文/曾甜甜

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版2020 年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）進(jìn)一步細(xì)化了高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的具體范疇，為教師組織教學(xué)活動(dòng)指明了方向，強(qiáng)調(diào)教師在高中階段需以培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為基礎(chǔ)開展教學(xué)工作。

區(qū)別于傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式，研究性學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，能在無形中調(diào)動(dòng)學(xué)生主觀能動(dòng)性，契合新課程改革要求，同時(shí)也滿足了社會(huì)發(fā)展對(duì)人才的需求。在《課程標(biāo)準(zhǔn)》的指導(dǎo)下，高中物理教師應(yīng)及時(shí)轉(zhuǎn)變思想理念，將研究性學(xué)習(xí)作為首要任務(wù)，落實(shí)對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

一、概念綜述

（一）研究性學(xué)習(xí)

筆者通過文獻(xiàn)分析法追溯研究性學(xué)習(xí)的發(fā)展歷程，對(duì)研究性學(xué)習(xí)具體概念進(jìn)行細(xì)致總結(jié)：研究性學(xué)習(xí)由蘇格拉底所提出的“步步緊逼提問”的教學(xué)方式衍生而出，后世專家學(xué)者通過具體分析與推敲，對(duì)它的內(nèi)涵作出了全新的闡釋。《普通高中“研究性學(xué)習(xí)”實(shí)施指南（試行）》指出，“研究性學(xué)習(xí)是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，通過自主研究的方式獲取知識(shí)，解決問題的一種學(xué)習(xí)手段”。區(qū)別于傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)形式，研究性學(xué)習(xí)能夠幫助學(xué)生在掌握知識(shí)的同時(shí)，深化對(duì)問題研究方法的理解，由被動(dòng)接受知識(shí)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)汲取知識(shí)，進(jìn)而幫助學(xué)生在潛移默化中形成積極的學(xué)習(xí)態(tài)度。與此同時(shí)，研究性學(xué)習(xí)具有開放性、綜合性、實(shí)踐性以及過程性等特征，需要教師在具體實(shí)踐中重點(diǎn)關(guān)注。

（二）核心素養(yǎng)

《課程標(biāo)準(zhǔn)》將物理學(xué)科核心素養(yǎng)分為物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，要求教師通過有效指導(dǎo)，幫助學(xué)生逐步形成正確的價(jià)值觀念、必備品格與關(guān)鍵能力[1]。

二、研究性學(xué)習(xí)在高中物理學(xué)科教學(xué)中的實(shí)用價(jià)值

為落實(shí)核心素養(yǎng)在高中物理教學(xué)中的培養(yǎng)目標(biāo)，筆者對(duì)研究性學(xué)習(xí)的價(jià)值進(jìn)行了細(xì)致總結(jié)。第一，研究性學(xué)習(xí)的開放性體現(xiàn)在時(shí)間、空間、組織形式選擇的多樣化。對(duì)學(xué)生而言，新穎的學(xué)習(xí)方式能起到激發(fā)學(xué)習(xí)主動(dòng)性、拓展思維的作用。在課堂教學(xué)中，教師可以借助教材或生活情境，引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位集思廣益，在研究中解決問題，在討論中凝聚智慧，這不僅能提高課堂教學(xué)質(zhì)量，還有利于學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。第二，教師根據(jù)高中生思維特點(diǎn)，采取有效的研究性學(xué)習(xí)指導(dǎo)方式，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用物理知識(shí)科學(xué)論證問題，在質(zhì)疑、思考中產(chǎn)生積極情感體驗(yàn)，感受到物理學(xué)科的魅力，這對(duì)學(xué)生科學(xué)思維能力的發(fā)展與創(chuàng)新意識(shí)的形成具有積極作用[2]。第三，在傳統(tǒng)物理教學(xué)中，部分教師扮演課堂主導(dǎo)者的角色，缺乏與學(xué)生的溝通交流，導(dǎo)致課堂氣氛沉悶。在研究性學(xué)習(xí)的支持下，教師可以開展以小組為單位的相關(guān)活動(dòng)，建立學(xué)習(xí)共同體，在研究、分析的過程中拉近師生間的距離，幫助學(xué)生養(yǎng)成共同協(xié)作解決問題的習(xí)慣，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展。

三、基于研究性學(xué)習(xí)培養(yǎng)高中生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的策略

（一）發(fā)現(xiàn)問題，確定課題

區(qū)別于傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式，研究性學(xué)習(xí)需要學(xué)生像科學(xué)研究一般獲得知識(shí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的親身體驗(yàn)。在具體設(shè)計(jì)中，教師可以由問題出發(fā)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)物理情境，引發(fā)學(xué)生對(duì)現(xiàn)象的思考，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行研究。此外，教師也可以引導(dǎo)學(xué)生自主預(yù)習(xí)并發(fā)現(xiàn)問題，在班級(jí)中進(jìn)行分享討論。上述兩種情況均能激發(fā)學(xué)生參與意識(shí)。在這一環(huán)節(jié)中，教師要根據(jù)學(xué)生的提問選取具有價(jià)值的問題作為研究課題，為后續(xù)研究性學(xué)習(xí)的開展奠定基礎(chǔ)。

以人教版2019 物理必修第一冊(cè)“力的合成和分解”一課題教學(xué)為例，在課程開始前，為了充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教師可以將“大力士拉動(dòng)汽車”的短視頻作為情境，向?qū)W生展示參加比賽的選手借助一根繩子便可以將重達(dá)幾噸的汽車拖動(dòng)，使它前行。具有沖擊性的畫面瞬時(shí)吸引了學(xué)生的注意力。根據(jù)畫面內(nèi)容，部分學(xué)生可能會(huì)提出這樣的問題：畫面中的人是如何拉動(dòng)汽車的？這與力有什么樣的關(guān)系？在此環(huán)節(jié)，教師可以引導(dǎo)大家自主閱讀教材內(nèi)容，回憶片段，以集中討論的方式得出結(jié)論。接下來，在利用情境設(shè)計(jì)問題組織學(xué)生參與研究后，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生自主整理教材內(nèi)容，以小組為單位進(jìn)行討論，明確本課課題。在這一環(huán)節(jié)中，教師對(duì)各組成員提供的內(nèi)容進(jìn)行整理，最終確定研究問題——如何確定已知力的實(shí)際效果？在問題的引領(lǐng)下，學(xué)生能夠通過模型的建立領(lǐng)悟力的實(shí)際效果，并樹立“運(yùn)動(dòng)與相互作用”的物理觀念，達(dá)成本課預(yù)期目標(biāo)。

如上，通過創(chuàng)設(shè)情境提出問題的方式，能激發(fā)學(xué)生參與研究性學(xué)習(xí)的內(nèi)部動(dòng)機(jī)，改善學(xué)生課堂參與意識(shí)不足、缺乏學(xué)習(xí)積極性等問題，幫助學(xué)生在研究的過程中生成物理觀念。

（二）創(chuàng)建小組，深度探究

在具體實(shí)踐中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生建立學(xué)習(xí)共同體，通過獨(dú)立思考的方式，集思廣益地解決問題，在研究的過程中積累經(jīng)驗(yàn)，提高自身協(xié)作意識(shí)[3]。對(duì)此，在確定課題后，教師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，將學(xué)生合理劃分為若干小組，借助合作的方式為學(xué)生搭建研究性學(xué)習(xí)支架，引導(dǎo)學(xué)生基于問題進(jìn)行合作研究，在交流中碰撞出思維的火花。

以人教版2019 物理必修第二冊(cè)“生活中的圓心運(yùn)動(dòng)”一課教學(xué)為例，在教學(xué)活動(dòng)開展前，教師向?qū)W生展示鐵路彎道處圖片，并引導(dǎo)學(xué)生回憶乘坐火車的經(jīng)歷，分析問題：為什么鐵路軌道內(nèi)外高度略有不同？據(jù)此問題，教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力將他們合理分組，讓他們以小組為單位展開集中討論。在研究過程中，小組成員群策群力，整理并收集火車車輪的形狀特征，結(jié)合所學(xué)知識(shí)分析火車在轉(zhuǎn)彎的過程中做圓周運(yùn)動(dòng)，但火車轉(zhuǎn)彎的過程中外側(cè)輪緣會(huì)與外軌進(jìn)行接觸并使它發(fā)生彈性形變，如圖1 所示：

圖1 火車車輪運(yùn)動(dòng)示意圖

如果兩軌道高度相同，外軌作用在輪緣上的力F便提供了向心力。在研究的過程中，部分小組還嘗試搭建模型，繪制火車在行駛中與內(nèi)外軌的受力關(guān)系，以直觀的方式表現(xiàn)重力G與支持力FN的合力F提供的向心力。在研究與分析中，學(xué)生將經(jīng)歷分析、推理、論證等思維過程，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維素養(yǎng)的發(fā)展。借助這一契機(jī)，教師還可以利用“汽車經(jīng)過拱橋”這一常見的生活現(xiàn)象再次設(shè)計(jì)研究問題，引導(dǎo)學(xué)生分析汽車過橋時(shí)最高點(diǎn)對(duì)橋的壓力，進(jìn)一步深化學(xué)生對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)以及牛頓第二定律的理解。

以合作的方式牽引研究性學(xué)習(xí)，能保證學(xué)生參與學(xué)習(xí)活動(dòng)的效率，使學(xué)生利用合作的方式高效完成學(xué)習(xí)任務(wù)，發(fā)展核心素養(yǎng)。

（三）成果展示，交流討論

成果展示與總結(jié)是研究性學(xué)習(xí)中至關(guān)重要的組成部分。在完成合作任務(wù)后，小組成員需要撰寫成果報(bào)告，在班級(jí)內(nèi)進(jìn)行集中分享，以在總結(jié)與整理的過程中發(fā)展學(xué)習(xí)能力，在分享的過程中汲取經(jīng)驗(yàn)，完善自我[4]。

以人教版2019 物理選擇性必修第一冊(cè)“動(dòng)量守恒定律”一課教學(xué)為例，在本課學(xué)習(xí)中，教師通過引導(dǎo)學(xué)生分析運(yùn)動(dòng)小車碰撞靜止小車，巧妙引入“兩輛小車動(dòng)量之和不變”的結(jié)論，并類比其他物體碰撞，邀請(qǐng)學(xué)生分析：物體碰撞后動(dòng)量之和不變是否為普遍規(guī)律？在問題的驅(qū)使下，學(xué)生以小組為單位研究動(dòng)量守恒定律的基本方法。在合作研究中，為了幫助學(xué)生攻克難點(diǎn)，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)階段，教師可以邀請(qǐng)學(xué)生集中分析以下問題：實(shí)驗(yàn)中哪些物體組成了要研究的系統(tǒng)？如何創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)條件，才能使系統(tǒng)所受外力的矢量和近似為零？根據(jù)教師的提示，各組嘗試設(shè)計(jì)方案，并在班級(jí)中進(jìn)行案例分享，講解本組的制作流程。例如，某小組以“研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒”為主題，參考教材第19 頁(yè)的實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)置（如圖2），并結(jié)合教師所提供的材料，展開深入研究和探討。

圖2 實(shí)驗(yàn)裝置參考

該小組學(xué)生研究?jī)蓚€(gè)問題：（1）選取兩個(gè)不同質(zhì)量的滑塊，在碰撞端面裝上彈性碰撞架；（2）在兩個(gè)滑塊碰撞段分別裝上指針和橡皮泥，使兩個(gè)滑塊連成一體運(yùn)動(dòng)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)表格，測(cè)量物體質(zhì)量、碰撞前后速度，分別計(jì)算物體碰撞前總動(dòng)量是否滿足動(dòng)量守恒定律，即m1v1'+m2v2'=m1v1+m2v2。在本組成員匯報(bào)完畢后，教師還可以尋求其他組意見。在教師的引導(dǎo)下，還有其他小組分享了“研究斜槽末端小球碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒”的實(shí)驗(yàn)方法。在良好的交互氛圍中，學(xué)生的科學(xué)探究能力得到了有效發(fā)展。

在研究性學(xué)習(xí)中，教師需要在學(xué)生完成研究活動(dòng)后，邀請(qǐng)學(xué)生參與集中討論與成果分享活動(dòng)，保障每一位學(xué)生都能參與其中，積累經(jīng)驗(yàn)并逐漸形成良好的協(xié)作精神，為后續(xù)的深度學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

（四）反思總結(jié)，分析評(píng)價(jià)

常規(guī)的教學(xué)方式多以教師為教學(xué)活動(dòng)主體，忽視了對(duì)學(xué)生主觀能動(dòng)性的培養(yǎng)，影響了教學(xué)質(zhì)量。在研究性學(xué)習(xí)中，教師需要重視評(píng)價(jià)的價(jià)值和意義，采用總結(jié)性評(píng)價(jià)與過程性評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式，激勵(lì)學(xué)生全面發(fā)展，并通過及時(shí)、恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)和完善自我。

以人教版2019 物理選擇性必修第二冊(cè)“常見傳感器的工作原理及應(yīng)用”一課教學(xué)為例，本課以問題“常見傳感器是如何感知非電池量，并將它轉(zhuǎn)換為電學(xué)量？”為核心，幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)中進(jìn)一步了解光敏電阻、金屬熱電阻、熱敏電阻以及電阻應(yīng)變片等相關(guān)內(nèi)容。在教學(xué)任務(wù)結(jié)束后，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生在研究中的具體表現(xiàn)作出評(píng)價(jià)，指出部分學(xué)生在合作探究和成果展示環(huán)節(jié)存在的不足，并對(duì)表現(xiàn)優(yōu)異的學(xué)生給予鼓勵(lì)。根據(jù)評(píng)價(jià)方向，教師再次引導(dǎo)學(xué)生以自評(píng)的方式分享本課學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)指出尚未解決的問題，促使學(xué)生形成良好的學(xué)后反思習(xí)慣。在整體評(píng)價(jià)結(jié)束后，為了幫助學(xué)生更好地理解傳感器在生活中的相關(guān)應(yīng)用，教師可以再次設(shè)計(jì)拓展性研究課題，明確調(diào)查方向：尋找生活中與傳感器相關(guān)的實(shí)用材料，閱讀霍爾元件的相關(guān)知識(shí)，整理不同傳感器工作原理的具體內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生利用課后時(shí)間進(jìn)行研究。同時(shí)，出于對(duì)物理學(xué)科核心素養(yǎng)中“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”的考慮，在整理總結(jié)的過程中，學(xué)生將經(jīng)歷自主學(xué)習(xí)過程，進(jìn)一步感受到科學(xué)對(duì)推動(dòng)人類社會(huì)進(jìn)步的積極作用，并樹立良好的社會(huì)責(zé)任意識(shí)，正確認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)。

有效的評(píng)價(jià)策略能進(jìn)一步促使研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)的順利開展，幫助學(xué)生借助評(píng)價(jià)及時(shí)完善不足，提高自身學(xué)習(xí)效能。

四、結(jié)束語

綜上所述，教師應(yīng)以發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)為重點(diǎn)組織高中物理教學(xué)活動(dòng)，并以研究性學(xué)習(xí)為支架引導(dǎo)學(xué)生通過自主實(shí)踐、研究、合作的方式獲得知識(shí)，儲(chǔ)備經(jīng)驗(yàn)，積極主動(dòng)參與學(xué)習(xí)活動(dòng)，發(fā)展核心素養(yǎng)。研究性學(xué)習(xí)的開展和學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)并非一蹴而就，需要教師以充分的準(zhǔn)備應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。