核心问题推进高中物理核心素养形成的研究

卢盛君

摘要：

核心问题是指具有一定综合性、探究性和包容性的原始物理问题。核心问题来源于真实情境，并且贴近结合了教学需要。在高中物理教学中应用核心问题是发展学生核心素养的一种有效策略。本文将核心问题分为理论推导型、实验操作型和创新设计型三大类，并结合实例分别进行了探讨。

关键词：核心问题  高中物理  核心素养  发展策略

在高中物理课堂教学中，教师会提出许多问题，但是这些问题一般是针对记忆性内容或者解题技巧的。由于这些问题和真实情境下的物理相去甚远，因而它们对培养学生的核心素养效果不佳。为了有效地培养学生的核心素养，需要设计针对性更强的核心问题。

一、核心问题的概念及来源

1.核心问题的概念

核心问题是具有一定综合性、探究性和包容性的原始物理问题，其从原始问题中来，但是又进行了必要的教学处理，更加贴合高中物理教学需要。核心问题中的综合性是指其涉及的物理知识较为广泛，不是仅仅针对单一的物理知识;核心问题中的探究性是指其答案不显而易见，需要经过一番思考、分析，甚至试验才可以获得;核心问题中的包容性是指其适合所有水平的学生来解答，而不是针对少数物理能力较强的学生。核心问题以其优良的教育特性将核心素养的培养融入其中，学生在解决核心问题的过程中可以逐步形成高中物理核心素养。

2.核心问题的来源

核心问题主要来源于实际生产和生活，也有一些来源于物理学史或者物理前沿。在高中物理教学中所应用的核心问题，主要从教师对生活和生产的观察，以及对物理学相关资料的阅读中获取。一个高质量的核心问题应该是和教学内容密切相关，具有生动背景和一定复杂度的。和教学内容密切相关的核心问题适用于物理教学，能够使学生通过对核心问题的探究，完成物理知识的学习;具有生动背景的核心问题能够引起学生的认知冲突，促使学生主动进入问题探究;具有一定复杂度的核心问题可以给学生提供更多的探究机会，让学生沉浸其中，体验更多物理知识形成的过程。为了设计出高质量的核心问题，教师应该不断地收集和整理相关的资源，并对这些资源进行必要的教学处理，以适应教学需要。

二、核心问题推进高中物理核心素养形成的实践

目前，高中物理课堂教学在积极地培养学生的核心素养。在这一背景下，教师可以在课堂教学中应用核心问题。核心问题的应用必将使物理课堂教学发生许多有益的革新。

1.理论推导型核心问题的应用

理论推导型核心问题是指采用理论推导的方式来解决的一类核心问题。物理学研究的目标是建立一整套普适的理论体系。理论推导过程中会涉及许多物理思想方法和思维方法的应用。学生在理论推导中还要借助于一些数学工具。可以看出，理论推导型核心问题可以促进学生以逻辑思维为中心的思维能力的发展，并能够让学生体悟到众多物理思想方法的本质。在高中物理教学中，教师可以根据教学内容选取合适的理论推导型问题，并引导学生采用逻辑推导的方式来解决。

比如，进行电源最大输出功率教学时，本节教学内容涉及数学推导和分析的过程，应用理论推导型核心问题比较适合。首先，教师提出几个问题。问题1：在一个电路中，外电阻变化如何影响输出功率？问题2：如何才可以得到最大的输出功率？对于第一个问题，学生运用功率计算公式时发现：电阻变大，电流会减小，无法判断是不是负载电阻越大，功率越大。对于第二个问题，学生需要进行复杂的理论推导过程。教师可以给予学生足够时间，并且允许学生进行讨论。学生在推导过程中应用数学求极值的方法得出了答案。接着，教师再提出一些针对性问题，让学生验证刚刚通过理论推导所得到的结论。在本次教学过程中，教师提出了理论推导型核心问题，学生在解决核心问题的时候借助于大量逻辑思维方式，并结合了数学求极值的方法。学生通过理论推导体验知道了物理问题的结论并不是凭借感觉就可以得到的，而是需要经过严密的逻辑推理。在许多时候，使用数学方法可以揭示物理现象的本质。在本次教学中，学生的物理思想、科学品质等相关的高中物理核心素养元素都得到了一定程度的训练。

2.实验操作型核心问题的应用

任何理论都离不开实验的验证。实验既是一种探究方式，也是一种建构方式。实验操作型核心问题可以引导学生设计实验、实施探究，以提升核心素养。实验操作型核心问题的设计最好具有较大的包容性，允许学生使用多种方法展示实验探究。在应用实验操作型核心问题中，教师应该积极地帮助学生准备各种实验器材。如果有可能，则尽量利用生活中常見的物品来做实验。

比如，在研究平抛运动时，教师可以应用实验操作型核心问题。理论分析在平抛运动教学中占据主体地位，但是理论分析所得结果难以让学生信服。如果教师采用实验操作型的核心问题引导学生探究，则可以有效地解决这个问题。在教学中教师提出问题：“我们通过理论推导，已经得到了平抛运动的性质，并将其进行了分解。那么你们能不能设计一个实验来验证理论，分析所得结果的正确性呢？”许多学生提出了采用频闪照片记录平抛运动过程的方法来展开研究。教师提供频闪照片的拍摄装置。通过拍摄，学生得到了物体做平抛运动的照片。接着，学生结合匀速运动和匀变速运动的规律对照片进行分析，他们清晰地得到了最终的结论。在本次教学中，教师提出实验操作型核心问题。学生通过实验操作进行了探究，验证了理论分析的结论。实验设计和操作有利于培养学生的探究能力，解决实验过程中出现的困难和处理实验数据，可以培养学生的科学精神。通过本次教学，学生多方面的能力得以发展，促进了核心素养的发展。

3.创新设计型核心问题的应用

创新设计型问题是以激发创意、设计实用作品为核心所提出的一些问题。创造能力对学生的发展有极其重要的作用。随着我国经济发展的转型，社会对创新人才的需求越来越多，而基础教育对创新人才的培养明显不能够适应这种要求。高中物理核心素养中的科学思维是和创新密不可分的，如果能够通过创新设计型核心问题来培养学生的创新能力，发展学生的核心素养，则可以解决此困境。

比如，进行传感器教学时，教师可以提出这样的创新设计型核心问题：“在夏天，常常会出现暴雨。如果我们将衣服、被子晒在外面，可能会被突然来临的暴雨淋湿。那么，我们能不能利用传感器设计一个自动收衣服的衣架呢？”学生先分析问题中的实际情境，抓住下暴雨时乌云大作、没有阳光的特点，认为可以使用光传感器、电动机、传动装置等制作衣架。如果要下暴雨了，光传感器会发出信号，启动电动机，电动机带动传动装置收回外面的衣服;如果太阳出来了，光传感器会发出信号，启动电动机，将衣架伸出室外。学生在解决这个创新设计型核心问题时，除了要用到所学的有关传感器的知识，还运用了其他多种思维形式和探究方式，这些都是有利于核心素养形成的行为。在本次教学中，创新设计型问题较好地得以实施。学生的思考、讨论、创意都在紧张而愉悦的氛围下进行，他们最终完成了作品的设计。他们可能在课外将设计的作品变为现实，这将会进一步激发学生学习的热情。

综上所述，核心问题中融合了众多探究因素，在探究核心问题答案的过程中需要用到科学的思维方式、实验探究形式，这些都可以促进学生各种物理观念的形成。同时，在探究过程中，学生的科学意识、社会责任等都会得到一定程度的发展。可以相信，在未来的高中物理教学中，核心问题将会得到越来越多的应用。

参考文献：

[1]陈丽珊， 陈海. 基于高中物理学科核心素养的物理教学探究[J]. 基础教育研究， 2016（20）：78.

[2]蒋华. 基于高中物理实验教学的学科核心素养培育探讨[J]. 物理教学探讨， 2017（4）.

责任编辑：丁 蔚