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)形式的改革落實物理學(xué)科核心素養(yǎng)，在高中物理實驗復(fù)習(xí)中采用大單元教學(xué)形式，是對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)課時緊張，改善實驗復(fù)習(xí)課的效果，更好地在復(fù)習(xí)課中落實核心素養(yǎng)，本文基于科學(xué)思維方法，構(gòu)建高中物理實驗復(fù)習(xí)大單元教學(xué)的理論框架，結(jié)合高中物理實驗復(fù)習(xí)大單元教學(xué)形式的概念、原因，提出了幾點設(shè)計策略，為高中物理實驗復(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;實驗復(fù)習(xí);大單元教學(xué)設(shè)計

“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，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《中國高考評價體系》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，指向?qū)W科核心素養(yǎng)的大單元設(shè)計是學(xué)科教育落實立德樹人、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驗復(fù)習(xí)大單元教學(xué)中的作用

（一）提升高中物理實驗復(fù)習(xí)的教學(xué)效率

傳統(tǒng)的物理實驗復(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、光等幾部分實驗逐一復(fù)習(xí)。先是觀看實驗錄像，講解實驗原理、實驗器材、實驗操作、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)，最后開放實驗室，讓學(xué)生有選擇的去動手實踐。這樣一來，復(fù)習(xí)課與新授課幾個環(huán)節(jié)大體相同，所不同的是會拓展一些習(xí)題。有的老師稍稍分類，按測量型、驗證型、探究型、操作型等分幾個板塊進(jìn)行，但具體到每一個實驗的復(fù)習(xí)還基本是原有的幾個環(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，以發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維能力為出發(fā)點，整合實驗課中的科學(xué)思維方法，思考“學(xué)習(xí)”的設(shè)計，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)具體落實到高三實驗復(fù)習(xí)課中，可以有效提高實驗復(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)生的物理實驗?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，打破各實驗之間的界限，并改變過去對演示實驗復(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)行實驗復(fù)習(xí)大單元教學(xué)設(shè)計，將科學(xué)思維能力的培養(yǎng)貫穿于物理實驗復(fù)習(xí)教學(xué)活動的全過程，通過實驗復(fù)習(xí)課的改進(jìn)，使學(xué)生在科學(xué)思維、探究能力、實驗?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驗復(fù)習(xí)課的結(jié)合，有助于培養(yǎng)學(xué)生解決實驗問題的思維能力，對于實驗問題能夠提取有效信息，合理處理實驗信息，快速高質(zhì)量地完成實驗任務(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)能力和實驗設(shè)計能力，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)的知識整合到同一個單元中進(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，對傳統(tǒng)實驗的重新整合的過程。在大單元教學(xué)形式下，學(xué)生將會對同一類思維方法有深刻的體會。同時，教師的教學(xué)安排、單元教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)單元評價也會發(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)。

高中物理實驗復(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驗復(fù)習(xí)教學(xué)形式，依據(jù)科學(xué)思維方法，對實驗內(nèi)容“化零為整”。

（二）實施實驗復(fù)習(xí)大單元教學(xué)形式的原因

大單元教學(xué)形式在物理實驗復(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驗復(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。物理實驗復(fù)習(xí)大單元教學(xué)形式的開展，不僅可以實現(xiàn)物理實驗的組合復(fù)習(xí)，也可以從科學(xué)思維方法的角度讓學(xué)生對物理實驗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驗復(fù)習(xí)大單元教學(xué)方案的實踐策略

（一）物理實驗大單元教學(xué)實踐策略

在高中物理實驗復(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：糾錯夯實—鞏固提升—實戰(zhàn)測試。通過九個環(huán)節(jié)，不僅可以讓學(xué)生對實驗內(nèi)容、原理、方案設(shè)計、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)生對實驗有更高層次認(rèn)識，從而有效提升學(xué)生實驗?zāi)芰Α?/p>

（二）以科學(xué)思維方法為主線，劃分實驗復(fù)習(xí)單元

在高中物理實驗復(fù)習(xí)過程中，如何減少復(fù)習(xí)課時，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)，可以有效地解決實驗復(fù)習(xí)課時緊和復(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)實驗情景。如用通過擺動的漏斗漏出的細(xì)沙落在勻速拉動的硬紙板上，從而記錄下各個時刻擺的位置，描繪單擺的振動曲線;用打點計時器記錄物體位置及所對應(yīng)的時刻;用閃光照相記錄自由落體運動的軌跡、平拋運動小球的位置;用示波器觀察交流信號的波形;利用碰撞實驗器驗證動量守恒實驗中用復(fù)寫紙、白紙記錄小球落點位置;利用云室對高能粒子研究;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驗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、利用復(fù)寫紙留跡、利用運動體本身或性質(zhì)留跡、利用照相底片留跡和利用信號記錄技術(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驗中常用的方法，延伸應(yīng)用到實際生產(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驗中的應(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方式，讓學(xué)生對高中教學(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驗外推到自由落體情形，理想斜面實驗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、電源電動勢和內(nèi)阻的實驗數(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，可以將高中物理實驗所涉及的光學(xué)放大、機(jī)械放大、積累放大（包括時間積累和空間積累）、電磁放大等方法，設(shè)計成一個大單元學(xué)案，提升學(xué)生實驗復(fù)習(xí)效果。

（三）與其他形式的大單元專題有機(jī)結(jié)合，完善實驗復(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)，不能將所有實驗復(fù)習(xí)內(nèi)容羅列其中，因此，補充設(shè)計基本儀器使用單元、電阻測量單元、定值電阻運用單元等，與科學(xué)思維方法為主線的大單元有機(jī)結(jié)合，相互補充，以全面提高學(xué)生實驗?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，高中物理實驗復(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)思維能力和實驗?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“計劃—行動—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驗復(fù)習(xí)大單元教學(xué)實踐研究》（課題編號：2004240）的階段性研究成果?！?/p>