学科核心素养视角下的高中物理复习教学探索

高秀丽

摘 要：培养学生的核心素养是教育的重要目标，也是推进课程改革深化发展的关键环节。“核心素养”成了近年来广大教育工作者讨论和关注的焦点，如何在教学中渗透学科核心素养的培养？值得广大教师在教学实践中研究和探索。本文结合笔者的教学实践，通过一个教学案例，从实际的课堂教学过程阐述教学中如何渗透对学生学科核心素养的培养。

关键词：核心素养；板-块模型；科学思维；科学态度与责任

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）12-0027-4

教育部《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》（教基二[2014]4号）明确指出——要研究制订学生发展核心素养体系和学业质量标准。教育部将组织研究并提出各学段学生发展核心素养体系，明确学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，突出强调个人修养、社会关爱、家国情怀，更加注重自主发展、合作参与、创新实践。依据学生发展核心素养体系，进一步明确各学段、各学科具体的育人目标和任务，完善高校和中小学课程教学有关标准。培养学生的核心素养是教育的重要目标，是推进课程改革深化发展的关键环节。“核心素养”成了近年来广大教育工作者讨论和关注的焦点。所谓核心素养，是学生在接受相应学段教育过程中，逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。

基于这样的理论，结合高中物理学科的特点，高中物理核心素养是什么？2015年10月教育部下发了《普通高中物理课程标准修订稿》内部征求意见稿，在征求意见稿中提出：物理核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的，适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质，主要由“物理观念”“科学思维”“实验探究”“科学态度与责任”等4个方面构成。其中，“科学思维”是指从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，是基于经验事实建构理想模型的抽象概括过程；是分析综合、推理论证等科学思维方法的内化；是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判，进而提出创造性见解的能力与品质，主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素。“科学态度与责任”主要指对待科学的态度与价值观，包括能正确认识科学的本质，具有学习与研究物理的好奇心与求知欲，能主动与他人合作，实事求是，不迷信权威，具有保护环境、节约资源、促进可持续发展的责任感等。

目前的教学中，存在不少过于关注基础知识和基本技能，忽视学科核心素养培养、不重视学生长远发展的现象。笔者在过去一年的高三复习教学中，进行了积极的尝试和探索，下面结合二轮复习中“板-块模型”专题复习，分析如何在教学中渗透对学生“科学思维”和“科学态度与责任”的培养。

“板-块模型”是木板与小物块组成的作用系统，是一种常见的、经典的题型，综合性强，这类题涉及静摩擦力、滑动摩擦力，以及牛顿运动定律、动能定理、能量守恒和转化、动量守恒等知识点，基本涵盖了力学中的几个重要知识点，还与隐含条件、临界条件、图像等密不可分。它一般涉及多个物体和多个过程，要求学生有较强的建模能力，很强的分析综合、抽象概括、推理论证等科学思维能力。同时，“板-块模型”来源于生活，学生有初步的生活经验，通过“板-块模型”的分析和解决，能很好地形成学生的科学态度与责任。

1 案例与分析

高三的第二轮专题复习，一方面帮助学生形成学科知识网络，另一方面，也重要的是提升学生的学科素养和能力。但实际教学中不少教师过多关注学生的解题方法、解题技巧和策略，并通过“题海”来进行强化训练，提升学生的应试能力。短期来说，这对提高学生的考试分数也许是有用的，但却可能抹杀了学生的学科学习兴趣。

笔者尝试在专题复习中精选少量经典习题，通过对习题的“稀释、还原”，着重三个分析（受力分析、过程分析、能量分析），通过充分的学生活动，利用实验、多媒体和图像等形象直观的手段辅助教学，帮助学生构建物理模型，形成清晰的物理图景，并在分析问题、解决问题的过程中培养学生“研究”的兴趣和科学思维的能力，不知不觉中既学会了知识，又提升了学科的素养和能力。

在“板-块模型”专题中，笔者精选了三道有代表性的经典习题，由表及里，层层剖析，由浅入深，拾级而上，让学生逐渐领略学科的魅力和精髓。下面与同行一同分析和分享教学过程。

上课伊始，笔者出示一道例题，先让学生用5分钟时间思考。

例题 如图1所示，质量M=4.0 kg的长木板B静止在光滑的水平地面上，在其右端放一质量m=1.0 kg的小滑块A（可视为质点）。初始时刻，A、B分别以v0=2.0 m/s向左、向右运动，最后A恰好没有滑离B板。已知A、B之间的动摩擦因數μ=0.40，取g=10 m/s2。求：

（1）A、B相对运动时的加速度aA和aB的大小与方向；

（2）A相对地面速度为零时，B相对地面运动已发生的位移x；

（3）木板B的长度l。

设计意图：本题是“板-块模型”问题中的典型题，它考查了木板和滑块叠放在一起时的受力分析（关键是两者之间的摩擦力）以及过程分析和能量分析，涉及的知识有牛顿第二定律、运动学公式、动量守恒定律和能量守恒定律。但由于木板与地面之间没有摩擦力，木板和滑块组成的系统动量守恒，故此本题相对来说比较基础，设计本题的目的是把它作为“母题”带出同类题，一题多变，由浅入深，由易到难，由外到内，让学生真正感悟答案以外的物理思想和方法。

课堂实况：巡堂中发现学生基本能解决或部分解决，但学生画图辅助分析的意识和能力都比较差。为进一步帮助学生理解和分析，笔者示范画出过程示意图（如图2）。

通过过程示意图，给学生更加直观的认识，滑块A的运动过程：先向左做匀减速直线运动至速度减为0，然后由于此时滑块相对于木板向左运动，受到木板向右的摩擦力，故此接着向右做匀加速直线运动。木板B则一直向右做匀减速直线运动，直到与滑块A共速后两者一起匀速运动。

笔者通过示意图（画图、用图、析图），帮助学生对问题进行层层推理和论证，不断接近问题的实质，建立“板-块问题”的基本模型和规律。

变式1：（2013课标2）一长木板在水平地面上运动，在t=0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上，以后木板运动的速度-时间图像如图3所示。已知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦，物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上。重力加速度的大小取g=10 m/s2，求：

（1）物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数μ1和μ2；

（2）从t=0时刻到物块与木板均停止运动时，物块相对于木板的位移大小。

设计意图：本题是一道高考真题，相较例题难度加大，一方面需要学生從v-t图像中获取信息，另一方面由于木板与地面之间有摩擦力，受力分析、过程分析复杂程度均加大，学生只有借助读图、画图才能很好地理清物体的运动过程。

为降低难度，给学生的思维搭建“脚手架”，笔者提示学生思考以下两个问题：（1）物块和木板的运动分别是怎样的？请画出运动过程示意图；（2）请画出物块的v-t图像（注意两者共速后是否以相同加速度一起做减速运动）。

课堂实况：笔者给学生5分钟时间，要求学生审题后思考上述问题。5分钟后请两位学生板演，师生共同点评纠正。

过程分析的难点和转折点是A、B共速后的运动状态，而解决问题的关键在于做好受力分析，判断两者的加速度是否有可能相等。

第一个过程：物块A向右加速、木板B向右减速直至共速前，如图4：

第二个过程：A、B均向右做减速运动，运动示意图如图6，v-t图像如图7：

运用运动学公式或图像，联立方程就可求解。

本题若能够正确审题，画出过程示意图和v-t图像，问题就已经解决了一半。读图、画图、用图的能力是物理学科要求的基本素养，结合受力分析进行过程的分析和推理、论证是物理学科要培养的核心能力。

变式2：（2015课标1）一长木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物块；在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离为4.5 m，如图8a所示。t=0时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向右运动，直至t=1 s时木板与墙壁碰撞（碰撞时间极短）。碰撞前后木板速度大小不变，方向相反；运动过程中小物块始终未离开木板。已知碰撞后1 s时间内小物块的v-t图线如图8b所示。木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度g大小取10 m/s2。求：

（1）木板与地面间的动摩擦因数μ1及小物块与木板间的动摩擦因数μ2；

（2）木板的最小长度；

（3）木板右端离墙壁的最终距离。

设计意图：本题是一道高考真题，由变式1的两个运动过程延伸至本题的4个运动过程，难度进一步加大。目的在于进一步训练学生学会读图、画图、用图，提高过程分析的能力，学会把多过程问题分解为多个子过程，把复杂问题分解为清晰的简单问题。要顺利解决本题，学生要弄清小物块与木板的运动过程以及相关参量的关系，头脑中要有清晰的物理情景和模型。

课堂实录：笔者给学生10分钟的思考时间，巡堂发现，在前两题的基础上，不少学生画图的意识增强，尝试画过程示意图（如图9）。

第一个过程：板与墙壁碰撞前，板、块两者共同向右做匀减速运动。位移s0=4.5 m，由图得运动时间t0=1 s，碰撞前的速度为v1=4 m/s，设初速度为v0，加速度为a。有：

第二个过程：碰墙后到物块速度减为零。设木板此时的速度为v2，历时为t1，物块和木板的加速度分别为aA、aB。

第三个过程：物块从速度为零到再次与木板共速。

设历时为t2，共同速度为v，木板总长度为l。

第四个过程：木板和物块一起向左做匀减速运动，从开始运动到最后停下来木板的总位移：

本题运动过程比较复杂，若能结合v-t图像分析会更加直观和明白。

2 反思与感悟

一年多来，笔者在教学实践中尝试渗透学科核心素养的培养，目的在于让高三备考的学生不但能收获分数，更能提升终身受用的核心素养和能力。本节课只是笔者其中的一节探索课，与以往的教学相比，笔者没有让学生“跳进题海”，而是更注重在分析问题、解决问题中慢慢引导学生学会思考、严谨推理，展示学科的“魅力”，逐渐培养学生的科学思维能力和科学态度与责任。

教学中发现，不但学生的研究意识和能力不断提高，遇到难题不再是畏惧和退缩，而是“迎难而上”，同时，也日渐凸显严谨的科学态度，分析问题时不再是毫无章法，而是逻辑清晰、层层推理，哪怕是不能把题目完整求解，也能有自己的想法和思路。

3 结束语

诺贝尔获得者劳厄曾经说过：“重要的不是获得知识，而是发展思维能力。教育无非是一切已学过的东西都遗忘掉的时候，所剩下来的东西。”他可谓一语道破了教学的目的、本质和真谛，教育不是培养学生记住大量的知识，更不是培养会考试的人，而是培养人的“核心素养”。各学科都要担负其教育教学功能，切实在教学实践中提高全体学生的学科核心素养。这样，我们的教育才有真正的价值。

参考文献：

[1]彭前程.积极探索基于核心素养理念下的物理教学[J].中学物理，2016（2）：1—2.

[2]江山.实验探究：培养物理学科核心素养的有效途径[J].中学物理教学参考，2015，44（12）：3—5.

（栏目编辑 邓 磊）