“問題導(dǎo)學(xué)”模式下學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略

任家立

【摘要】針對高一學(xué)生在初學(xué)高中物理過程中存在的“高臺階”問題，通過“問題導(dǎo)學(xué)”模式的課堂教學(xué)實踐，探尋困擾高一學(xué)生物理學(xué)習(xí)的有效途徑和方法，激發(fā)物理學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生物理核心素養(yǎng)的逐步形成。

【關(guān)鍵字】問題導(dǎo)學(xué) 策略 核心素養(yǎng)

【中圖分類號】G633.91

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】1992-7711（ 2020） 06-099-03

問題導(dǎo)學(xué)”課堂教學(xué)就是以問題學(xué)習(xí)為中心，以問題發(fā)現(xiàn)、問題生成、問題解決為主線，以師生圍繞問題共同開展自主、合作、探究學(xué)習(xí)為主要學(xué)習(xí)方式的一種高效課堂教學(xué)模式。

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出物理學(xué)科的核心素養(yǎng)，是指學(xué)生在接受物理教育過程中所逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，其包含物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個維度。

那么，如何在高一物理課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)呢？筆者認(rèn)為需要以“問題”來驅(qū)動學(xué)生探究，在探究的過程中促進(jìn)科學(xué)思維的螺旋式上升和滲透物理觀念、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，最終形成物理核心素養(yǎng)的高效課堂教學(xué)，而“目前的基本狀況是，初中學(xué)生進(jìn)入高中開始學(xué)習(xí)物理后，有很多學(xué)生感到高中物理很難理解，枯燥乏味，逐漸失去了物理學(xué)習(xí)的興趣和信心，而高一物理的學(xué)習(xí)卻是高中物理學(xué)習(xí)最為重要的一環(huán)，整個高中物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)就更無從談起。因此，探尋物理核心素養(yǎng)與“問題導(dǎo)學(xué)”課型的有機(jī)融合，幫助學(xué)生順利跨上高中物理學(xué)習(xí)的臺階，促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科的核心素養(yǎng)形成，是高一物理教學(xué)需要重點探探究的問題。

一、物理觀念的形成，需要在“問題”驅(qū)動下堅持循序漸進(jìn)，貼近學(xué)生生活的原則

“物理觀念”是從物理學(xué)視角形成對物質(zhì)、運動與相互作用、能量等的基本認(rèn)識。在高一物理教學(xué)過程中需要以“問題”來驅(qū)動，引導(dǎo)學(xué)生通過對自然現(xiàn)象和生活中實際問題的探究，形成概念和規(guī)律的提煉和升華。

（一）放慢教學(xué)進(jìn)度，樹立信心。由于初、高中教材跨度較大，高一新生在物理學(xué)習(xí)過程中，就導(dǎo)致許多學(xué)生認(rèn)為物理難學(xué)，逐漸喪失學(xué)習(xí)物理的興趣。在思維方法上，學(xué)生從初中的形象思維轉(zhuǎn)變到高中的抽象思維，需要一個思維模式的轉(zhuǎn)換。因此，在教學(xué)中教師要了解初中教材、授課方式，對學(xué)生要有準(zhǔn)確的判斷，讓學(xué)生逐步適應(yīng)高中的教學(xué)要求。

案例1對必修1中幾個重要物理概念的引入

第一章運動的描述中有些物理概念，初中學(xué)生已經(jīng)接觸過，比如，“參照物”、“速度”、“路程”，等。對于這類物理概念，在預(yù)設(shè)探究“問題”時，應(yīng)在初中認(rèn)識的基礎(chǔ)上順勢引導(dǎo)，來加深理解。又如，對于重力、彈力、摩擦力三種常見的力，我們從初中的力學(xué)知識著手，讓學(xué)生逐步理解，克服學(xué)生學(xué)習(xí)物理的恐懼心理，增強(qiáng)物理學(xué)習(xí)的信心。

（二）降低教學(xué)過程的起點，力求從學(xué)生熟悉的物理情景設(shè)計問題。在設(shè)計“問題導(dǎo)學(xué)案”時，盡力從初中的知識和技能出發(fā)，引入新的“問題”。這就需要教師在教學(xué)過程中，一定要從學(xué)生實際出發(fā)，降低起點，對過難、坡度過大的內(nèi)容要進(jìn)行分步講解甚至?xí)簳r不介紹，對重點、難點和學(xué)生不足之處進(jìn)行必要的循環(huán)。

案例2對加速度的引入和應(yīng)用

據(jù)筆者教學(xué)實踐：降低教學(xué)過程的起點，逐步引入“加速度”，先增加他們的感性認(rèn)識，提高記憶能力和思維能力，最后完成對加速度的理解和應(yīng)用。

從生活中來：在設(shè)計“問題導(dǎo)學(xué)案”，引入“加速度”時先讓學(xué)生從生活中熟悉的運動物體思考，如下表所示：以學(xué)生生活中熟悉的運動員和汽車為例，如運動員從靜止開始起跑，4秒后速度大小為8m/s;汽車也從靜止開始運動，lOs后速度大小為15m/s，這樣一個學(xué)生熟悉的物理情景來引入“加速度”，引導(dǎo)學(xué)生探究，初速度.末速度，速度變化量，每秒的速度變化量，最后升華到加速度。

到生活中去：很多車主在購買車時，除了關(guān)心油耗、配置之外，最關(guān)心的不外乎就是加速能力了。

以1.6L卡羅拉和1.6L斯柯達(dá)為例：

（1）汽車加速能力與哪些因素有關(guān)？

（2）如何用已學(xué)物理學(xué)知識描述汽車的加速性能呢？

（3）如上圖a，b所示，那輛汽車的加速性能更好呢，計算和分析兩輛車的加速度？

（4）超速行駛是發(fā)生交通事故的主要原因，如何衡量汽車的剎車性能，剎車時如何讓高速行駛的汽車速度減小的更快，從而避免交通事故的發(fā)生呢？

教學(xué)活動最好從學(xué)生的實際出發(fā)，案例2從生活中學(xué)生熟悉的現(xiàn)象設(shè)置“問題”驅(qū)動，激發(fā)學(xué)生探究加速度的興趣，最后又回到生活中分析解決實際問題，同時從探究問題的過程中樹立汽車行車安全的意識，滲透物理觀念。

二、“問題導(dǎo)學(xué)”教學(xué)中，“科學(xué)思維”的形成，要以高一學(xué)生的思維特征為基礎(chǔ)

物理教學(xué)中，概念和規(guī)律是物理觀念的主體，也是學(xué)生物理核心素養(yǎng)形成的基礎(chǔ)，科學(xué)思維的培養(yǎng)是核心?？茖W(xué)思維是從物理學(xué)視覺對客觀事物本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互聯(lián)系的認(rèn)知方式?！翱茖W(xué)思維”主要包括、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素，其中科學(xué)推理、科學(xué)論證是助推“科學(xué)思維形成”的雙引擎，模型建構(gòu)和質(zhì)疑創(chuàng)新則是“科學(xué)思維達(dá)成”的雙翼，探究這四個要素在物理教學(xué)過程中需要有機(jī)融合，形成雙擎助推，雙翼導(dǎo)向的高效課堂，讓學(xué)生初步具備科學(xué)思維能力，從高一就愛上物理。

（一）學(xué)生是活生生不斷成長的個體， “問題探究”也要體現(xiàn)學(xué)生成長的階段性特點，滿足學(xué)生自身成長的要求來設(shè)計“問題導(dǎo)學(xué)案”。

（1）在思維方面，研究表明從初中到高中思維的發(fā)展存在著關(guān)鍵期與成熟期，從初二開始，學(xué)生的思維開始從經(jīng)驗型向理論型轉(zhuǎn)變，到了高二年級這種轉(zhuǎn)變初步完成，這時中學(xué)生的思維成分、個體差異，基本上趨于穩(wěn)定狀態(tài)，思維發(fā)展變化的可塑性漸小，高一是思維發(fā)展的關(guān)鍵期。

（2）在心理方面，高一學(xué)生的心理相對比較脆弱，大部分學(xué)生剛離開父母，獨自生活顯得很不適應(yīng)，生活上不會照顧自己，晚上睡在宿舍可能會失眠，經(jīng)常想家等等，導(dǎo)致心情不愉快無心學(xué)習(xí)。

（3）在學(xué)習(xí)習(xí)慣方面，高一學(xué)生延續(xù)了初中的習(xí)慣和思維，缺乏主動學(xué)習(xí)的精神和獨立思考的能力，對老師的依賴十分強(qiáng)烈。

（二）設(shè)計“問題導(dǎo)學(xué)案”時，應(yīng)多以學(xué)生的生活經(jīng)驗或體驗為物理背景設(shè)計問題，少些抽象的理論分析，應(yīng)充分考慮高一學(xué)生的心理和思維特點。

案例3：探究：亞里士多德所著的《物理學(xué)》第四卷第八章指出： “我們看見一個重物比另一個重物快有兩個原因，或者由于穿過的介質(zhì)不同（如在水中、土中或氣中）;或其他情況相同，只是由于各種物體的重量情況不同。

（1）學(xué)生以生活經(jīng)驗或體驗表述觀點

（2）實驗演示

（3）邏輯矛盾

（4）實驗論證：如牛頓管，真空視頻實驗

（5）探究總結(jié)

三、科學(xué)探究中要滲透物理“模型建構(gòu)”的科學(xué)思維

物理“模型建構(gòu)”是一種抽象、概括等思維方法的學(xué)習(xí)，在建構(gòu)模型時一定要將實際物理問題或物理情景中的次要因素忽略，抽象出本質(zhì)的屬性或規(guī)律， “模型建構(gòu)”是科學(xué)探究的必要環(huán)節(jié)。

案例4彈力、摩擦力

例1

問題驅(qū)動1：如圖1，圖2所示，質(zhì)量均為m的小球，輕質(zhì)繩與豎直方向夾角相同，那種情況下繩子更易斷呢？

圖1，光滑豎直墻上，一根輕質(zhì)細(xì)線拴著一只小球。

圖2：豎直墻上，一根輕質(zhì)細(xì)線拴著一只小球。

在設(shè)計“問題導(dǎo)學(xué)案”時，先讓學(xué)生熟悉常見力的產(chǎn)生及方向的判斷，然后再循序漸進(jìn)讓學(xué)生了解受力分析的步驟，循環(huán)練習(xí)。

（2）學(xué)

學(xué)生要牢記，力不能脫離物體而存在，受力分析不能孤立地進(jìn)行，在許多情況下要根據(jù)研究對象的運動狀態(tài)，結(jié)合相應(yīng)的物理規(guī)律，建構(gòu)物理模型，通過科學(xué)推理，才能做出正確的分析。

例2

情景：如下圖3，4，5所示，已知鐵塊A和木塊B質(zhì)量均為m，一起做勻速運動，A，B與水平地面及B與墻壁間動摩擦因數(shù)均為u，u<1，重力加速度取g）

如圖3所示，物體A和B緊靠在一起，在水力F的作用下一起運動。

如圖4所示，兩物體A，B疊放在一起，A物體在水平向右的F作用下一起運動。

如圖5所示，在豎直墻壁上兩個物體A，B疊放在一起，A物體在水平向左的F作用一起運動。

問題驅(qū)動2：那種情況下最費力，那種情況下A對B的彈力最小呢？

科學(xué)探究：整體法受力分析，以AB為整體可知圖3和圖4，F(xiàn)=2umg，圖5，F(xiàn)=N，uN=2mg.A對B的彈力探究，要用到隔離法思維。

如圖3中，隔離B時NAB=umg;如圖4中，隔離B時NAB=mg;如圖5中，隔離B時NAB=N，以AB為整體時uN=2umg，計算可知圖3，A，B間彈力最小。

（1）延伸驅(qū)動

若A，B-起運動（A，B不發(fā)生相對滑動），A，B間動摩擦因數(shù)為uAB，F(xiàn)最大為？

（2）情景遷移驅(qū)動

一輛質(zhì)量為M以速度V勻速行駛的公交車行駛在平直路面上，突然司機(jī)發(fā)現(xiàn)前方路面有障礙物，需緊急減速，但質(zhì)量為m的A乘客沒系安全帶，為防止A乘客滑離座椅，請問司機(jī)剎車時，公交車受到地面的摩檫力應(yīng)為多大呢？（已知乘客與座椅之間動摩擦因數(shù)為u1，公交車與路面間動摩擦因數(shù)為u1，u1

科學(xué)探究中，高中物理的學(xué)習(xí)主要是讓學(xué)生從物理現(xiàn)象去認(rèn)識自然，理解自然，這就需要學(xué)生把抽象的物理現(xiàn)象建構(gòu)為形象的物理模型，然后進(jìn)行分析探究，形成科學(xué)思維。通過先整體，后隔離的抽象思維物理建模，引導(dǎo)學(xué)生從原有的知識經(jīng)驗中，生長新的知識和經(jīng)驗，降低了學(xué)生解決問題的臺階。

總而言之，對于物理核心素養(yǎng)，物理觀念是基礎(chǔ)，科學(xué)思維是核心，科學(xué)探究是方式，科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是必備品格，在物理教學(xué)的過程中，要尋求四個要素的有機(jī)高度融合，以“問題”來驅(qū)動科學(xué)探究，在科學(xué)探究的過程中促進(jìn)科學(xué)思維的螺旋式上升和滲透物理觀念、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，最終形成物理核心素養(yǎng)的高效課堂教學(xué)，幫助高一學(xué)生順利完成初高中物理的銜接過渡，促使學(xué)生物理核心素養(yǎng)的逐步形成，落實立德樹人的根本任務(wù)。

備注：本文為廣州市教育科學(xué)規(guī)劃2016年度課題“問題導(dǎo)學(xué)”模式下高中物理教學(xué)中情境創(chuàng)設(shè)的研究（課題編號：1201554543）的研究成果之一。

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