文/祁全禮

引 言

高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)包含物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任這幾個(gè)方面的內(nèi)容[1]，但不同情境下，這些不同的方面能夠相互作用，相互滲透。在培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念時(shí)，教師可以設(shè)法加入實(shí)驗(yàn)探究，這不僅可以完善學(xué)生的知識(shí)體系，還打破了培養(yǎng)學(xué)生單一核心素養(yǎng)培養(yǎng)的僵局。教師在明確核心素養(yǎng)內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行審視，分析現(xiàn)階段教學(xué)存在的問(wèn)題，并以核心素養(yǎng)的落實(shí)打破物理課堂對(duì)學(xué)生的束縛，讓學(xué)生主動(dòng)探究、合作學(xué)習(xí)、大膽假設(shè)、認(rèn)真推理、構(gòu)建模型，都有助于學(xué)生應(yīng)用專業(yè)物理思維思考問(wèn)題，靈活解決問(wèn)題。

一、把握物理本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度

就現(xiàn)階段的高中物理課程教學(xué)改革來(lái)說(shuō)，其基本是圍繞培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)展開。教師在教學(xué)中要抓住物理學(xué)科的教育本質(zhì)是育人，在此基礎(chǔ)上，讀懂學(xué)生，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，并使學(xué)生的綜合能力得到不斷發(fā)展。因?yàn)槲锢硎且婚T自然科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)課程，所以學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中要親身經(jīng)歷物理概念的形成，物理定理的產(chǎn)生，這會(huì)為學(xué)生科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)與責(zé)任意識(shí)的形成奠定基礎(chǔ)[2]。與此同時(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)，探索物理規(guī)律的本質(zhì)，需要具備一定的科學(xué)態(tài)度，這也是科學(xué)素質(zhì)與品質(zhì)的體現(xiàn)。學(xué)生在掌握物理知識(shí)后，可能會(huì)遺忘，但科學(xué)的態(tài)度會(huì)伴隨學(xué)生一生。從這一點(diǎn)出發(fā)，教師要緊緊把握物理教育的本質(zhì)，利用物理史、學(xué)生實(shí)驗(yàn)、課后習(xí)題等，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

例如，“曲線運(yùn)動(dòng)”與學(xué)生之前所學(xué)的勻速運(yùn)動(dòng)或勻加速運(yùn)動(dòng)不同，是一種變速運(yùn)動(dòng)，學(xué)生在理解概念時(shí)需要借助物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的輔助。因此，教師在教學(xué)之初，就可以播放視頻，讓學(xué)生看到不同的曲線運(yùn)動(dòng)，并詢問(wèn)學(xué)生：“這和我們之前學(xué)過(guò)的直線運(yùn)動(dòng)一樣嗎？”學(xué)生認(rèn)真觀察視頻中不同時(shí)刻物體的速度與方向變化，能夠意識(shí)到物體在某點(diǎn)的瞬時(shí)速度和方向都會(huì)發(fā)生改變。這時(shí)，教師可以用教具給學(xué)生演示物理實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察曲線運(yùn)動(dòng)在運(yùn)動(dòng)時(shí)所有的合外力與初速度是否在同一條直線上，學(xué)生也可以模仿教師的演示實(shí)驗(yàn)利用學(xué)具開展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。經(jīng)過(guò)教師形象化的展示與學(xué)生的探究，學(xué)生能夠從直線運(yùn)動(dòng)中類比出曲線運(yùn)動(dòng)的條件，形成一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰εc分析歸納能力，以實(shí)事求是的實(shí)驗(yàn)探究得出正確的結(jié)論，形成探究物理問(wèn)題時(shí)的科學(xué)態(tài)度與科學(xué)素養(yǎng)。

二、調(diào)整教學(xué)方式，發(fā)展學(xué)生物理觀念

教師在教學(xué)中要提高學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力，在課堂上給學(xué)生布置明確的學(xué)習(xí)任務(wù)，使學(xué)生在明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)引領(lǐng)下不斷學(xué)習(xí)知識(shí)，鍛煉思維能力。為了強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生形成一定的理性思維，教師在教學(xué)中要把發(fā)展學(xué)生的物理觀念、培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力作為重點(diǎn)，深入解讀物理知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系，減少學(xué)生在理解上的困難。這可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中減少對(duì)知識(shí)的記憶，使學(xué)生完成從機(jī)械記憶到靈活應(yīng)用的轉(zhuǎn)變。這是學(xué)生形成完整物理知識(shí)框架的基礎(chǔ)，也是學(xué)生物理觀念形成、物理思維形成的重要體現(xiàn)[3]。

以“重力與彈力”為例，教師在教學(xué)之初可以通過(guò)重力的實(shí)例引出重力的分析，鼓勵(lì)學(xué)生分析重力的施力物體與受力物體，并進(jìn)一步鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)分析重力的大小與方向。在學(xué)生理解重力的概念之后，教師可以通過(guò)提出問(wèn)題的方式激活學(xué)生的思維，讓學(xué)生運(yùn)用物理思維去解決問(wèn)題，讓學(xué)生觀察并寫下重力G 和質(zhì)量m 之間的關(guān)系。從理解、分析概念，到應(yīng)用概念去分析物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，在現(xiàn)象中總結(jié)重力和質(zhì)量的關(guān)系，學(xué)生需要不斷經(jīng)歷思考、提出假設(shè)并驗(yàn)證，教師的恰當(dāng)指導(dǎo)能讓學(xué)生的學(xué)習(xí)從具象到抽象，加深學(xué)生對(duì)重力的理解。

三、采取分層教學(xué)，開發(fā)學(xué)生不同潛力

物理教學(xué)要啟發(fā)學(xué)生，給學(xué)生的思維發(fā)展提供不同的渠道，而不是禁錮學(xué)生的思維，這體現(xiàn)了《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》提出的“不同的學(xué)生取得不同程度的進(jìn)步”的理念。教師在教學(xué)時(shí)不能禁錮教學(xué)思維，要明確學(xué)生在課堂上可以自主參與物理學(xué)習(xí)，為培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)創(chuàng)造條件。教師培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念、鍛煉學(xué)生的物理思維方式，目的就是讓學(xué)生掌握更多學(xué)習(xí)方法。但學(xué)生之間存在差異，如興趣、認(rèn)知情況、學(xué)習(xí)能力等。分層教學(xué)的方法可以實(shí)現(xiàn)以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的分層任務(wù)設(shè)計(jì)。教師根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣或認(rèn)知情況，設(shè)計(jì)針對(duì)性較強(qiáng)的課堂，不僅能夠吸引學(xué)生積極參與，還能開發(fā)學(xué)生多方面的潛力。教師尊重學(xué)生的思維方式，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移和應(yīng)用能力，給學(xué)生更多的思考和表達(dá)的自由，能使學(xué)生在愉悅氛圍的帶動(dòng)下建立學(xué)習(xí)信心，深入學(xué)習(xí)物理知識(shí)。

例如，在講解機(jī)械能守恒的習(xí)題時(shí)，教師將其與圓周運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了結(jié)合，在課堂上給學(xué)生設(shè)計(jì)了兩個(gè)不同的問(wèn)題，其中一個(gè)問(wèn)題為基礎(chǔ)題，另一個(gè)為變式訓(xùn)練題目。題目一：將圓球用繩子懸掛起來(lái)，擺長(zhǎng)為p，最大偏角為θ，在忽略阻力的情況下，求圓球運(yùn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度。學(xué)生在解決基礎(chǔ)問(wèn)題時(shí)可以根據(jù)物理公式建立模型，在分析和探究中得出答案。教師也要給予適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，幫助學(xué)生加深對(duì)機(jī)械能守恒定律的印象。題目二：把一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的繩子的一端固定在O點(diǎn)，在繩子的另一端終點(diǎn)系圓球A，在O點(diǎn)的下方有一個(gè)釘子B，當(dāng)圓球由水平位置靜止釋放后，圓球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)繩子碰到釘子，此時(shí)，圓球開始以釘子為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)，繩子最高能經(jīng)過(guò)O、B之間的連線，求該釘子B點(diǎn)的位置。題目進(jìn)行了變式后，能夠突破物理問(wèn)題的表面，讓學(xué)生在分析問(wèn)題時(shí)認(rèn)識(shí)到問(wèn)題的本質(zhì)，并采取正確的解決方法。設(shè)計(jì)這樣的基礎(chǔ)問(wèn)題和變式訓(xùn)練題，可以滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需要。學(xué)生即使暫時(shí)不能解決變式問(wèn)題，也能在解決基礎(chǔ)問(wèn)題的過(guò)程中獲得學(xué)習(xí)自信。這為學(xué)生不斷接近并觸碰物理問(wèn)題的本質(zhì)奠定了基礎(chǔ)，在開闊學(xué)生視野的同時(shí)，不斷開發(fā)學(xué)生的潛力。

四、構(gòu)建物理模型，提高學(xué)生推理能力

物理學(xué)科的知識(shí)特點(diǎn)，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)具備一定的推理能力與探究能力。教師在課堂教學(xué)中要根據(jù)學(xué)生思考的過(guò)程、整合信息的過(guò)程、類比分析的過(guò)程，把學(xué)生具象的思維抽象化，讓學(xué)生從分析事物的表象入手，分析事物的本質(zhì)，這對(duì)學(xué)生理解物理概念，構(gòu)建物理知識(shí)網(wǎng)有重要作用[4]。教師要循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力，在遇到實(shí)際問(wèn)題后要指導(dǎo)學(xué)生從中抽象出本質(zhì)的具體方法，順利構(gòu)建物理模型。在建立物理模型之后，學(xué)生可以根據(jù)具體問(wèn)題靈活選擇推理方法。

以牛頓第二定律為例，其題目中出現(xiàn)不同木塊質(zhì)量、水平恒力、勻加速運(yùn)動(dòng)等因素，要求學(xué)生求其中一個(gè)木塊對(duì)相鄰木塊的作用力大小，看起來(lái)是非常復(fù)雜的問(wèn)題。但是，在抓住本質(zhì)后，學(xué)生就可以把整體當(dāng)作研究對(duì)象，而不是將其分成一個(gè)一個(gè)小木塊去求力，這樣解決問(wèn)題不僅省時(shí)省力，還能保證正確率。然而，這需要學(xué)生根據(jù)題目靈活構(gòu)建牛頓第二定律的模型，非?？疾閷W(xué)生的分析與推理能力。教師在教學(xué)中可以通過(guò)分析解題過(guò)程，了解學(xué)生的思維方式，并給出具體的引導(dǎo)，讓學(xué)生在脫離教師的“腳手架”之后仍舊可以獨(dú)立思考問(wèn)題、構(gòu)建物理模型，并通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评磉^(guò)程解決問(wèn)題。

以高中階段學(xué)生比較常見的彈簧問(wèn)題為例，其中的彈簧模型需要學(xué)生熟練掌握。在題目“以自由落體下降的圓球在一段時(shí)間后，觸碰到了彈簧，且持續(xù)下降直至將彈簧壓到最短，求圓球在觸碰彈簧時(shí)的加速度，以及將彈簧壓縮至最短的加速度”的解答中，學(xué)生需要先構(gòu)建彈簧模型。在圓球接觸到彈簧時(shí)，很多學(xué)生能夠得出此時(shí)的加速度。教師可根據(jù)學(xué)生所說(shuō)的“加速度方向向下，加速度a 的大小等于g”，引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)完善模型。根據(jù)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的對(duì)稱性，教師可提出問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考：“在彈簧被圓球壓縮至最短時(shí)，它的加速度大小有變化嗎？請(qǐng)注意，此時(shí)圓球的加速度不等于0?！痹诮處煹奶崾九c引導(dǎo)中，學(xué)生即使需要反復(fù)分析，也能夠在推理中給出科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖C據(jù)，這既體現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理過(guò)程中認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，還鍛煉了學(xué)生的科學(xué)思維。

五、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，鍛煉學(xué)生探究能力

物理教學(xué)中的教師演示實(shí)驗(yàn)或?qū)W生實(shí)驗(yàn)，都會(huì)出現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如驗(yàn)證滑動(dòng)摩擦定律時(shí)滑動(dòng)摩擦力與外界施加的壓力沒有形成平衡力等，這些異常的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是非常寶貴的經(jīng)驗(yàn)，教師在教學(xué)中不能把異常的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象略過(guò)，而是要在正確的引導(dǎo)和分析中，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析能力。物理實(shí)驗(yàn)的目的是讓學(xué)生在探究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)尚未認(rèn)識(shí)或認(rèn)識(shí)不全面的事物，分析和探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)實(shí)，反推之前的實(shí)驗(yàn)假設(shè)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并根據(jù)已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)去解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，為在實(shí)驗(yàn)探究中得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論奠定基礎(chǔ)。

例如，在教學(xué)“向心力”時(shí)，教師通過(guò)小球被細(xì)線拉著做水平勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，組織學(xué)生分析小球的受力情況，并指出這是最常見的向心力問(wèn)題。教師可從這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出發(fā)，讓學(xué)生分析這個(gè)現(xiàn)象中的向心力來(lái)源。然后，教師再組織學(xué)生通過(guò)模仿的方式，利用手邊的學(xué)具做類似的圓周運(yùn)動(dòng)，讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。隨后，教師出示木塊隨著圓桶繞軸線做圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)。和小球不一樣，木塊是和圓桶側(cè)壁貼在一起的。教師可以在學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)給出提示，讓學(xué)生在分析向心力來(lái)源時(shí)注意觀察實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)。不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中有不同的物體，學(xué)生在觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的過(guò)程中，已經(jīng)了解了向心力的特點(diǎn)：向心力可以是某一個(gè)力，也可以是幾個(gè)力的合力，還可以是某一個(gè)力的分力。

六、經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐水平

物理學(xué)科核心素養(yǎng)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力提出了明確要求，而學(xué)生獲得實(shí)驗(yàn)探究能力，具備獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、提出假設(shè)、完成實(shí)驗(yàn)的能力，則需要具體的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。對(duì)此，教師在教學(xué)中可以利用適時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生的已有知識(shí)有應(yīng)用的舞臺(tái)，動(dòng)手操作經(jīng)驗(yàn)獲得積累。重要的是，實(shí)驗(yàn)過(guò)程注重科學(xué)性與嚴(yán)謹(jǐn)性，實(shí)驗(yàn)難免會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤或呈現(xiàn)出有偏差的數(shù)據(jù)，這些都是學(xué)生在探索和嘗試中寶貴的經(jīng)驗(yàn)。在組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師要從課本出發(fā)，從學(xué)生感興趣的實(shí)驗(yàn)類型出發(fā)，以明確的目的性開展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立參與實(shí)驗(yàn)，以生生合作或師生互動(dòng)的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中鍛煉學(xué)生的思考能力，使學(xué)生經(jīng)歷物理學(xué)家似的探索過(guò)程。這既可以考查學(xué)生對(duì)現(xiàn)有知識(shí)的掌握能力，發(fā)散學(xué)生的思維，又可以提高學(xué)生的實(shí)踐操作水平，讓學(xué)生意識(shí)到物理學(xué)習(xí)有具體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程佐證，培養(yǎng)學(xué)生思維的嚴(yán)謹(jǐn)性。

例如，在探究實(shí)驗(yàn)“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”教學(xué)中，教師設(shè)計(jì)了有趣的實(shí)驗(yàn)，以吸引學(xué)生動(dòng)手參與實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，本節(jié)課需要學(xué)生經(jīng)歷由特殊到一般的探索過(guò)程，利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)，深化對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和規(guī)律的認(rèn)識(shí)。在趣味實(shí)驗(yàn)的帶動(dòng)下，學(xué)生都情不自禁地投入實(shí)驗(yàn)探索中。教師可以給學(xué)生提出明確的實(shí)驗(yàn)要求，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求以及課本中的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)方案。同時(shí)，教師要充分利用學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)探究中根據(jù)學(xué)生的操作給出表?yè)P(yáng)，或適時(shí)提出疑問(wèn)，讓學(xué)生在思考與分析中調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案，在探究中得出平拋運(yùn)動(dòng)的條件，進(jìn)而得出正確結(jié)論。

結(jié) 語(yǔ)

總之，在高中物理教學(xué)中，教師要幫助學(xué)生理解基礎(chǔ)知識(shí)，分析物理概念，并注重對(duì)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)，緊緊把握物理本質(zhì)，從育人的視角出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的思維習(xí)慣，使學(xué)生形成正確的科學(xué)態(tài)度。同時(shí)，在教學(xué)中，教師要不斷創(chuàng)新，重視學(xué)生在課堂中的主動(dòng)參與，在調(diào)整教學(xué)方式后，把發(fā)展學(xué)生物理觀念、培養(yǎng)學(xué)生物理思維作為學(xué)生學(xué)習(xí)能力提升的衡量指標(biāo)，采取分層教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的潛力，開發(fā)學(xué)生不同方面的潛能，并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的探究中，給學(xué)生充分探索的機(jī)會(huì)，使其在質(zhì)疑、推理、分析的過(guò)程中發(fā)展物理學(xué)科核心素養(yǎng)。