高中物理教学要关注学生的“三个点”

□陈报南

（浙江师范大学附属中学，浙江金华321004）

高中物理教学要关注学生的“三个点”

□陈报南

（浙江师范大学附属中学，浙江金华321004）

高中物理教学要关注学生的“三个点”——“兴趣点”、“困惑点”和“隐性点”，这是发展学生核心素养的一种有效方法.关注“兴趣点”的策略是利用实验、物理学史、物理学悖论来激发学生的“兴趣点”.关注“困惑点”的策略是从“兴趣点”中提炼出“困惑点”、在科学探究中增添“困惑点”.关注“隐性点”的策略是暴露学生错误的“隐性点”、点破学生视而未见的“隐性点”.

核心素养；物理教学；兴趣点；困惑点；隐性点

物理核心素养的培养是本次基础教育课程改革的根本目标.如何让物理核心素养落地，是广大高中物理教师都在思考的问题.在实践中，我们发现，高中物理教学要关注学生的“三个点”，即“兴趣点”、“困惑点”和“隐性点”.这是发展学生物理核心素养的一种有效策略.选择这“三个点”的理由是：关注学生学习的“兴趣点”，目的是激发学生的科学思维；关注学生学习的“困惑点”，目的是破解学生的疑问；关注学生学习的“隐性点”，目的是暴露隐藏在学生内心深处的错误观念，点破学生没有看到的隐蔽之处.

一、关注学生的“兴趣点”

所谓兴趣是最好的老师.教育学、心理学的研究均表明：只有学生感兴趣的东西，他才乐学；只有乐学，才能掌握学习的主动性，才能克服困难把它学好.学生如果对物理学习产生了兴趣，就会充分发挥自己的积极性和主动性，变得想学习、爱学习、会学习.因此，要发展学生的物理核心素养，首要一点在于激发学生学习物理的兴趣点.“兴趣点”是学生进行科学思维的起点，需要教师激发.关注学生的“兴趣点”，主要有三种策略.

（一）用新奇的实验产生“兴趣点”

新奇的物理实验能产生物理学习的“兴趣点”，能激发学生的物理学习兴趣，引发学生进一步探索的欲望.例如，在机械能守恒定律的教学中，用一根长绳悬挂一个铅球来演示.教师背靠墙壁站着不动，一位学生将铅球拉开较大的角度使之贴近教师的鼻子.学生放手后，铅球摆动起来.很多学生都感到担心，生怕摆回来的铅球会砸破教师的鼻子.结果，教师安然无恙.学生感到非常惊讶.惊险的实验，引发了学生学习的“兴趣点”——摆回的铅球为什么不会撞破教师的鼻子？为下一步科学探究做好了准备.

（二）用有趣的物理学史引发“兴趣点”

物理学史中有很多有趣的事实，如经教师挖掘、运用，能有效引发学生物理学习的“兴趣点”.例如，在能量守恒定律的学习中，教师介绍1914年的“能量失窃案”.当时，查德威克在做放射性实验，结果发现一个有趣的现象.原子核A放射出β粒子后，变成原子核B，原子核B与β粒子的总能量却比变化前原子核A的总能量要小.能量哪里去了，是被谁偷走了吗？对此，有人认为，在微观领域里，能量不再守恒；也有人认为，不管是宏观世界还是微观世界，只要有能量转化，就一定遵守能量守恒定律.能量守恒定律是否普遍适用，真实的情况到底是怎样的？简明有趣的物理学史，激起了学生一探究竟的欲望.

（三）用物理学悖论激发“兴趣点”

有些物理问题如果直白地说明，教学就会显得死板.如果教师设置一些含有物理悖论的情境，学生通过理论推导发现其矛盾之处，效果就明显不同.它能充分激发学生学习物理的兴趣点.

案例：光的全反射教学

设置情境：已知玻璃的折射率为1.5，光从玻璃斜射入空气中，入射角为60°，求折射角的大小.

设置理由：学生有一个前概念，认为光的折射定律是普遍适用的，如果已知折射率和入射角大小，就能根据光的折射定律求出折射角的大小.通过这一问题情境的求解，引发悖论，产生认知上的冲突，通过理论分析、实验验证，从而顺利建立光的全反射概念.

12≈1.30＞1，发现与实际情况相矛盾.到底是什么原因造成sinθ1＞1的？是光的折射定律错了吗，好像又不是.

二、关注学生的“困惑点”

物理教学中，兴趣点的激发只是一个引子，关键还需解决学生物理学习的困惑点.学生所纠结和困惑的问题，都是学习中的“困惑点”，每一个“困惑点”的突破都意味着科学思维的发展.

（一）从“兴趣点”中提炼出“困惑点”

还以上述光的全反射教学为例.在兴趣点激发之后，接下来的工作就是确定困惑点.如以“光的折射定律还能用吗”为“困惑点”.然后对困惑点进行理论分析与实验验证.引导学生从理论上进行分析.①由得sinθ1＞sinθ2，θ1＞θ2，即光从玻璃斜射入空气中时，折射角θ1大于入射角θ2.②光从玻璃斜射入空气中时，由n 为一定值，可知：如入射角θ2增大，则折射角θ1也跟着增大.③当入射角 θ2增大到某一值（小于60°）时，折射角就已达到90°.再用实验来验证.利用激光演示仪，让激光射到半圆形玻璃砖上，使光从玻璃射入空气中的入射角由小增大，发现入射角增大到某一小于60°的角度时，折射光线刚好消失.入射角为60°时，已无折射光线，因此光的折射定律是正确的，只不过没有了折射光线，求解折射角大小也就失去了意义.原有问题只是一个假问题而已.

（二）在科学探究中增添“困惑点”

人类对物理概念、物理规律的认识过程并非是一帆风顺的，而是曲曲折折的.在物理教学中，需要设置情境，让学生经历人类认识物理概念、规律的“困惑点”.目的是发展学生的科学探究能力、科学思维和科学态度.

案例：光的折射定律的发现.

实验演示：光从空气斜射入玻璃，测出小角度范围内的入射角与折射角如表1所示.然后让学生寻找小角度入射角（5°～30°）与折射角的关系，学生自然想到直接找两者的比值关系.发现的值接近1.53.看来，光从空气斜射入玻璃时，折射角与入射角成正比关系.继续增大入射角，记录入射角（40°～80°）所对应的折射角大小，求出的值.学生发现在入射角较大时的值不再与入射角较小时的值相近.说明，光从空气斜射入玻璃，入射角较大时，折射角与入射角不再成正比关系.与学生原先的学习经验发生了矛盾.这就是教师在教学中设置的一个“困惑点”.

表1 寻找入射角与折射角的关系

教师引导学生跳出简单的比值方法，采用其他数学方法如求三角函数值再相比的方法来寻找光的折射规律.学生通过计算，发现的值在入射角较小、较大时都是一个定值.说明，光从空气斜射入玻璃时，入射角的正弦值与折射角的正弦值成正比关系.

学生的科学思维，就在感受困惑点、突破困惑点中得到发展.这样的经历是非常宝贵的，它是学生发展物理素养不可或缺的重要途径.

三、关注学生的“隐性点”

关注学生的“隐性点”包括两个方面，一是关注学生心中隐藏的错误观点；二是关注学生没有看到的隐蔽之处.暴露学生内心隐藏的错误观点，才能使教学做到对症下药.点破学生没有看到的隐蔽之处，才能使学生学到的东西能够融会贯通，自成一体.关注学生“隐性点”的具体策略主要有两个.

（一）挖掘错误的“隐性点”

学生的错误观念常常隐藏在他们的内心深处.教师在教学中，需要关注学生错误的“隐性点”.教师设置情境，鼓励学生提出问题，目的是暴露学生的“隐性问题”.

例如，电容概念“隐性点”的挖掘.

情境：教师出示超级电容器的图片，如图1所示.

图1

提问1：从这个图片上，你能获得哪些信息？

学生容易说出：2.7V，3000F，电容器有正、负极.

提问2：有了这些信息，你能得出哪些相关的结论？

学生可能会说出：①电容器的额定电压是2.7V；②电容器的击穿电压是2.7V；③电容器的电容是3000F；④电容器充满电时，电容器所带的电荷量是8.1×103C；⑤电容器充电时，左端与电源的正极相接，右端与电源的负极相接，不能接错.根据说法①、②，教师需要组织学生讨论电容器上所标电压值的含义.

提问3：根据这些信息，你还能提出哪些问题？

有学生提出：电容器两端的电压是2.7V时，电容器的电容是3000F.这一问题暴露了很多学生心中的想法，需要进一步讨论.教师可以追问：电容器不带电时，电容器的电容是多少？然后组织学生讨论电容大小的决定因素.

通过这种借助物理情境，组织学生讨论开放性的物理问题，能很好地暴露学生概念学习中的“隐性”错误，巩固学生所学的概念、规律.学生在“获取信息——辨析疑难——提出问题——讨论总结”中，发展了科学思维，形成了物理观念.

（二）点破无视的“隐性点”

由于思维定势的影响，大多数学生对一些物理问题会熟视无睹，看不到这些物理问题中隐藏的本质内容.这时，需教师点破他们所无视的“隐性点”.

案例：重力做功规律的教学，如图2所示.

图2

情境1：小球从A点沿竖直方向下落到B点，下落高度为h，求重力所做的功.

情境2：小球从A点沿倾斜直线向下运动到B点，下落高度为h，求重力所做的功.

情境3：小球从A点沿曲线路径向下运动到B点，下落高度为h，求重力所做的功.

对于情境1：学生认为，重力方向与位移方向一致，重力做功为WG=mgh.

对于情境2：学生认为，重力方向与位移方向夹角为θ，重力做功为WG=mglcosθ=mgh.

对于情境3：大部分学生都提出用微元法，将曲线分割成很多段微小的直线段，每一小段中重力做功等同于情境2中的情况，做功为ΔWG=mgΔh，则全过程中重力 做 功为 WG=mgΔh1+mgΔh2+mgΔh3+…即WG=mgh.

教师表示肯定的态度.但学生没有看到一个更为本质的问题：实际上，由于重力是恒力的缘故，在上述三种情境中，均可以用恒力做功的方法来求解.重力所做的功都等于重力与重力方向上位移大小的乘积.因此，教师做进一步的提问：对于情境3中重力做功的问题，还有更简洁的求解方法吗？能否从更为一般的角度来求解.

个别学生提出：由于重力是一个恒力，物体从A点到B点的过程中，物体沿重力方向通过的位移是h，根据恒力做功特点可以推知，重力所做的功就是重力与重力方向上位移大小的乘积，即WG=mgh.

教师给予充分的肯定，继续点破：从上述三种情境中看，我们可以发现重力做功有什么特点？

至此，学生能够说出，重力做功与路径无关，而取决于物体的始末位置.

四、结语

总之，在高中物理教学中，教师要关注学生的“三个点”，即关注学生的“兴趣点”、关注学生的“困惑点”和关注学生的“隐性点”.值得注意的是：第一，它的提出并非空穴来风，而是立足于“以学习者为中心”教学观基础上所提出的教学策略；第二，实践表明，能有效地提升学生的物理核心素养；第三，发展学生的物理素养，要从关注学生的学习过程开始，关注学生的学习有多种答案，本文所说的仅是其中一种比较理想的答案.