李 崢，王安民

1.重慶求精中學(xué)，重慶 400015

2.渝中區(qū)教師進(jìn)修學(xué)院，重慶 400015

1 問(wèn)題的提出

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱“課標(biāo)”）指出，學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過(guò)學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確的價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。物理學(xué)科核心素養(yǎng)包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面。課堂教學(xué)的組織與實(shí)施應(yīng)該圍繞核心素養(yǎng)的具體要素展開，課堂教學(xué)效果的評(píng)判應(yīng)該以是否發(fā)展了學(xué)生的核心素養(yǎng)為依據(jù)。針對(duì)課堂教學(xué)，課程標(biāo)準(zhǔn)也提出了明確的建議：1.基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)確定教學(xué)的目標(biāo)和內(nèi)容；2.在教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施的過(guò)程中注重情境的創(chuàng)設(shè)；3.重視科學(xué)探究能力的培養(yǎng)和信息技術(shù)的應(yīng)用；4.通過(guò)問(wèn)題解決促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成。如何將教學(xué)建議轉(zhuǎn)化為教學(xué)實(shí)踐，提升課堂教學(xué)效果，是物理教師應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

2 教學(xué)建議的具體實(shí)施

教學(xué)建議以教學(xué)目標(biāo)為依據(jù)，以情境創(chuàng)設(shè)為途徑，以能力培養(yǎng)為目標(biāo)，以素養(yǎng)提升為根本，對(duì)課堂教學(xué)具有引導(dǎo)的功能。教學(xué)建議的實(shí)施應(yīng)該堅(jiān)持素養(yǎng)導(dǎo)向，通過(guò)生活實(shí)踐類情境或?qū)W習(xí)探索類情境的創(chuàng)設(shè)，利用問(wèn)題引導(dǎo)或任務(wù)驅(qū)動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生從解題到解決問(wèn)題的轉(zhuǎn)變。

2.1 基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)確定教學(xué)的目標(biāo)和內(nèi)容

“物理觀念”是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量等的基本認(rèn)識(shí)。物理觀念在核心素養(yǎng)中具有統(tǒng)領(lǐng)地位，物理觀念的形成則需要經(jīng)歷對(duì)物理概念的建構(gòu)過(guò)程，經(jīng)歷概括和抽象的過(guò)程，經(jīng)歷自主探究的過(guò)程以及培養(yǎng)和強(qiáng)化實(shí)踐意識(shí)的過(guò)程。

例如，相互作用力的教學(xué)，其核心本質(zhì)在于建立力的相互作用觀并理解其規(guī)律，可以從物理觀念的建構(gòu)出發(fā)，以核心素養(yǎng)的要素為切入點(diǎn)，設(shè)計(jì)如表1所示的教學(xué)過(guò)程。

表1 基于物理觀念建構(gòu)的相互作用力教學(xué)過(guò)程

2.2 在教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施過(guò)程中重視情境的創(chuàng)設(shè)

課標(biāo)指出：創(chuàng)設(shè)情境進(jìn)行教學(xué)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)有關(guān)鍵作用。物理概念的建立需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)經(jīng)驗(yàn)情境，物理規(guī)律的探究需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，而應(yīng)用物理知識(shí)解決具體問(wèn)題應(yīng)結(jié)合具體的實(shí)際情境。情境創(chuàng)設(shè)的目的在于營(yíng)造真實(shí)氛圍，幫助學(xué)生獲取直接經(jīng)驗(yàn)，獲得充分感知，深刻領(lǐng)會(huì)理論知識(shí)，掌握解決問(wèn)題的方法。

例如，重力做功的教學(xué)中，可以通過(guò)情境創(chuàng)設(shè)、模型建構(gòu)、科學(xué)推理、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方式來(lái)體現(xiàn)情境對(duì)物理教學(xué)的承載作用。其過(guò)程如表2所示。

表2 基于情境創(chuàng)設(shè)的重力做功教學(xué)過(guò)程

2.3 重視科學(xué)探究能力的培養(yǎng)和信息技術(shù)的應(yīng)用

科學(xué)探究是人們探索和了解自然、獲得科學(xué)知識(shí)的主要方法，是提出科學(xué)問(wèn)題，形成猜想和假設(shè)，獲取和處理信息，基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋，以及對(duì)科學(xué)探究過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估和反思的能力?？茖W(xué)探究是讓學(xué)生在真實(shí)的情境中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并試圖去解決問(wèn)題的過(guò)程。在解決問(wèn)題的過(guò)程中，學(xué)生針對(duì)問(wèn)題嘗試提出實(shí)驗(yàn)方案，通過(guò)收集數(shù)據(jù)證明自己的觀點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生學(xué)會(huì)物理常見(jiàn)數(shù)據(jù)的收集及處理方法，提升自己的科學(xué)探究能力。

科學(xué)探究是獲取新知的重要方式和途徑，例如，探究彈力與伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，可以基于問(wèn)題、證據(jù)、解釋和交流等要素，設(shè)計(jì)如表3所示的教學(xué)過(guò)程。

表3 基于科學(xué)探究能力培養(yǎng)的彈力與伸長(zhǎng)量之間關(guān)系的教學(xué)過(guò)程

2.4 通過(guò)問(wèn)題解決促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成

物理學(xué)習(xí)的目的在于將所學(xué)知識(shí)與方法用于分析、解決實(shí)際問(wèn)題過(guò)程之中，通過(guò)實(shí)際問(wèn)題的解決提高探究能力，增強(qiáng)實(shí)踐意識(shí)，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度。所以，基于真實(shí)情境，解決實(shí)際問(wèn)題，是核心素養(yǎng)養(yǎng)成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

例如，教材習(xí)題中呈現(xiàn)過(guò)設(shè)計(jì)自動(dòng)沖水裝置的問(wèn)題：

有一個(gè)排污溝，需要每隔十多分鐘用水沖洗一次。為此，請(qǐng)你應(yīng)用重心的知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)沖水裝置。給出設(shè)計(jì)的思路并畫出構(gòu)思裝置的圖示。

針對(duì)此類問(wèn)題，可設(shè)計(jì)基于問(wèn)題解決的教學(xué)過(guò)程。

2.4.1 回溯歷史——根植傳統(tǒng)文化教育

教師展示如圖1所示的欹器模型并作介紹：欹器，古代一種傾斜易覆的盛水器。水少則傾，中則正，滿則覆。寓意“滿招損，謙受益”，在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期被魯國(guó)君王放在座位右側(cè)，專門用來(lái)警醒修身之用，因此又稱“宥坐之器”，類似于今天我們說(shuō)的“座右銘”。欹器具有一種奇特的性能：“虛而欹，中而正，滿而覆”，即空的時(shí)候是傾斜的，加了一半水后是直立的，加滿水后即翻倒。這種欹器給人以“不能自滿，自滿就要翻跟頭”的啟迪。播放視頻《孔子觀欹的故事》。

圖1 欹器

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)對(duì)欹器的介紹，體驗(yàn)傳統(tǒng)文化，激發(fā)學(xué)生的求知欲，通過(guò)欹器“滿而覆”的特點(diǎn)讓學(xué)生理解“滿招損，謙受益”的道理，培養(yǎng)學(xué)生的良好品質(zhì)。

2.4.2 科學(xué)推理——探究欹器翻倒的秘密

學(xué)生觀察觸地式、懸掛式、懸浮式欹器，并動(dòng)手操作，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象猜想影響欹器翻倒的因素：重心位置、注水深度、轉(zhuǎn)軸位置等。教師根據(jù)學(xué)生的討論情況，結(jié)合高中生學(xué)科能力特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生聚焦核心因素——重心的位置，并提出挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)任務(wù)：如何確定欹器重心位置。

學(xué)生通過(guò)查閱資料，利用質(zhì)心知識(shí)推導(dǎo)簡(jiǎn)化欹器模型的重心位置：

圖2 等效重心示意圖

重心y與注水深度x的函數(shù)關(guān)系如圖3所示。

圖3 重心y與注水深度x的關(guān)系

現(xiàn)考慮等效重心的最低點(diǎn)：

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)簡(jiǎn)化欹器模型重心位置的推導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生模型建構(gòu)的能力，利用換元和求導(dǎo)的方法求解重心的最低點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生利用數(shù)學(xué)方法處理物理問(wèn)題的能力。

2.4.3 模型建構(gòu)——重塑自動(dòng)沖水裝置

學(xué)生分組協(xié)作制作欹器，在教師的指導(dǎo)下解決以下問(wèn)題：

（1）如何調(diào)整轉(zhuǎn)軸的位置，保證“欹器”既不倒立也能在注水達(dá)到一定范圍之后翻轉(zhuǎn)？

（2）如何實(shí)現(xiàn)“自動(dòng)沖水”的功能？

（3）如何減小轉(zhuǎn)軸與支架之間的摩擦？

學(xué)生分享交流：轉(zhuǎn)軸的位置應(yīng)根據(jù)容器的重心位置進(jìn)行調(diào)整，為確保其不倒立，可以適當(dāng)增加容器底的配重，可以利用電動(dòng)抽水泵實(shí)現(xiàn)“自動(dòng)沖水”的功能，當(dāng)水量達(dá)到一定程度時(shí)裝置就能自動(dòng)翻轉(zhuǎn)。而減小轉(zhuǎn)軸與支架間的摩擦可以在轉(zhuǎn)軸與支架之間增加塑料圓筒。

設(shè)計(jì)意圖:通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)和任務(wù)驅(qū)動(dòng)，聚焦“欹器”制作的核心問(wèn)題，通過(guò)真實(shí)問(wèn)題的逐個(gè)解決，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

3 結(jié)語(yǔ)

教學(xué)建議的目的在于為教師教學(xué)這一創(chuàng)造性工作指明思路和提供方向，物理教學(xué)建議明確指出課堂教學(xué)要以促進(jìn)物理觀念形成、發(fā)展科學(xué)思維和科學(xué)探究能力、培養(yǎng)良好科學(xué)態(tài)度為目標(biāo)，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)情境、問(wèn)題情境、實(shí)際情境的創(chuàng)設(shè)讓學(xué)生經(jīng)歷真實(shí)問(wèn)題的解決過(guò)程。教師應(yīng)該結(jié)合教學(xué)實(shí)際，將對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)的理解、教學(xué)內(nèi)容的把握以及教學(xué)方法的使用聚焦到教學(xué)建議的實(shí)施過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，提升課堂教學(xué)效果。