劉長(zhǎng)付 蘇奇名 孫娟

摘 要：物理核心素養(yǎng)是培養(yǎng)高中生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分，科學(xué)探究是培養(yǎng)發(fā)展物理核心素養(yǎng)的關(guān)鍵方式.物理學(xué)是研究物質(zhì)、認(rèn)識(shí)自然本質(zhì)的學(xué)科，是自然科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科之一，從高中物理課堂的角度出發(fā)，以“實(shí)驗(yàn)：金屬絲電阻率的測(cè)量”一節(jié)為例，通過探究式教學(xué)的方式，引領(lǐng)學(xué)生們進(jìn)行有思考的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，以培養(yǎng)學(xué)生們的物理核心素養(yǎng).

關(guān)鍵詞：科學(xué)探究;核心素養(yǎng);情景教學(xué);高中物理;電阻率

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1008-4134（2021）17-0019-03

基金項(xiàng)目：北京市教育學(xué)會(huì)“十三五”教育科研優(yōu)秀課題“應(yīng)用PBL創(chuàng)建高中物理活動(dòng)課程”（項(xiàng)目編號(hào)：DC2016-013）.

作者簡(jiǎn)介：劉長(zhǎng)付（1988-），男，北京西城人，碩士，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向：初高中物理學(xué)科教育;

蘇奇名（1978-），男，北京東城人，碩士，中學(xué)高級(jí)教師，研究方向：初高中物理學(xué)科教育;

孫娟（1987-），女，北京海淀人，碩士，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向：初高中物理學(xué)科教育.

教育部基于物理學(xué)內(nèi)涵及學(xué)科本質(zhì)，于2016年發(fā)布的《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》中明確提出，物理核心素養(yǎng)主要包含“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(gè)要素.由此可見，物理核心素養(yǎng)是物理知識(shí)、科學(xué)能力和科學(xué)態(tài)度三個(gè)維度的綜合體現(xiàn).要想發(fā)展學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，在進(jìn)行基本物理知識(shí)的教育之外，必須引導(dǎo)其樹立正確的科學(xué)態(tài)度，養(yǎng)成突破創(chuàng)新的精神，最終提高科學(xué)實(shí)踐的能力.

科學(xué)探究是指基于觀察和實(shí)驗(yàn)提出物理問題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和制定方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋，以及對(duì)科學(xué)探究過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估、反思的能力.而以“科學(xué)探究”為理念基礎(chǔ)的探究式教學(xué)，則自然而然地成為了培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的重要方式.

1 高中物理課堂進(jìn)行探究式教學(xué)的必要性

1.1 應(yīng)用探究式教學(xué)可以提高課堂效率

探究式教學(xué)方法是指教師側(cè)面引導(dǎo)學(xué)生，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，使學(xué)生主動(dòng)地進(jìn)行觀察思考、提出問題、制定方案、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、歸納報(bào)告、合作討論等流程，在教師和其他同學(xué)的幫助下進(jìn)行自我的知識(shí)與實(shí)踐體系的建構(gòu)，親身經(jīng)歷知識(shí)成果產(chǎn)生的過程，體會(huì)在這個(gè)過程中運(yùn)用到的方法與技能，樹立端正的科學(xué)態(tài)度和積極向上的科學(xué)價(jià)值觀，培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新的精神與熟練的動(dòng)手能力.它的指導(dǎo)思想是教師引導(dǎo)、學(xué)生主動(dòng)，學(xué)生為主、教師為輔.學(xué)生深度融入實(shí)驗(yàn)過程，可以從中體會(huì)到科學(xué)探究的艱難困苦和獲取探究成果所帶來(lái)的成就感與樂趣，進(jìn)而掌握課本知識(shí)并提高實(shí)踐能力，無(wú)形中提高了課堂效率.

1.2 應(yīng)用探究式教學(xué)順應(yīng)素質(zhì)教育潮流

在科學(xué)探究中培養(yǎng)提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，既遵循了教育部的教學(xué)要求，也符合當(dāng)前社會(huì)發(fā)展需求高實(shí)踐素質(zhì)人才的趨勢(shì).通過規(guī)范合理的探究式教育方法應(yīng)用，還可以反作用于這一教學(xué)方法的完善.物理學(xué)是認(rèn)識(shí)、觀察、分析自然中所有物質(zhì)與能量的本質(zhì)的學(xué)科，是高中階段最具有實(shí)踐意義與效果的學(xué)科，且本身具有一定的活動(dòng)性和趣味性，是科學(xué)探究最合理最恰當(dāng)?shù)妮d體，也是極其適合且應(yīng)當(dāng)推廣的探究式教學(xué)學(xué)科.

2 高中物理課堂應(yīng)用探究式教學(xué)的具體方法

2.1 提高硬件標(biāo)準(zhǔn)，做好課前準(zhǔn)備

探究式教學(xué)對(duì)教學(xué)設(shè)備的要求較高，高中物理課堂所需的實(shí)驗(yàn)較多，實(shí)驗(yàn)器材相對(duì)也較多，學(xué)校要盡可能多地爭(zhēng)取教育撥款，滿足物理探究式教學(xué)的設(shè)備需求，改善硬件條件，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)施.同時(shí)，教師也應(yīng)不斷學(xué)習(xí)，提高自身教學(xué)能力，熟練掌握各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)器材的應(yīng)用，在課前應(yīng)做好準(zhǔn)備，制定好教案，準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)器材，打好探究式教學(xué)的硬件基礎(chǔ).例如，在“實(shí)驗(yàn)：金屬絲電阻率的測(cè)量”一課中，教師就需提前準(zhǔn)備好用來(lái)被測(cè)的電阻絲，測(cè)量長(zhǎng)度的刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器等.螺旋測(cè)微器的使用和讀數(shù)雖然不是新知識(shí)，但因其并非是常用儀器，仍然是本節(jié)課的難點(diǎn)之一.如圖1和圖2所示，為進(jìn)一步突破該難點(diǎn)，每名學(xué)生準(zhǔn)備一個(gè)空礦泉水瓶，借助礦泉水瓶蓋和瓶身的“螺旋關(guān)系”，學(xué)生通過多次旋進(jìn)旋出的嘗試，理解螺旋測(cè)微器的原理，幫助學(xué)生解決讀數(shù)難的障礙.

2.2 創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，激發(fā)學(xué)生求知欲

傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師講、學(xué)生聽，教師做、學(xué)生看，教師布置書面作業(yè)、學(xué)生完成，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)代中國(guó)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求.在探究式教學(xué)方法下，應(yīng)當(dāng)以學(xué)生為主教師為輔，教師負(fù)責(zé)引入課堂概念目標(biāo)，學(xué)生主動(dòng)順應(yīng)引導(dǎo)進(jìn)行物理知識(shí)的科學(xué)探究.因此高中物理課堂的教學(xué)模式必須站在學(xué)生全面發(fā)展的角度，著眼于核心素養(yǎng)的有效培養(yǎng)，循序漸進(jìn)完成轉(zhuǎn)變.

如圖3所示，以“實(shí)驗(yàn)：金屬絲電阻率的測(cè)量”一課為例，教師可以在課堂開始時(shí)，創(chuàng)設(shè)如下的問題情境：這是一卷未知材料的金屬絲的一部分，能否根據(jù)已有知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)初步判斷它的電工用途？做燈絲？做導(dǎo)線？做輸電線？或是做保險(xiǎn)絲？學(xué)生開始的回答可能多來(lái)自感性的判斷，如燈絲通常是黑色的、導(dǎo)線通常是黃色的、做輸電線應(yīng)該是材質(zhì)較軟的……隨著思考的深入，發(fā)散的思維最終會(huì)聚焦到問題的本質(zhì)，是一個(gè)能反映材料本身電學(xué)特性的物理量——電阻率.至此，不僅滿足了學(xué)生課前的好奇心，更是從實(shí)踐層面使學(xué)生明白電阻率能反映導(dǎo)體導(dǎo)電性能.既然明確了實(shí)驗(yàn)的目的是測(cè)量金屬的電阻率，那么如何測(cè)？學(xué)生容易想到根據(jù)電阻定律得到電阻率的表達(dá)式.然后提出疑問：需要用到什么工具或器材（如圖4）？運(yùn)用什么方法進(jìn)行計(jì)算？先引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，對(duì)實(shí)驗(yàn)流程大致熟悉，清楚實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，然后邀請(qǐng)學(xué)生一起進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以學(xué)生為主體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師從旁指導(dǎo)操作，課堂中讓幾組學(xué)生分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，互相指導(dǎo)，讓學(xué)生們互相討論，歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)、注意事項(xiàng)和實(shí)驗(yàn)操作的不足，最后鞏固知識(shí)點(diǎn).

2.3 擴(kuò)大知識(shí)面，做好課堂延伸

如今的素質(zhì)教育理念，是為了構(gòu)建一個(gè)開放的充滿活力的高中物理課堂.探究式教學(xué)要求教師除了把握課堂，還要在課堂之外也關(guān)注學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)與發(fā)展.只有課內(nèi)課外雙管齊下，才能充分發(fā)揮探究式教學(xué)模式的核心價(jià)值.具體來(lái)講，就是物理課堂內(nèi)外都需要補(bǔ)充和滲透更豐富的內(nèi)容，從而使物理課堂更加豐滿.因此，物理課堂上，教師要在清晰地把握教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上，有的放矢地對(duì)課堂內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充，對(duì)物理課堂進(jìn)行橫向和縱向的延伸.課堂外，教師也要鼓勵(lì)學(xué)生多多觀察生活，發(fā)現(xiàn)生活中的物理知識(shí)與物理相關(guān)的問題，并引導(dǎo)幫助學(xué)生獨(dú)立地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，解決問題.例如學(xué)生在數(shù)據(jù)測(cè)量后，拋出問題數(shù)據(jù)如何處理，學(xué)生們能夠想到U-I圖像法，也有同學(xué)想到了先利用R=U/I測(cè)出六組數(shù)據(jù)然后取平均值，教師先不對(duì)這兩種做法作出評(píng)價(jià)，給學(xué)生體驗(yàn)的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生感受圖像處理數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì).又例如，在完成“實(shí)驗(yàn)：金屬絲電阻率的測(cè)量”的實(shí)驗(yàn)后（見表1），可以帶著學(xué)生比對(duì)教材第59頁(yè)幾種導(dǎo)體材料在 20 ℃ 時(shí)的電阻率（見表2），判斷實(shí)驗(yàn)材料為鎳鉻合金.教師接著可以引導(dǎo)學(xué)生探討，鎳鉻合金的電阻率遠(yuǎn)大于常規(guī)金屬的，有什么用途？學(xué)生思考討論得出，在長(zhǎng)度、橫截面積相同的情況下，使用鎳鉻合金制作的電阻的阻值明顯大于純金屬.教師進(jìn)而分析引導(dǎo)學(xué)生得出鎳鉻合金一般用于熱電偶、高電阻儀器等.從而前后呼應(yīng)，回歸問題，拓展思考.

本節(jié)課后，教師還可以讓學(xué)生觀察生活中出現(xiàn)的其他導(dǎo)體，如果想要知道它們的電阻、電阻率，該如何設(shè)計(jì)可以完成操作的實(shí)驗(yàn)，獲得數(shù)據(jù)后又怎么進(jìn)行計(jì)算.物理課堂的延伸，有利于學(xué)生對(duì)課本知識(shí)的整體把握，在激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，也培養(yǎng)了他們發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的能力，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生熱愛生活的情懷.

2.4 關(guān)注全體學(xué)生，共同提高素養(yǎng)

當(dāng)今素質(zhì)教育是站在社會(huì)發(fā)展、民族興旺、全人類文明進(jìn)步的高度，要求學(xué)生全面發(fā)展，成為社會(huì)需要的高素質(zhì)人才，探究式教學(xué)理念承接了培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的任務(wù)，教師理應(yīng)關(guān)注全體學(xué)生，不放棄任何一位學(xué)生，以循序漸進(jìn)的方式共同學(xué)習(xí)進(jìn)步.只有如此，才能將學(xué)生們培養(yǎng)成善于發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，能實(shí)事求是、追求真理，為社會(huì)繁榮、國(guó)家發(fā)展奉獻(xiàn)力量的人材.

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在高中物理課堂的教學(xué)實(shí)踐中，可以通過探究式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成課本實(shí)驗(yàn)，從生活常見現(xiàn)象中歸納思考其蘊(yùn)含的物理知識(shí)，制定相對(duì)合理、有可操作性的探究方案，安全規(guī)范地使用部分實(shí)驗(yàn)器材，并從實(shí)驗(yàn)中獲取數(shù)據(jù)加以分析，最后與其他師生討論交流成果.由此可見，學(xué)生的觀察能力、分析推理能力、歸納總結(jié)能力、理解和應(yīng)用能力都可以得到一定的鍛煉提高，在潛移默化中不斷培養(yǎng)發(fā)展學(xué)生的物理核心素養(yǎng).

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（收稿日期：2021-04-02）