学情·活动·实验：培育高中生物理核心素养三要素①

■ 刘国升

一、提出问题

作为一名物理老师，在教学过程中，我常会遇到这样的情况：一个物理问题貌似简单，讲解起来却倍感困难，让学生理解和掌握更是难于登天。我思考良久，终于找到原因：我们的物理课堂往往只是就题论题、就知识而讲知识，忽视了学生物理核心素养的培养。这就有可能导致学生出现一系列问题。比如，没有建立完整的物理观念，思维不严谨，自主探究能力弱等。学生难以很好地理解和掌握物理知识，无法有效地正确解答物理问题。周而复始，形成恶性循环，严重影响学生的素养发展。因此我认为，要改变目前这种不良状况，教师就必须调整一下教学。

二、高中物理核心素养的内涵及其培育策略

（一）物理观念的建立：从具体学情出发

物理观念是指学生在理解的基础上对物理的概括性认识，并能主动地运用物理思想、方法，认识事物和处理问题。

培养学生物理观念的教学，要考虑的重要因素是学生已有的物理观念及其水平。所以我们要关注的是学生的现观念与原观念是否有“冲突”；现观念是否可以在原观念上进行延伸。如果学生能将二者很好地进行融合、延伸，那就可以将物理知识串成串，联成网，形成完整的物理观念。

第一，利用“冲突点”。学生进入高中接触的第一个物理观点就是运动观点，也是学生遇到的第一个难点。因为学生在初中和高中阶段接触的第一个运动类型就是匀速直线运动，所以当他在极短时间内接触到第二种运动形式即匀变速直线运动时，就会产生知识的混淆和头脑的糊涂。此时，老师可以通过视频材料让学生看清楚这两种运动的不同，引导学生抓住这两种运动的“冲突点”。第一，匀速直线运动速度不变，匀变速直线运动速度改变。第二，“匀”的理解，匀即不变。匀速即速度不变，匀变速即速度的变化不变。第三，对“力”的分析，匀速直线运动的合外力为零，匀变速直线运动有合外力且不变。如果学生清晰地抓住这几个“冲突点”，就会加深对这两种运动方式的理解，从而厘清概念，避免混淆。

第二，铺设“拓展通道”。这是对原有的观念加以拓宽和深化，即在前观念与新观念之间铺设一条“拓展通道”。铺设这样一条通道通常得有以下几个步骤：第一，创设问题情境，暴露学生的前观念；第二，继续创设学生通过直觉就容易进入相近的问题情境；第三，引导学生自主进行相关观念的类比，寻求新观念与旧观念之间的整合点；第四，教师帮助学生完成物理观念的发展和拓宽。例如，在进行“电场力做功和电势能转化的关系”的教学时，可以借助类比的方法。因为此前学生已掌握了“功是能量转化的量度及重力做功与重力势能转化关系”等观点，故而在教学中，教师可以让学生研究“升降机中的物体在升降过程中重力做功与重力势能转化的关系”。实践表明，借用类比是发展和拓宽学生物理观念的有效“通道”，它能使学生的认知在原有的基础上得到与科学观念相一致的发展。

（二）科学思维的培育：借助多元活动

第一，理论联系实际，发展抽象思维。高中学生的思维活动正处在由形象思维向抽象思维过渡的时期，我们一定要抓住这个机遇。高中物理学中的概念、定理和规律都是以具体的材料和生动的生活现象为基础的，没有形象思维的辅助，抽象思维就不易进行。所以，在物理教学中，一方面，我们可以利用这些材料、现象制作直观的PPT或视频，理论联系实际，把形象思维和抽象思维结合起来，从而去培养学生的抽象思维能力。另一方面，我们也可以通过实验，把形象思维和抽象思维融于一炉，促使想象能力的发展。此外，高中物理模型是形象思维和抽象思维相互渗透的产物，我们可以在平时教学中构建物理理想模型，来拓展教材内存在的想象因素，培养学生的想象力，从而进一步引导学生明白：很多伟大的发现就是在这种“实验+推理+模型”的模式中问世的。

第二，创设教学情境，培养创新思维。一是设计生活情境，引导学生思考。教师可以联系生活中的常见现象，以设问或者场景的形式，设计课堂导入情境，既引人入胜，又充分体现“物理从生活中来，到生活中去”的思想。例如：生活中的匀速圆周运动，从杂技演员在一个椭圆轨道中骑着摩托车自由高空行驶；水流星实验，水不会流出来；火车拐弯必须以规定的速度行驶；汽车过拱形桥不易速度过快；汽车拐弯速度不能太快，等等。这样用身边的物理情境去设疑，会达到一石激起千层浪的效果，刺激学生积极思考和创新思维。

二是创设问题情境，体验探究快乐。问题意识、问题能力是创新意识、创新能力的前提。有了问题，才会思考；有了思考，才有解决问题的方法，才有独立思考的可能。因此，课堂教学要尽可能多地给学生多点思考问题的时间，让学生充分思考，若能创设相近的问题情境，更能点燃学生的创新思维火花。例如，在讲解斜面上的物体时，我们可以创设这样的物理环境：（1）斜面上物体，处于静止状态；（2）斜面上的物体处于匀速直线运动；（3）斜面上物体加速下滑；（4）物体和斜面具有相同的加速度，等等。这些问题情境的创设，引发了学生的兴趣。学生在交流探讨中活跃了思维，寻求到了正确答案，体验到了快乐。

三是一题多解，快乐驱动思维。很多常规的问题，我们稍稍改动就可以让学生眼前一亮，激发学生的创新和设计的热情。例如，在验证动量守恒定律的实验中，教材本身就给了集中探究实验的方法，根据动量守恒定律的内容，需要求质量、速度。教师问：“如何求物体运动的速度？请根据自己学过的知识来进行思考。”于是，学生以小组为单位展开了讨论。最后，学生的展示真的让人惊艳。一题多解，让学生在思考中解决了问题，在寻求不同解法中获得成功的惊喜，不断诱发快乐，并变成学生强大的学习动力。

第三，总结与反思，注重建构思维。传统的教学小结是针对具体性知识进行的，观念构建导向的做法是：首先，为学生搭建体验、评价、交流的平台，提供概括反思的方向和线索。如：引导学生反思对核心概念理解得如何，解决问题的思路和方法是怎样的，对基本理解的认识有哪些提升，和相关相近知识有何联系，等等。其次，及时恰当地评价学生在学习活动中的表现，不断调整和优化学习策略。再次，通过课后习题和访谈等途径获取学生观念建构的有关信息，并以此为依据帮助学生进一步修正、完善、丰富观念体系。

（三）自主探究能力的提升：搭建实验平台

培养学生的科学探究能力，主要包括培养学生提出问题能力、猜想和假设的能力、获取和处理信息的能力、设计和进行实验的能力、得出和分析结论的能力、对实验过程和结果进行评估和反思的能力。可见，培养学生的实验探究能力教师要兼顾的方方面面太多。所以我们老师要利用演示实验、学生实验、课后小实验的机会，认真去设计课堂教学过程，每节课不可能面面俱到，只能侧重其中1-2个能力的培养。比如 “牛顿第二定律”教学。在教师的适当引导下，学生猜想物体的加速度与所受的外力及物体的质量有关，并且外力越大，加速度越大；质量越大，加速度越小。如何研究它们之间具体的数值关系呢？这就是本实验的关键点。我想通过本次实验培养学生分析信息能力和实验设计能力，所以在接下来的环节，我就交给学生去设实验思路。学生通过讨论分析得出实验必须使用控制变量法，于是先确定m不变，研究a与f的关系；再确定f不变，研究a与m的关系，实验需要测量不同情况下物体的加速度。然后再按这个思路，再去设计实验方案以及选择所需要的器材，最后得出牛顿第二定律。所以老师想通过课堂培养学生的什么能力,就要有目的地在实验课的某些环节放手给学生，留给他们足够的时间和空间，供他们去充分发挥自己的想象力和创造力。我相信，他们一定会给我们带来不一样的惊喜。

三、成效与反思

通过一个阶段的探索，我的教学思想和方法均发生了转变，关注方向也发生了转变，即突破传统的知识视野、课堂视野，变教学视角为教育视角，从关注课时教学转向单元教学、学期教学，从关注知识点到知识网络的构建，从关注知识点的落实转向到素养的养成，从关注“教什么”转向到关注“学生学会了什么”。既为学生打下坚实的知识和技能基础，又培养了他们的思维能力，更要培养了他们强烈的学习兴趣，促进了学生素养不断进阶、提升。但也存在一些问题，需要进一步探讨解决，尤其是如何对待学生差异的问题，是最尖锐、最亟待解决的。“千淘万漉虽辛苦，吹尽黄沙始到金。”培养学生物理核心素养的路，虽漫长且不乏艰辛，我定会不忘初心，砥砺前行，且行且思，且思且行，行稳致远……