時間和空間，實(shí)驗(yàn)探究安排在我校創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。為落實(shí)科學(xué)探究技能培養(yǎng)和科學(xué)探究能力提升的培養(yǎng)目標(biāo)，“探究功與速度變化的關(guān)系”的學(xué)習(xí)活動是這樣設(shè)計(jì)的：

活動一：組建實(shí)驗(yàn)探究小組。

讓學(xué)生自由組建實(shí)驗(yàn)探究小組，以4～6人為一個小組，組內(nèi)推薦一位小組長，負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)探究過程中的協(xié)調(diào)工作，并做好實(shí)驗(yàn)探究的相關(guān)準(zhǔn)備工作。

活動二：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究方案。

組建完成實(shí)驗(yàn)探究小組后，小組長根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)帶領(lǐng)小組成員一起分析、討論、設(shè)計(jì)合適的實(shí)驗(yàn)方案，研究實(shí)驗(yàn)中需要測量哪些物理量、如何測量這些物理量、需要用哪些儀器進(jìn)行測量。經(jīng)過小組內(nèi)多次分析、討論、協(xié)商后，初步確定實(shí)驗(yàn)方案，將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成兩個方案進(jìn)行：探究恒力做功與速度變化的關(guān)系、探究變力做功與速度變化的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)探究小組內(nèi)取得共識后，將方案做成PPT演講稿，推薦學(xué)生代表向全班進(jìn)行展示，接受老師和全班同學(xué)的分析、評估、論證，學(xué)生代表在展示實(shí)驗(yàn)方案過程中針對老師或別的小組成員的質(zhì)疑作出答辯。小組長根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案展示過程的質(zhì)疑、反饋信息，對實(shí)驗(yàn)探究方案進(jìn)行優(yōu)化，對相關(guān)物理量的測量方法確定如下。

（1）變力做功探究法相關(guān)物理量的測量：累積法定性測量橡皮繩對小車做功，利用光電門來測量小車的速度。

（2）恒力做功探究法相關(guān)物理量的測量：根據(jù)功的計(jì)算公式W=Fx，在合外力F恒定的情況下，可以用x定性表示功的大小，利用光電門來測量小車的速度。

活動三：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器，組裝好實(shí)驗(yàn)裝置。圖12、圖13是實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置圖。

活動四：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。

利用列表法記錄數(shù)據(jù)，利用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。其中一個實(shí)驗(yàn)探究小組根據(jù)變力探究法實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得W-v圖像（如圖14所示）。由該圖可知，變力做功的W-v圖像是一條曲線，可能是一條拋物線，但很難直接準(zhǔn)確分析W-v之間的關(guān)系。經(jīng)過分析、討論后，實(shí)驗(yàn)小組成員提出嘗試畫W-v2圖像，看看W-v2之間是否存在簡單的因果關(guān)系。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出W-v2圖像（如圖15所示）。此時，各個實(shí)驗(yàn)小組將各自的探究結(jié)果向全班同學(xué)展示、分享。

活動五：分析評估，得出結(jié)論。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出W-v2圖像，是一條通過原點(diǎn)的傾斜直線。這個實(shí)驗(yàn)方案測得的數(shù)據(jù)表明：在物體沒有初速度的情況下，外力所做的功與速度的二次方成正比。那么，物體初速度不等于零的情況下，外力做的功與速度變化是什么關(guān)系呢？留給實(shí)驗(yàn)小組思考、探究。

此外，在實(shí)驗(yàn)探究小組成員的積極配合下，還完成了恒力做功與速度變化的關(guān)系探究，取得了非常好的學(xué)習(xí)效果。至此，外力做功與速度變化之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)規(guī)律呼之欲出。

經(jīng)歷小組合作探究，小組成員主動參與，他們的奇思妙想在探究中碰撞出耀眼的火花，不僅享受探究過程的樂趣，而且分享獲得探究結(jié)果的愉悅。實(shí)驗(yàn)探究過程中，組員分工明確、各司其職，全程自主、合作、探究，完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)探究小組之間互相激勵、合作，探究技能得到提升。

2.4? ? 基于科學(xué)精神設(shè)計(jì)

“為什么我們的學(xué)校總是培養(yǎng)不出杰出人才？”這是著名的“錢學(xué)森之問”。如何破解“錢學(xué)森之問”？高中物理教學(xué)中要培養(yǎng)學(xué)生批判與懷疑的精神、創(chuàng)新與探索的精神、實(shí)踐與求真的精神、奉獻(xiàn)與人文的精神，使學(xué)生逐步養(yǎng)成探索物理問題的科學(xué)態(tài)度與開拓創(chuàng)新的科學(xué)精神。因此，在實(shí)施凸顯學(xué)科核心素養(yǎng)的物理教學(xué)時，重視挖掘教材中關(guān)于物理學(xué)發(fā)展史中涌現(xiàn)出來的偉大的科學(xué)思想、科學(xué)精神。從原始物理問題出發(fā)，追尋物理學(xué)家探究物理問題的足跡，探索物理學(xué)家解決物理問題的思維過程，引領(lǐng)學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究過程中偉大的科學(xué)思想、科學(xué)精神，體驗(yàn)物理學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，培養(yǎng)勇于擔(dān)當(dāng)?shù)氖姑泻拓?zé)任感。

例如，在學(xué)習(xí)必修1第四章《牛頓運(yùn)動定律》中的第一節(jié)《牛頓第一定律》時，設(shè)計(jì)了系列活動，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入“牛頓第一定律是如何發(fā)現(xiàn)的”學(xué)習(xí)內(nèi)容的探究活動。學(xué)習(xí)活動是這樣設(shè)計(jì)的：

活動一：學(xué)生自主組建學(xué)習(xí)小組，課外查閱資料，搜尋科學(xué)家亞里士多德對“力和運(yùn)動”關(guān)系的研究歷程。

探究、解決系列問題：在他之前有哪些科學(xué)家對“力和運(yùn)動”的關(guān)系做了研究？提出了哪些觀點(diǎn)？亞里士多德提出的關(guān)于“力和運(yùn)動”關(guān)系的觀點(diǎn)為什么是錯誤的？為什么他會經(jīng)常提出錯誤的觀點(diǎn)？是他真的“笨”嗎？如果不是，請從他所處時代的局限性和他研究問題方法上的局限性來反思原因，寫出反思報(bào)告。學(xué)習(xí)小組對這些問題分析、討論后，推薦代表在班上交流，接受全班同學(xué)的提問、答辯。

活動二：學(xué)生自主組建學(xué)習(xí)小組，課外查閱資料，搜尋科學(xué)家伽利略對“力和運(yùn)動”關(guān)系的研究歷程。

探究、解決系列問題：在伽利略之前，有哪些學(xué)者對亞里士多德觀點(diǎn)的不足進(jìn)行了批評？伽利略如何糾正亞里士多德跨越兩千多年的“美麗誤會”？伽利略對該問題的研究思路、研究方法有哪些創(chuàng)新？他為什么要設(shè)計(jì)一個“雙斜面實(shí)驗(yàn)”來探究“力和運(yùn)動”的關(guān)系？伽利略關(guān)于“力和運(yùn)動”關(guān)系的觀點(diǎn)有哪些局限性？他為什么與這個“力和運(yùn)動”關(guān)系的本質(zhì)問題的完美解決“擦肩而過”？我們能否設(shè)計(jì)“超越”伽利略的科學(xué)探究方案？學(xué)習(xí)小組對這些問題分析、討論后，推薦代表在班上交流，接受全班同學(xué)的提問、答辯。

活動三：學(xué)生自主組建學(xué)習(xí)小組，課外查閱資料，搜尋科學(xué)家笛卡兒、牛頓對“力和運(yùn)動”關(guān)系的研究歷程。

探究、解決系列問題：笛卡兒對“力和運(yùn)動”關(guān)系的研究作了哪些貢獻(xiàn)？他對伽利略的“力和運(yùn)動”關(guān)系的觀點(diǎn)進(jìn)行了哪些補(bǔ)充和完善？科學(xué)家牛頓對“力和運(yùn)動”關(guān)系進(jìn)行了哪些研究、提出了哪些觀點(diǎn)？為什么這個體現(xiàn)“力和運(yùn)動”的規(guī)律稱為牛頓第一定律？如何理解牛頓總結(jié)自己取得成功是“站在巨人肩膀上”？能否運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)備設(shè)計(jì)“超越”前輩科學(xué)家的探究方案？學(xué)習(xí)小組對這些問題分析、討論后，推薦代表在班上交流，接受全班同學(xué)的提問、答辯。

通過系列問題的探究解決，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了跨越兩千多年的曲折的研究過程。他們深深體會到伽利略勇于質(zhì)疑的科學(xué)精神，理解亞里士多德的錯誤觀點(diǎn)產(chǎn)生的時代局限性，理解為什么兩千多年無人反駁他的“美麗誤會”，理解牛頓對自己“站在巨人肩膀上”取得成功的總結(jié)。學(xué)生從中體驗(yàn)物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)的曲折歷程，深深體會到物理問題的解決不是一蹴而就的，需要毅力、勇氣、靈感和創(chuàng)新思維。

通過學(xué)習(xí)活動，學(xué)生不僅領(lǐng)悟伽利略、笛卡兒和牛頓等科學(xué)家的偉大貢獻(xiàn)，而且受到科學(xué)家的科學(xué)精神熏陶，促進(jìn)他們的科學(xué)素養(yǎng)、人文素養(yǎng)的提升。

3? ? 結(jié)束語

綜上所述，根據(jù)新課程改革的理念和普通高中物理學(xué)科的特點(diǎn)，提出凸顯學(xué)科核心素養(yǎng)的高中物理教學(xué)實(shí)施路徑，從“基于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、基于現(xiàn)代信息技術(shù)設(shè)計(jì)、基于合作探究設(shè)計(jì)、基于科學(xué)精神設(shè)計(jì)”四個維度設(shè)計(jì)了相對應(yīng)的教學(xué)路徑實(shí)施示例，對“凸顯學(xué)科核心素養(yǎng)的高中物理教學(xué)如何實(shí)施”問題進(jìn)行了前瞻性的探索。

從凸顯學(xué)科核心素養(yǎng)的高中物理教學(xué)實(shí)施示例可知，學(xué)生從創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中感知物理現(xiàn)象、體驗(yàn)思維沖突、建立物理觀念、深化理解物理概念和物理規(guī)律。物理教學(xué)充分激發(fā)學(xué)生的好奇心和想象力，學(xué)生從合作探究中體驗(yàn)思維碰撞、激發(fā)創(chuàng)新思維、啟迪智慧火花、發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律。物理教學(xué)將現(xiàn)代信息技術(shù)、傳感器、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)深度融入到科學(xué)探究之中，不但可以提升科學(xué)探究的深度、廣度、效率和質(zhì)量，而且可以提升師生的科學(xué)探究技能、信息素養(yǎng)。物理教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和求實(shí)的科學(xué)精神，通過追尋科學(xué)家解決物理原始問題的足跡，讓學(xué)生體驗(yàn)物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程中的科學(xué)思想、科學(xué)方法和科學(xué)精神，領(lǐng)略物理課程的價值，提升他們的科學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)。因此，凸顯學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中物理教學(xué)實(shí)施路徑，是新時代育人方式在物理課程價值中的具體體現(xiàn)。

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（欄目編輯? ? 趙保鋼）

收稿日期：2020-03-14

作者簡介：李友興（1969-），男，中學(xué)高級教師，主要從事高中物理教學(xué)與研究工作，曾獲浙江省教育科研青年標(biāo)兵。