高中物理教学中核心素养的构建与情境问题设计研究

陆 舜

(广西南宁市第二中学,广西 南宁 530029)

核心素养作为21世纪教育的核心目标之一,已经引起了广泛关注.然而,在实际教学中,如何构建学生的核心素养,尤其是在物理教学中,仍然面临挑战.因此,本研究旨在探讨在高中物理教学中构建核心素养的策略,并提出一种基于情境问题设计的研究方法.

1 核心素养的内涵

学生具备批判性思维能力,能够理性地分析、评估和解决问题.在物理学中,这意味着学生能够审视和质疑物理理论、观念和实验结果,提出有力的反驳或者改进意见.学生具备创造性思维能力,能够提出新颖的观点、想法或解决问题的方法.在物理学中,这意味着学生能够独立地发现问题、提出假设,并通过实验或推理得出创造性的结论.学生具备合作性思维能力,能够有效地与他人合作,共同完成任务或解决问题.在物理学中,这意味着学生能够与同学合作进行实验、讨论物理问题,并共同探讨解决方法[1].学生具备交流合作能力,能够与他人建立良好的人际关系,尊重他人的观点,并且能够在团队中协调合作.在物理学中,这意味着学生能够尊重实验伙伴的意见,与他们进行有效的沟通,形成共识,共同完成实验任务.

2 情境问题设计的理论依据

情境问题设计是一种富有创意的教学方法,它通过将学科知识嵌入到真实生活场景或具体情境中,将抽象的学科知识与学生日常生活紧密相连.这种联系不仅帮助学生更容易理解和接受所学内容,还激发了他们对学科的浓厚兴趣,同时也增强了学习的实用性,使抽象的知识变得具体而有趣.

2.1 情境问题设计的核心在于问题的提出与解决

通过引入真实的问题,学生被激发去主动寻找答案,这种主动性的学习过程极大地激发了他们的学习兴趣和动力.在解决问题的过程中,学生不仅需要运用已学知识进行思考、分析和实践,还需要发挥创造性,寻找不同的解决方案.这种学习方式培养了学生的实际问题解决能力,使他们具备了独立思考和创新的能力.通过自主探究和合作解决问题,学生不再是被动地接受知识,而是成为了积极参与的学习者,形成了自主学习的习惯.

情境问题设计能够深入学生的实际生活,使学习变得更加生动、贴近生活.学生在解决真实问题的过程中,亲身体验到问题的复杂性和挑战性,因此更愿意去学习相关知识,以便更好地理解和解决问题[2].这种学习方式不仅仅是为了考试,更是为了解决现实中的问题,因此学生的学习动机得到了显著提高.他们变得更加主动,积极参与到学习中,希望通过学习获得解决问题的能力.这样的学习体验激发了他们对知识的渴望,使他们愿意主动投入学习中,从而取得更好的学习效果.

2.2 情境问题设计的关键在于培养学生在实际问题中运用所学知识的能力

通过面对和解决实际问题,学生不仅仅是知识的接受者,更是知识的应用者.他们不再局限于书本上的知识,而是能够将所学的理论知识应用到具体情境中,找出解决问题的方法.这种实践性的学习使学生更好地理解知识,并且在解决问题的过程中,他们的实际问题解决能力得到了锻炼和提高.他们学会了如何分析问题、提出假设、实施实验、收集数据、进行推理,最终得出解决问题的结论.这种能力培养不仅仅是学科知识的运用,更是一种综合性的素养,为他们将所学知识应用到现实生活中打下了坚实的基础,使他们具备更好的问题解决能力.

3 基于情境问题设计的核心素养构建策略

3.1 教师精选问题

在进行情境问题设计时,教师的首要任务是精心选择与学生日常生活紧密相关且具有现实意义的问题.这些问题应该贴近学生身边的事物,例如交通、环境、能源等方面的问题.选择这样的问题能够让学生从自身经验出发,更容易产生共鸣,引发他们的兴趣和好奇心[3].同时,这些问题还应该具备一定的知识挑战性,能够激发学生的思考和探究欲望.挑战性问题不仅能够拓宽学生的知识面,还能够引导他们深入思考,培养批判性思维和创造性思维.

3.2 教师将问题嵌入情境

一旦确定了问题,教师需要将问题巧妙地嵌入到具体的情境中,使学生能够在实际场景中进行深入探究.例如,如果问题涉及能源利用,可以设计一个模拟能源紧缺情况的场景,让学生在这个情境中进行实际探究和解决问题.情境的设置应当生动具体,通过引入角色扮演、真实场景模拟等方法,使学生仿佛置身其中,能够深刻体验问题的复杂性和紧迫性.这样的设计不仅可以增加学生的学习动力,还能够激发他们的学习兴趣.同时,生动具体的情境设置也能够帮助学生更好地理解问题,将抽象的知识与实际情境相结合,使学习更加直观和实用.通过情境问题的设计,学生将在真实的背景下运用所学知识,增强了解决问题的实际能力,为他们的综合素养和实际应用能力的培养奠定了坚实的基础.

3.3 学生解决实际问题

在情境问题设计中,学生需要充分运用所学的物理知识来解决实际问题.教师应该引导学生分析问题,确定问题中涉及的物理概念、规律和原理.通过系统性地分析,学生能够理清问题的关键点,找出解决问题的方向.接着,学生需要运用所学知识进行推理和实践,将抽象的物理理论应用到具体的情境中.这种运用知识解决问题的过程,不仅帮助学生巩固和加深对知识的理解,还培养了他们的问题解决能力.通过实际应用,学生能够更好地领会知识的实用性,提高问题分析和解决的能力,同时也培养了他们的创造性思维,使他们能够在面对新问题时更具灵活性和创新性.

3.4 小组讨论与合作

在情境问题设计中,鼓励学生进行小组讨论和合作是非常重要的.合作不仅能够促使学生分享彼此的思路,相互启发,产生更多创新性的解决方案,还能够加深他们对问题的理解.通过与同学合作,学生能够接触到不同的观点和解决方案,从而拓宽了他们的思维,提高了解决问题的多样性.此外,合作还培养了学生的团队合作能力,使他们学会在团队中发挥各自的优势,协作解决问题.同时,通过合作,学生还能够提高沟通能力,学会倾听他人意见、表达自己观点,增强了他们的社交技能,为未来的团队工作和社会交往打下了坚实的基础.综上所述,合作不仅能够提高问题解决的效果,还能够培养学生的团队协作和沟通能力,使他们在未来的学习和工作中更具竞争力.

3.5 教师角色转变

在学生进行情境问题解决的过程中,教师的角色不仅是知识的传授者,更是学习的引路人.及时的指导和反馈是确保学生学习进程顺利进行的关键.首先,及时的指导能够帮助学生更好地理解问题,提供正确的学习方向和方法.教师可以解答学生遇到的困难,澄清知识点,引导学生寻找问题的关键.其次,教师的反馈是学生成长的关键.教师应该详细指出学生解决问题中的优点,同时指出问题所在,提供改进的建议.通过教师的反馈,学生能够认识到自身的不足,引发他们对知识和问题解决的思考,促使他们进行自主学习和探究.持续的指导和反馈帮助学生更有针对性地改进他们的解决方案,提高问题解决的效果[4].这种自主学习和探究的过程不仅提高了学生的学术水平,更培养了他们独立思考和解决问题的能力,为未来的学习和职业生涯打下坚实的基础.

4 实证研究

案例:在高中物理力学课程中,学生学习了牛顿运动定律,特别是牛顿第二定律,即F=ma,其中F代表合外力,m代表物体的质量,a代表物体的加速度.要求学生解决以下问题:一个滑雪者在一个倾角为θ的雪坡上滑行.滑雪者的质量为m,他所受的重力为mg,其中g是重力加速度.他受到的空气阻力与速度的平方成正比,其系数为k,开始时,滑雪者在雪坡上以速度v加速下滑.学生需要计算在这种情况下滑雪者的加速度与时间的关系,以及最终他会达到什么速度.

应用牛顿第二定律,得出动力学方程

mgsinθ-kv2=ma.

通过分析动力学方程,可以找到速度与时间的关系和滑雪者的加速度随时间的变化,即速度逐渐增大,加速度逐渐减小.这有助于理解滑雪者如何逐渐加速,最终达到一个稳定的速度.

学生通过求解动力学方程以确定滑雪者最终会达到什么速度,即当加速度为零时,速度达到最大.在达到最大速度后,空气阻力将平衡重力的分力,从而使滑雪者保持稳定速度.

这个案例提供了一个力学中的实际情境问题,让学生应用牛顿运动定律来理解滑雪者在陡峭雪坡上的运动.这有助于培养学生的问题解决能力、理论应用和分析能力,并加深他们对牛顿运动定律的理解.

5 结束语

本研究通过分析核心素养的内涵,探讨了情境问题设计的理论依据,并提出了一种基于情境问题设计的核心素养构建策略.实证研究表明,这种教学策略可以有效地提高学生的物理思维能力和实际问题解决能力,是一种有效的教学方法.然而,需要指出的是,情境问题设计教学方法的实施需要教师具备较高的教学设计能力和教学实施能力,还需要教师在实践中不断总结经验,不断改进教学设计,以适应不同学生群体的需求.希望本研究的成果能够为高中物理教学提供一定的参考和借鉴.