基于核心素養的物理探究式教學設計初探

丘珺

【摘 要】本文從四個方面分析用探究式教學法開展《自由落體運動》教學的原因，基于學科核心素養培養闡述《自由落體運動》這節課的設計流程，總結經驗，反思得失，為更好地培養學生的學科核心素養提供參考。

【關鍵詞】自由落體運動 核心素養 探究式教學

【中圖分類號】G? 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2020）01B-0107-03

探究式教學法從 2001 年開始推行進入國家課程教學中，近 20 年來，關于探究式教學的理論爭辯一直在繼續。基礎教育階段是否需要探究式教學？高中階段的物理學科，是否需要探究式教學？如何進行適合自己學生的探究式教學設計？

教育部在 2018 年制定頒發的《普通高中物理課程標準（2017 年版）》（注：以下簡稱“2017 課標”）第 4 頁這樣表述：“學科核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。物理學科素養主要包括‘物理觀念‘科學思維‘科學探究‘科學態度與責任四個方面。”這其實就意味著，至少目前的研究仍然支持探究式教學，因此我們要把探究式教學放在核心素養培養的高度來思考教學設計。作為一個物理教師，他首先應該是一個教育者，其次才是物理學科的教師。那么，如何基于核心素養來設計物理探究式教學呢？

下面作者以《普通高中課程標準實驗教科書—— 物理必修 1 》（人民教育出版社 2010 年 3 月第 3 版，注：以下簡稱“必修一教材”）第二章中的第 5 節《自由落體運動》為例，談談自己的思考。希望能拋磚引玉，讓探究式教學走進更多的物理課堂。

2017 課標第 12 頁在必修 1 模塊的“機械運動與物理模型”主題中，對自由落體運動有明確的說明：“通過實驗，認識自由落體運動規律。”并在教學提示里提到“本模塊注重在機械運動情境下培養學生的運動與相互作用觀念和模型建構等物理學科核心素養。教學中應根據本模塊所學物理模型的特點，聯系生產生活實際，從多個角度創設情境，提出與物理學有關的問題，引導學生討論，讓學生體會建構物理模型的必要性及方法等”。放在學生學完勻變速直線運動規律后的《自由落體運動》這節課，非常明顯是屬于知識的遷移和知識的應用部分。

在校全日制的學生在學到這節課的時候，特別是我們學校的高一學生，因為在小學自然課、科學課、課外讀物上接觸過落體運動，有的學生看過《兩個鐵球同時落地》這個故事，所以對落體運動有一定的感性認識。但是理解不夠深入，對影響落體運動的因素還比較模糊，對落體運動的運動性質還不掌握。

綜合上面的因素，筆者認為這個知識點完全可以采用探究式教學。原因可以概括為四點：

其一，探究式教學可以使學生較深入地理解與掌握知識、技能，使高中學生的核心素養得到更好的形成和發展。將這節設計成探究式教學，能讓學生體驗研究物理問題的基本思路和科學方法，體驗面對問題時如何建立模型;幫助學生科學思維與創新能力的形成與發展，幫助學生的核心素養的形成，有利于人才的培養。

其二，這節課是第二章甚至是整個“機械運動與物理模型”主題中的一個比較重要的典型的應用型知識點。將這節設計成探究式教學，符合教材對本節課的定位—— 讓學生通過對自由落體這種運動模型的學習和研究，復習和鞏固前面的勻變速直線運動規律，突出物理與我們現實生活的聯系。將這節設計成探究式教學，更符合 2017 課標對《自由落體運動》的定位：“通過實驗，認識自由落體運動規律。”讓高中學生通過一些課堂、課外的實驗或活動來了解和親身體驗自由落體運動，其與這種模型相近的運動，進而能更好地理解自由落體運動產生的條件與實質。

其三，這節課的重點難點“自由落體運動的性質”適合探究式教學。這節課的一些問題，比如，落體運動快慢的產生原因分析等，不但可以鍛煉學生核心素養中的“基于經驗事實，忽略次要因素、抓住主要因素構建物理模型”這一科學思維，而且可以鍛煉學生基于觀察和實驗來提出問題、形成猜想和假設、設計實驗與制定方案、獲取和處理信息，基于證據得出 結論并作出解釋，以及對科學探究過程和結果進行交流、評估、反思這些核心素養中的科學探究方面的能力。也就是說，將《自由落體運動》這節課設計成探究式教學，讓學生在經歷了探究式教學之后，可以在學習過程中逐步形成正確價值觀念、必備品格和關鍵能力，為學生在以后的學習、生活、研究中解決問題打下良好的基礎。

其四，將這節設計成探究式教學，對于剛上高中的學生，特別是對于我們學校的學生，有助于鞏固、發展他們在初中階段已經起步的科學探究能力，并能及時銜接、綜合學生在之前第一第二章中分散體驗到的探究過程，使他們明白對自然現象不能停留在記住結論上，而應探尋現象背后精彩的物理世界。

下面是筆者對《自由落體運動》這節的設計流程：

實際課堂上，出現了一些讓筆者意想不到以及很有成就感的片斷：

1.在進行“探究一：物體下落的快慢與質量有關嗎”時，課堂進行得比預想中要順利和快速，學生稍一思考，很快地提出了物體下落的快慢和質量沒有關系，應該和空氣的阻力有關系。不少小組設計出了比如“鑰匙和紙片同時同高度下落”“鑰匙和揉成團的紙同時同高度下落”“打開的書本和揉成團的紙同時同高度下落”等實驗。

2.在進行“探究二：影響物體下落快慢的主要因素到底是什么呢？是否可以設計一個實驗證明你的觀點”時，學生在思考如何設計實驗的時候，一開始，很多學生隨意地說到月球上做。筆者追問“難道在地球上無法證明嗎”的時候，教室里突然安靜了一下，很多人都露出了思考的神情，最后有幾個學生迫不及待地說：“用真空罩，初中用過的那個。”學生的思考讓筆者有成就感的同時，不得不感嘆，如果一旦有實驗對學生的思維造成沖擊，那么便會更深刻地刺激學生，使從實驗中得到的知識很快成為學生新知識中的一部分。

3.在進行“探究三：自由落體運動是一種什么運動”時，學生很快想到，并能根據觀察牛頓管里發生的現象說明自由落體運動是一個加速運動。有一部分預習過的學生能說出“自由落體運動是一種勻加速直線運動”。這一部分學生與那些只停留在“加速運動”這個結論上的學生相比，有更深的認識，但在筆者追問如何證明的時候也卡殼了。接著，又是一小會的安靜后，有個別學生才以試探性的語氣問：“看看數據是否符合勻變速直線運動的公式。”這說明學生在這個時候沒有能養成利用特點判斷物理模型的思維習慣。在這其中，筆者再次告誡自己，課堂千萬別停留在學生喊出結論的這個層面上。于是，在緊接著進行的全班交流中，筆者引導學生進行思考，打開學生的思維大門，學生迅速想到勻變速直線運動的特點和規律，包括公式、圖象。當筆者看到學生“原來如此”的神情時，有一種成就感油然而生。

4.關于實驗方案的評估。筆者提出要評估時，學生自然地把匯總上來的方案進行可行性評估和操作性評估，而且進行得非常自然且順利。這給筆者提示，以后要找機會讓學生進行更多的評估，使學生養成評估的好習慣。

在課后的自我總結與反思中，筆者發現，這節課基本達到了預想的目的，符合 2017 課標中對它的定位“通過實驗，認識自由落體運動規律”。在機械運動情境下，培養學生的運動與相互作用觀念和模型建構等物理學科核心素養。設計探究式教學，使學生在對自由落體運動的研究和學習過程中，較深入地理解知識、掌握技能，使學生的核心素養得到更好的培養和發展。

這節課在設計思路上，就自由落體運動的本質和特點，引導學生提出問題—提出猜想—設計方案—交流評估方案的可行性—合作實驗—分析實驗數據得出結論。在整個學習過程中，學生基本上經歷了探究式學習中的幾個基本環節。探究的基礎技能，如“交流”“預測”“收集證據”及“推斷”等得到了訓練。這個完整的探究過程體驗，既使學生于之前的學習中體驗過的科學研究方法得到再次體驗和鞏固，又使學生學到新知識，并將之納入舊知識結構中，不斷完善知識體系。

在探究式教學中，這節課的重點、難點“自由落體運動的性質”經由學生質疑、思考、動手實驗后，很自然地理解和掌握。將科學思維、科學探究的方法植入學生的腦海中，將新知識融入知識結構中，避免了死記硬背的現象，也使學生更好地運用所學知識解決遇到的新問題。

我們發現，很多學生不缺少科學結論，缺少的是批判性思維“為什么是這樣？”這節課的設計和實施，應該說，避免了讓學生只懂得“輕重不同的物體應該下落一樣快”的結論和“亞里士多德是錯誤的”的觀點，使學生獲得思維的訓練。這節課，自始至終都體現了課程標準的要求，在學生已有知識的基礎上建構，以學定教。特別是在課堂的進行過程中，能因為自己的問題引起學生思維沖突，引導學生深入思考。這不但使學生受益，而且也讓老師獲得滿滿的成就感。

同時，老師也必須明白，核心素養的形成不是一朝一夕的事情。教育是一個循序漸進的過程，也就是說，是一個逐步習得然后鞏固熟練的過程。比如，上這節課前，我們雖然在上第一章和第二章的時候已經把科學思維、科學探究的幾個過程滲入課堂，也還進行了單一過程的重點訓練，但是學生還是沒有較好地掌握探究的方法。因此，在上這節課時，筆者還是要加強訓練，逐步引導，讓學生用實際行動去培養自己的思維方法，并在探究中學習和鍛煉。

我們還要注意的是，在課堂活動中，當某一小組的同學發言時，要求其他小組的同學不要干擾，更不要在下面議論，而應該學會傾聽;也不要只顧自己本組的實驗，而忽略與其他小組進行交流。在平常的教學中，這樣的情況時常發生，特別是在大班教學中，很難避免。如何讓每個學生體會到交流與合作的重要性，明白尊重別人的道理，能靜下心來傾聽別人的意見和觀點，是我們日常教學中應該注意的問題。

這節課也有一些遺憾，（1）在進行“探究一：物體下落的快慢與質量有關嗎”的時候，因為沒能預想到學生中有不少已經對這有過比較廣泛的閱讀和思考，所以自己臨場沒能及時調整課程進行的速度;（2）沒能對學生分組實驗時間有個較準確的估計，導致實驗分析和總結都只能放到第二個課時完成。雖然從另一個角度來說，是給了學生思考和消化的時間，但是否可以做得更好？總而言之，高中物理采用探究式教學法雖然可以使學生的核心素養得到較好的培養和發展，但是要根據學生的學情、課程標準的要求和學校的實際進行合理設計，要不再好的方法也難收到滿意的效果。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國教育部.通高中物理課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018

（責編 盧建龍）