浅议新课程视域下的高中物理与大学物理衔接教学

艾静 熊建文

摘   要：在新课程改革背景下，从培养学生物理核心素养的视角出发，重新审视高中物理与大学物理教学衔接的相关问题，明确基于物理核心素养培养的视角进行衔接教学研究的价值，浅议衔接教学的方法与路径，以及衔接教学实践中需要注意的问题。基于差距比较和多路径整合的方法对衔接教学路径进行尝试性探索研究，为衔接教学研究提供新的思路。

关键词：新课程改革;衔接教学;物理核心素养;整合

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2021）2-0015-5

已有的高中物理与大学物理衔接教学研究，大多基于双基或三维目标进行探索研究。在当前的教学实际中仍以知识或技能作为衔接教学的核心，且更多的是将衔接教学视为辅助应试的工具，弱化或忽视了衔接教学的其他教育属性或价值，使得衔接教学的价值未能得到合理的开发与利用。新课程改革背景下，必须重新审视衔接教学，基于物理核心素养培养的阶段性与承继性，理清高中物理与大学物理衔接教学研究的价值、路径、方法等问题。

1    新课程背景下衔接教学研究的价值

《普通高中物理课程标准（2017年版）》[1]对

课程性质的阐述清晰地指出了物理教育的功能定位，其内涵不仅仅指向高中物理教育，也体现了对物理教育延伸价值开发的思考。物理核心素养的培养具有阶段性、承继性等特征，这使得物理核心素养的培养成为链接与贯穿各学段的内在主线。

1.1    衔接教学研究利于课程目标的实现

物理课程目标正由培养学生“三维目标”[2]向培养“物理核心素养”[1，3]转变。从中学物理知识、能力、素养到大学物理知识、能力、素养的培养与延伸发展，是物理学科在促进学生终身学习能力形成的延伸价值的重要表现，也体现出高中物理与大学物理在育人目标上的内在一致性。

1.2    衔接教学研究促进教师专业能力发展

高中物理教师在师范教育阶段均接受了大学物理教育。但在长期高中物理教学实践中，大多教师弱化了对大学物理知识的应用，使其物理知识体系逐步弱化、窄化，这一问题严重束缚教师自身专业发展。对仅能以高中物理知识进行教学的物理教师，由于知识受限，导致其对课程育人目标、实现方法与路径等理解不深刻，甚至较为片面。衔接教学研究的开展能促进教师自身专业知识体系的重新建构，能使教师在教学中对于课程理解更透彻、对涉及到方法或原理的应用更灵活、思维更具有发散性与变通性，对课程育人本质的理解更深刻，是实现教师自身专业能力提升的一條有效途径。

1.3    衔接教学研究提升学生个体素养增益空间

衔接教学研究能有效扩大学生个体素养提升空间，弥合高中物理与大学物理的间隙。高中阶段的教育在当前存在着较为明显的“应试化”倾向，表现为对知识的掌握或建构并不完全基于深度理解，大多学生对所学知识似懂非懂，思维的严谨性、灵活性不够，忽视物理学科的内在文化与价值观念等。学生所经历的高中物理学习过程与其对物理学科预期的“有趣”“严谨”“应用性强”等认识产生较大偏差。上述诸多因素导致学

生在物理学习过程中学习效率低下，学习兴趣下降，学习能力和素养等培养难以达到预期目标，

严重影响学生高中阶段物理学业的发展。高中阶段的应试化学习或思维方式等也会阻碍学生在大学阶段的学习，表现为自主学习能力差，学习兴趣低下，批判性思维、创造性思维等缺失，对大学实践创新型人才培养目标的实现造成较大阻碍。高中阶段的衔接教学研究，以衔接的理念整合学生的知识体系，从更高的视角审视物理知识的建构与应用，扩大了学生自身素养提升的空间，使其学习能力得到延续性发展，利于终身学习能力的提高。

2    衔接教学研究的具体方法与路径

以往对中学到大学物理衔接的研究比较模糊，大多停留在具体而繁杂的知识点上的衔接，少有较为具体的方法或路径研究，大多是凭借教师的专业知识。新课程标准对课程目标的界定为研究衔接教学提供了新的思路，可从物理核心素养的四个维度出发，对比中学物理与大学物理的差距，寻找衔接教学的平衡点。物理核心素养的四个要素在高中与大学间的培养目标、方式等的差距为衔接教学研究提供了四条具体路径，将四条路径进行整合则构成了衔接教学的整体研究路径。

2.1    从物理观念的差距比较寻找衔接教学路径

物理观念能整合物理课程知识体系中繁杂的知识点。首先寻找高中物理与大学物理课程中所涉及到的相同物理观念，进而深入分析两者在观念形成过程中所涉及到的核心知识、建构方法等差距，反思高中物理与大学物理在知识与方法的承继上是否存在不连贯，思考如何通过衔接教学填补，保障物理观念形成的系统性和承继性。

高中与大学物理课程主要是以力、热、光、电、原知识模块为基础，依据知识逻辑与学生心理发展两条逻辑主线编写教材，使知识紧密关联，便于进行认知性学习与建构。《普通高中物理课程标准（2017年版）》[1]对物理观念进行了界定，将高中阶段的物理知识进一步精简为物质观、运动与相互作用观、能量观，是对知识的深层认知与连续性建构。模块知识之间深层次的联系可以通过大观念进行整合，整合过程一方面能使学生从更高、更广阔的视野认识物理本质，同时也能激发其深入探究的积极性，成为衔接教学挖掘观念教学的衔接点。力学模块多为宏观物体在运动过程中通过力产生相互作用，关系到力的作用效果，如力对时间的累积效果或力对空间的累积效果等。电磁学中包含了宏观物体或微观物质在相互作用中运动或能量的分析，热、光、原从微观的角度分析物质的运动与相互作用、能量等问题。因此，高中阶段的物理观念整合了力、热、光、电、原等高中物理知识体系。大学物理仍以五个知识模块为基础，因此可以认为大学物理知识整体也是围绕上述三个核心物理观念进行建构，只是在建构的方式、建构的深度或广度上不同。

以力学部分在围绕三个核心观念建构知识时存在的差距为例，主要表现为：

（1）观念建构过程中所涵盖的知识范围不同。如力学部分，大学物理与中学物理的教学重点都集中在三大守恒定律和牛顿运动定律，但中学物理以质点平动研究为主，大学力学加入刚体转动的研究;中学物理以恒力作用下的动力学问题研究为主，大学力学深入研究变力作用;中学力学以质点等理想化模型为主，大学力学模型更丰富（刚体）;中学物理以一维问题为主，大学物理主要研究二维或多维问题。

（2）观念所涵盖的知识建构顺序有差异。如力学中探究物体运动与相互作用时，在牛顿第二定律的建构上存在差距，中学主要由控制变量法设计探究实验，通过合力与质量对加速度的影响分析，归纳出牛顿第二定律，且在进行牛顿第二定律教学之后才学习动量;但大学物理中则先定义动量，通过推导合力与动量的变化率的关系得出牛顿第二定律[4]。因此，中学以牛顿第二定律为先，动量为后，而大学以动量为先，牛顿第二定律为后。不同的知识建构顺序是基于怎样的考量、又有怎样不同的素养培养价值等都是值得深入思考的问题。

（3）观念建构过程中所运用的方法不同。在中学，对牛顿第二定律的建构较为注重实验的验证，大学则更为注重理论的推导，且推导运用到微分，对学生运用数学工具的能力要求也不同。不同的建构方法体现了不同阶段对学生科学素养培养侧重点的差异，对学生个体发展有不同的价值。

物理观念统领下的教学强调从更高、更系统的视角看待物理课程[5]，但在现阶段对于物理考生而言，其学习能力存在较大差距，并非所有考生都适用于直接从物理观念的角度开展高中物理教学。对于部分基础薄弱的学生而言，模块化的教学更利于其知识建构，以物理观念统领物理教学需要学生具备较为扎实的知识基础和较高的学习能力。因此，探索在衔接教学中运用物理观念统领衔接教学研究具有一定的实践价值和可操作性，特别是对实施分层教学具有重要的意义。部分观念的完整建构（如能量观念），具有学科交叉特征，在衔接教学中通过对学科观念的深入理解，实现高中与大学知识间纵向衔接的同时，也能开展各学科间的横向衔接。这相较于各学科独立知识体系教学，对促进个体形成系统的科学知识体系具有不可比拟的作用，对学生学科素养培养具有更大的潜在价值。

2.2    从科学思维培养的差距挖掘衔接教学路径

科学思维包括了在调查、实验、证据评估、推断和思辨等过程中的一切思维技能[6]。高中物理课程标准中将科学思维的培养作为物理核心素养要素，但在高中实际教学中，对学生科学思维的培养力度存在明显不足，与对大学新生入学所需达到的科学思维目标存在较大差距。高中与大学物理科学思维培养的差距主要表现在培养的侧重点与培养水平上的差距，其差距分析形成了不同的衔接教学路径，包括：

（1）重视批判思維与实际问题解决能力培养的衔接教学。高中物理教学注重对逻辑思维能力的培养，对批判思维培养不足;重视对去情境化问题[7]的习得，对实际问题解决能力培养不足。如在下面列举的实际问题研究性学习的测评中发现，部分高中学生不能判断真伪，只有少量学生能写出论证方案。

题目1：长久以来，很多人相信从摩天大楼上落下的一枚硬币，如果击中一个人的头部会要了这个人的命。但有科学家最近进行的一项研究表明，这种说法只是一个谣言，毫无科学根据，城市里的人可以放心大胆地在摩天大楼下方穿行。你认为这是一个谣言吗？如果落下的是一支圆珠笔呢？写出你的观点并加以论证。

题目1的设计主要指向“模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新”等科学素养的较高水平的培养，对于导引学生注重批判性思维和实际问题解决能力具有较好的作用。

（2）重视对学生高阶思维能力培养的衔接教学。高中物理教学虽提倡注重对学生逻辑思维能力的培养，但大多教学对逻辑思维的培养停留在较为浅层“复制逻辑推理及简单应用”的阶段。其主要表现在对认知过程中的思维培养主要以低阶认知阶段（认识、理解、应用）的思维培养为主，对高阶思维（分析、综合、评价）的培养存在明显不足。大学物理对自主学习能力的要求较高，在深化逻辑思维能力培养的同时，应以高阶思维能力的培养为重点。因此，衔接教学研究中应积极思考如何提高学生的高阶思维能力，反思建构高中与大学物理在高阶思维培养路径上的衔接，例如科学思维中模型建构思维的培养，题目2选自北京2020年普通高中学业水平等级性考试物理科第14题，体现了对衔接教学的需求，特别是科学思维中模型建构的培养需求。

题目2：在无风的环境里，某人在高处释放静止的篮球，篮球竖直下落;如果先让篮球以一定的角速度绕过球心的水平轴转动（如图1）再释放，则篮球在向下掉落过程中偏离竖直方向做曲线运动。其原因是，转动的篮球在运动过程中除受重力外，还受到空气施加的阻力f1和偏转力f2。这两个力与篮球速度v的关系大致为：f1=k1v2，方向与篮球运动方向相反;f2=k2v，方向与篮球运动方向垂直。下列说法正确的是（    ）

A.k1、k2是与篮球转动角速度无关的常量

B.篮球可回到原高度且角速度与释放时的角速度相同

C.人站得足够高，落地前篮球有可能向上运动

D.释放条件合适，篮球有可能在空中持续一段水平直线运动

题目2答案为C选项。此题选取实际生活情境为背景，其情境在其他涉及球类的运动中较为普遍，例如足球中的香蕉球、电梯球等，以及乒乓球中各类旋转球技法[8]。该题可运用运动的分解、牛顿运动定律、圆周运动、能量转换与守恒等知识，通过科学推理、建构模型、科学论证、质疑等科学思维方法解决。题中提供了空气阻力和偏转力的大小、方向等信息，其中篮球下落中的偏转力本质是由于马格努斯效应所产生的横向力，从物理现象的本质看，其涉及到大学物理的知识，体现了马格努斯效应对旋转物体运动轨迹带来的影响。偏转力可从伯努利原理出发进行解释并推导其具体形式，为F=cρωr3v，与物体转速、相对流体的速度以及物体体积成正比，k2是与角速度直接相关的量，受角速度变化的影响。上述大学物理知识对分析A、B选项具有一定的积极作用，从题目的本质看，其考查所涉及的科学思维，特别是建构的平动+转动的运动模型是对学生较高认知层次的要求，体现了科学思维培养在中学与大学教学衔接上的发展需求。以科学思维维度水平分析，按照《普通高中物理课程标准（2017