基于物理核心素養(yǎng)的高中物理習(xí)題教學(xué)研究

摘

要：基于物理核心素養(yǎng)的習(xí)題教學(xué)是高中物理教學(xué)的重點(diǎn)。物理核心素養(yǎng)與物理習(xí)題教學(xué)間存在密切關(guān)系，由二者之間的關(guān)系得出，基于物理核心素養(yǎng)的習(xí)題教學(xué)設(shè)計(jì)要做到以下幾點(diǎn)：構(gòu)建直觀情境，導(dǎo)入習(xí)題；提供思維支架，導(dǎo)出習(xí)題；讓學(xué)生分組討論，探究習(xí)題；關(guān)注過程方法，總結(jié)習(xí)題?；诖颂岢隽讼鄳?yīng)的物理習(xí)題教學(xué)策略：讓教師成為習(xí)題海洋中的“導(dǎo)航”，讓學(xué)生成為習(xí)題教學(xué)課的“主人”，讓習(xí)題成為學(xué)生思維的“玩具”。關(guān)鍵詞：物理核心素養(yǎng)；高中物理教學(xué)；習(xí)題教學(xué)《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確提出物理學(xué)科核心素養(yǎng)的概念，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)方面，為高中物理教學(xué)指明了新的方向。習(xí)題作為鞏固新知、訓(xùn)練思維、檢測與反饋學(xué)習(xí)成果的重要手段，高中物理習(xí)題教學(xué)的重要性不言而喻。而在以習(xí)題測驗(yàn)為主的高考評(píng)價(jià)制度的“指揮棒”下，高中物理的實(shí)際教學(xué)中依舊存在題海戰(zhàn)術(shù)、講解題目重公式輕概念、解題思維固化、程序化等不利于學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的問題存在。如何通過習(xí)題教學(xué)來培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)？鑒于此，筆者基于物理核心素養(yǎng)對(duì)高中物理習(xí)題教學(xué)進(jìn)行研究。一、物理核心素養(yǎng)與物理習(xí)題教學(xué)的內(nèi)在關(guān)系物理核心素養(yǎng)注重學(xué)生對(duì)物理概念與規(guī)律的凝練，對(duì)科學(xué)思維方法的應(yīng)用，以及通過物理學(xué)習(xí)形成對(duì)個(gè)人與社會(huì)的態(tài)度和精神。而物理習(xí)題將學(xué)生所學(xué)的物理概念與規(guī)律結(jié)合各種實(shí)際問題，通過有效的習(xí)題教學(xué)，在習(xí)題解決過程中幫助學(xué)生強(qiáng)化物理概念與規(guī)律的理解，培養(yǎng)科學(xué)思維，提高了分析解決實(shí)際問題的能力。因此，物理習(xí)題教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要方式。（一）物理習(xí)題的教學(xué)過程是學(xué)生物理觀念落實(shí)的強(qiáng)化手段物理觀念是人對(duì)物質(zhì)世界中物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量等的基本認(rèn)識(shí)，是從物理學(xué)的角度來認(rèn)識(shí)世界、解決實(shí)際問題的觀念。在物理觀念尚未形成時(shí)，學(xué)生主要靠感官經(jīng)驗(yàn)來認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界，比如物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、質(zhì)量、體積、顏色等。這種直觀體驗(yàn)形成的簡單觀念易受主客觀因素和感官條件的限制，有時(shí)得到的甚至是錯(cuò)誤觀念，例如亞里士多德對(duì)同樣高度釋放重物，重的物體比輕的物體先落地的認(rèn)識(shí)。物理觀念則是通過科學(xué)的思維與方法，抽象概括出簡單觀念背后所隱藏的關(guān)系實(shí)質(zhì)，比如速度、位移和時(shí)間的關(guān)系，密度、質(zhì)量與體積間的關(guān)系，讓學(xué)生可以透過事物的現(xiàn)象看本質(zhì)，運(yùn)用好這種觀念可以解決更多的實(shí)際問題。物理習(xí)題是直接從物理學(xué)角度，將學(xué)生生活的物質(zhì)世界中的本質(zhì)問題呈現(xiàn)在學(xué)生面前，通過物理習(xí)題的教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生把物理課堂中所學(xué)到的物理知識(shí)、形成的物理觀念，應(yīng)用于解決實(shí)際物理問題。這樣，物理觀念就在習(xí)題教學(xué)過程中得到了強(qiáng)化和鞏固。（二）物理習(xí)題的分析過程是學(xué)生科學(xué)思維形成的有效途徑物理習(xí)題的分析過程是學(xué)生頭腦中進(jìn)行信息加工與建構(gòu)的過程。學(xué)生將題目中所包含的信息進(jìn)行接收—篩選—轉(zhuǎn)化—組織，將其與自己原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行匹配，形成物理模型，找出問題的關(guān)鍵所在。這個(gè)過程需要學(xué)生具備一定的知識(shí)結(jié)構(gòu)、運(yùn)用科學(xué)方法進(jìn)行信息處理的思維能力，以及建立物理模型的抽象思維能力，以及找出關(guān)鍵問題所在的批判能力，而這些都是科學(xué)思維形成的必要條件。因此，在物理習(xí)題的分析過程中可以有效鍛煉學(xué)生形成科學(xué)思維所需的必備能力。物理習(xí)題的分析過程絕不是單純地從題目中甄選公式條件，去套用物理公式的過程，而是充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的科學(xué)思維去思考問題。在這種鍛煉科學(xué)思維所必需的能力與不斷應(yīng)用科學(xué)思維思考問題的過程中，充分促進(jìn)了學(xué)生科學(xué)思維的形成。（三）物理習(xí)題的探究拓展是學(xué)生科學(xué)探究能力提升的重要方式提及科學(xué)探究，教師的第一反應(yīng)大多是通過物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，而習(xí)題作為應(yīng)試的存在，經(jīng)常會(huì)被視作扼殺學(xué)生創(chuàng)新探究能力的枷鎖。但習(xí)題對(duì)于高中物理而言極其重要，所占比重十分巨大，機(jī)械單一的習(xí)題教學(xué)訓(xùn)練會(huì)將學(xué)生在物理課堂或者實(shí)驗(yàn)中所培養(yǎng)的探究能力與思維再度封閉，甚至打擊消磨掉學(xué)生的探究能力。由此可見，正確的物理習(xí)題教學(xué)以及物理習(xí)題上的探究拓展對(duì)于學(xué)生科學(xué)探究能力的提升至關(guān)重要。物理習(xí)題的探究拓展，不以解題為最終目標(biāo)，而在于讓學(xué)生探究這道題背后所考查的物理概念與規(guī)律和實(shí)際生活問題中的聯(lián)系，發(fā)散學(xué)生的思維。將題目條件不斷變化，讓學(xué)生通過發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、探究問題解決的多種方法，將所學(xué)的物理知識(shí)與規(guī)律融會(huì)貫通，從而達(dá)到提升學(xué)生科學(xué)探究能力的目標(biāo)。（四）物理習(xí)題的總結(jié)反思是學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任養(yǎng)成的必要環(huán)節(jié)物理習(xí)題的總結(jié)反思包括對(duì)習(xí)題涉及的知識(shí)點(diǎn)、習(xí)題類型、習(xí)題方法、習(xí)題思路、學(xué)生的解題習(xí)慣、解題思維等進(jìn)行歸納反思。在這個(gè)過程中，一是可以總結(jié)習(xí)題的考點(diǎn)難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)，讓學(xué)生更加容易在習(xí)題中掌握物理知識(shí)規(guī)律，再通過做題收獲攻克物理難題的成就感和喜悅感，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理的興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性。二是可以總結(jié)學(xué)生在做物理習(xí)題中的問題和優(yōu)點(diǎn)，比如學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和結(jié)果保留幾位有效數(shù)字經(jīng)常粗心的問題，讓學(xué)生意識(shí)到科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)，端正學(xué)生對(duì)待物理科學(xué)問題的態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生細(xì)心嚴(yán)謹(jǐn)、求真務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度。三是可以總結(jié)一類習(xí)題中所涉及的生活實(shí)際問題，將物理習(xí)題與學(xué)生社會(huì)生活相聯(lián)系，讓學(xué)生學(xué)以致用，在習(xí)題教學(xué)中認(rèn)識(shí)到科技與社會(huì)息息相關(guān)。因此，習(xí)題的總結(jié)與反思對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任是必不可少的環(huán)節(jié)。二、基于物理核心素養(yǎng)的物理習(xí)題教學(xué)設(shè)計(jì)（一）構(gòu)建直觀情境，導(dǎo)入習(xí)題根據(jù)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，直觀具體的感受更有利于學(xué)生理解抽象復(fù)雜的問題。在進(jìn)行習(xí)題教學(xué)前，教師應(yīng)根據(jù)習(xí)題類型，構(gòu)建學(xué)生能理解的直觀生活情境，由情境中導(dǎo)入習(xí)題，讓學(xué)生產(chǎn)生直觀的感性認(rèn)識(shí)。有兩種習(xí)題類型，一是原本就基于真實(shí)情境的物理習(xí)題，教師應(yīng)盡量還原呈現(xiàn)情境。例如，圓周運(yùn)動(dòng)中的火車在鐵軌上過彎的問題，教師可以用視頻展示、畫圖或者利用粉筆盒充當(dāng)火車，兩支筆搭建起來傾斜的鐵軌，讓學(xué)生能夠直觀看到、間接感受到這個(gè)過程中火車的受力，再去做受力分析，這樣學(xué)生更好理解。二是脫離真實(shí)情境的物理習(xí)題，教師要構(gòu)建學(xué)生能理解的直觀情境。例如。常見的涉及小球、圓盤、桿、小木塊運(yùn)動(dòng)等脫離實(shí)際情境的問題，教師可以用周圍的材料來代替演示，或讓學(xué)生用手來代替小木塊，直接感受小木塊運(yùn)動(dòng)過程中的受力，讓學(xué)生覺得物理不都是脫離生活實(shí)際的運(yùn)動(dòng)。（二）提供思維支架，導(dǎo)出習(xí)題學(xué)生在對(duì)物理習(xí)題形成了豐富的直觀感性認(rèn)識(shí)后，不能讓學(xué)生思維僅停留在感性認(rèn)識(shí)層面，教師要提供思維支架，引導(dǎo)學(xué)生將物理知識(shí)結(jié)構(gòu)與習(xí)題中的信息匹配，導(dǎo)出習(xí)題所包含的抽象物理模型。首先要讓學(xué)生根據(jù)問題提取腦中的相關(guān)知識(shí)結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生鞏固相關(guān)知識(shí)。其次，讓學(xué)生篩選習(xí)題中所給條件組合建構(gòu)相關(guān)物理模型，在建構(gòu)過程中找出物理模型中欠缺的條件和關(guān)鍵點(diǎn)，再利用已知條件求解出相應(yīng)的關(guān)鍵點(diǎn)，形成完整的物理模型。例如考查在萬有引力作用下的行星運(yùn)動(dòng)的速度問題，先引導(dǎo)學(xué)生回憶萬有引力提供向心力使行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)，知道相關(guān)公式的來源及含義。再讓學(xué)生分析題目中所給條件如何應(yīng)用于萬有引力提供向心力做勻速圓周運(yùn)動(dòng)中的物理模型中，找出還欠缺的條件。最后根據(jù)已知條件和求解欠缺條件所需的物理規(guī)律，解得欠缺條件，完成萬有引力提供向心力進(jìn)行勻速圓周運(yùn)動(dòng)物理模型的建構(gòu)。這樣循序漸進(jìn)地提供思維支架的過程是在學(xué)生尚未形成系統(tǒng)的解題思路所必需的。教師在這每個(gè)步驟中需要耐心引導(dǎo)學(xué)生形成正確的科學(xué)思維去分析題目，建立起物理模型。（三）學(xué)生分組討論，探究習(xí)題在學(xué)生逐步能夠自己獨(dú)立分析問題，將習(xí)題中的物理模型導(dǎo)出，形成自身應(yīng)用于解題的科學(xué)思維后，教師要進(jìn)一步挖掘?qū)W生對(duì)問題的探究能力，而不是只滿足于一道題目的正確解答。這時(shí)教師可以精選出典型的習(xí)題，提出問題，讓學(xué)生進(jìn)行分組討論，自行探究習(xí)題中所考查的物理知識(shí)與概念，以及問題解決的方法與步驟。在這個(gè)過程中，需要注意：（1）探究的習(xí)題須具有探究價(jià)值。要求習(xí)題具有知識(shí)點(diǎn)的代表性，難度中等偏上，最好具有多重解法，通過變換題目中的條件可以對(duì)習(xí)題進(jìn)行二次拓展。這樣才能讓學(xué)生在探究過程中充分發(fā)揮探究精神，對(duì)題目進(jìn)行討論交流合作完成。（2）學(xué)生分組要有層次。每個(gè)組中學(xué)生的能力水平要有區(qū)別，這樣可以讓探究能力較強(qiáng)的學(xué)生帶動(dòng)較弱的學(xué)生一起進(jìn)步，讓分組合作討論更高效。（3）探究過程中教師注意發(fā)現(xiàn)學(xué)生討論中的問題。學(xué)生分組討論習(xí)題時(shí)會(huì)把自己對(duì)題目的理解及思路表達(dá)出來，教師在這時(shí)要注意學(xué)生是否存在知識(shí)漏洞或者思維偏差，引導(dǎo)學(xué)生正確探究。（四）關(guān)注過程方法，總結(jié)習(xí)題不論是教師提供思維支架主導(dǎo)的習(xí)題教學(xué)，還是學(xué)生探究為主的習(xí)題教學(xué)，在習(xí)題教學(xué)的最后，都要對(duì)其進(jìn)行總結(jié)?？偨Y(jié)習(xí)題需要特別關(guān)注習(xí)題解決的過程和方法。首先對(duì)學(xué)生在習(xí)題解決過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行總結(jié)，尤其對(duì)于學(xué)生出錯(cuò)較多的題目進(jìn)行總結(jié)，找出學(xué)生具體出錯(cuò)原因，針對(duì)地進(jìn)行講解，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。其次，總結(jié)習(xí)題解決所用的方法。將所做的習(xí)題分類歸納，總結(jié)相似題型的解題思路，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)一類習(xí)題建立物理模型的能力，讓學(xué)生能夠進(jìn)行有效的學(xué)習(xí)遷移。最后，為了不讓習(xí)題教學(xué)陷入機(jī)械套用物理公式的訓(xùn)練窠臼之中，教師要總結(jié)習(xí)題中涉及的物理觀念、相關(guān)概念規(guī)律，以及相關(guān)知識(shí)在解決生活實(shí)際問題中的應(yīng)用，確保學(xué)生不淪為機(jī)械解題的“工具”。三、基于物理核心素養(yǎng)的物理習(xí)題教學(xué)策略（一）讓教師成為習(xí)題海洋中的“導(dǎo)航”為應(yīng)對(duì)高考，高中物理習(xí)題教學(xué)中依舊存在題海戰(zhàn)術(shù)，讓學(xué)生通過大量的習(xí)題記憶公式，形成解題套路的條件反射，對(duì)物理意義和概念不求甚解，對(duì)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)極其不利。對(duì)于這種情況，有必要讓教師成為習(xí)題海洋中的“導(dǎo)航”。（1）讓教師投身于“習(xí)題海洋”之中。教師比學(xué)生具備更深厚的物理專業(yè)基礎(chǔ)、更高遠(yuǎn)的物理視角，不會(huì)被困于題海之中，而是能在題海中找到最利于習(xí)題教學(xué)與練習(xí)的典型好題。因此，作為物理教師，要比學(xué)生做更多的物理習(xí)題，一方面提高教師自身的專業(yè)素質(zhì)，另一方面在做題過程中精選出最適合教學(xué)的典型題目。（2）探尋題海中有效的“線路”。教師在題海中為不同學(xué)生選取跳出題海的最佳線路。對(duì)于不同能力水平的學(xué)生來講，習(xí)題教學(xué)也要分層次進(jìn)行，讓習(xí)題教學(xué)的難度水平可以落在學(xué)生的最佳發(fā)展區(qū)上。對(duì)于能力不同的學(xué)生，可以選取比他能力范圍內(nèi)要稍微難一點(diǎn)的題目，發(fā)展學(xué)生解決問題的能力，又不至于給學(xué)生帶來做題的挫敗感。找到最適合每類學(xué)生的題目，讓學(xué)生都能通過習(xí)題教學(xué)提高自身的物理素養(yǎng)。（3）引領(lǐng)學(xué)生走出“題海”。不能讓學(xué)生一直困于物理題海之中，教師在選取好最佳“線路”之后，讓學(xué)生通過習(xí)題教學(xué)充分鞏固物理觀念，培養(yǎng)相關(guān)思維能力，讓學(xué)生不局限于做題技巧，能夠跳出題海方能真正獲得物理核心素養(yǎng)。（二）讓學(xué)生成為習(xí)題教學(xué)課的“主人”（1）讓學(xué)生做習(xí)題思維的“主人”。高中物理習(xí)題教學(xué)中常出現(xiàn)這種情況：教師一講題，學(xué)生能聽懂，并且覺得不難，但自己拿到題目卻不知如何下手。這是由于教師在習(xí)題教學(xué)中過于主導(dǎo)學(xué)生思維，沒給學(xué)生留下思考、內(nèi)化為自己解題思維的時(shí)間。物理習(xí)題包含復(fù)雜的邏輯關(guān)系，需要學(xué)生自身形成良好的邏輯思維，教師在習(xí)題教學(xué)時(shí)應(yīng)將思維的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，講解題目時(shí)注重啟發(fā)學(xué)生思考，由學(xué)生主導(dǎo)習(xí)題解決的進(jìn)程和方向，對(duì)鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維具有極大幫助。（2）讓學(xué)生做習(xí)題講解的“主人”。習(xí)題教學(xué)課上教師可以多找學(xué)生來講解題目。比如，學(xué)生答對(duì)了一道題，可以請(qǐng)學(xué)生來講解他的思路，讓他給其他學(xué)生講解原因。在這個(gè)過程中既可以檢查學(xué)生對(duì)物理概念與規(guī)律的掌握程度，又可以通過這樣的方式鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，讓學(xué)生對(duì)物理產(chǎn)生更強(qiáng)烈的興趣。（3）讓學(xué)生做習(xí)題總結(jié)的“主人”。教師對(duì)習(xí)題的總結(jié)不能兼顧到每位學(xué)生，要讓學(xué)生做自己習(xí)題總結(jié)的“主人”。讓學(xué)生建立物理習(xí)題錯(cuò)題本，總結(jié)出自己常錯(cuò)的習(xí)題類型，找到自己出錯(cuò)的原因，針對(duì)性地進(jìn)行提高和改進(jìn)。（三）讓習(xí)題成為學(xué)生思維的“玩具”（1）題目選擇要符合學(xué)生思維發(fā)展，克服學(xué)生對(duì)物理習(xí)題的畏難抵觸情緒。很多學(xué)生把高中物理視作洪水猛獸，對(duì)物理習(xí)題產(chǎn)生天然的抗拒心理，還沒做題，面對(duì)復(fù)雜的題目就已經(jīng)形成了我不會(huì)做的心理，這種緊張畏懼的心態(tài)極大地妨礙學(xué)生的進(jìn)步。習(xí)題教學(xué)的題目應(yīng)當(dāng)由易到難。首先進(jìn)行鞏固物理概念與規(guī)律的基礎(chǔ)知識(shí)題目，讓學(xué)生鞏固自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)，從中得到解題的自信心，之后再進(jìn)行應(yīng)用物理概念與規(guī)律變化的進(jìn)階題目教學(xué)，讓學(xué)生的思維不斷發(fā)展。（2）一題多解、一題多問，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維。物理習(xí)題邏輯復(fù)雜而嚴(yán)密，可以涉及的物理概念與規(guī)律眾多。教師在習(xí)題教學(xué)時(shí)可以選取具有多種解法的習(xí)題，或者將一道題目變換多種問法