基于科學(xué)思維的高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)策略

李瑞 湯羚

【摘要】基于科學(xué)思維的物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)，可以讓高中學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)問題的解決有更深層次的理解，幫助學(xué)生從實(shí)驗(yàn)知識(shí)復(fù)習(xí)階段過渡至科學(xué)思維發(fā)展階段.基于高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)意義，文章探討了科學(xué)思維背景下的高中物理實(shí)驗(yàn)大單元復(fù)習(xí)策略，圍繞山科版高中物理實(shí)驗(yàn)大單元復(fù)習(xí)教學(xué)案例，提出有關(guān)教學(xué)實(shí)踐的建議，為高中物理教師提供研究參考.

【關(guān)鍵詞】高中物理；大單元；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

科學(xué)思維是形成并運(yùn)用于科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)，基于對真理的認(rèn)識(shí)，對各種科學(xué)思維方法的有機(jī)融合，在實(shí)踐活動(dòng)中形成的一種思維.高中物理科學(xué)思維是學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分，開展指向科學(xué)思維培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)，能提高高中學(xué)生的物理學(xué)習(xí)成績和實(shí)踐探究水平.為了促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)落實(shí)，高中物理教師需要將科學(xué)思維方法貫穿于物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)活動(dòng)的始終，由此提高學(xué)生的學(xué)業(yè)質(zhì)量水平.

1 高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)意義

科學(xué)思維在《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中出現(xiàn)的頻率較高，是物理學(xué)科重要的核心思想之一，也是高中物理學(xué)業(yè)水平考試的重要考點(diǎn).大單元復(fù)習(xí)，打通了單一課時(shí)教學(xué)之間的界限，有效改善學(xué)生低效的傳統(tǒng)復(fù)習(xí)方式.開展基于科學(xué)思維方法的高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)，可以明顯改善學(xué)生的復(fù)習(xí)質(zhì)量，提高物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)效率.學(xué)生在多樣化的科學(xué)思維方法加持下，將大單元實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)內(nèi)容劃分為具體實(shí)驗(yàn)?zāi)K，不僅降低了復(fù)習(xí)的難度，而且有助于提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛷?fù)習(xí)效率.

高中物理教師圍繞科學(xué)思維核心素養(yǎng)要求，以多樣化科學(xué)思維方法為主線，進(jìn)行高質(zhì)量實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)活動(dòng)，將科學(xué)思維培養(yǎng)貫穿于不同的復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)，提升學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?基于科學(xué)思維方法的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，能加深學(xué)生的單元知識(shí)學(xué)習(xí)印象，最大程度提升學(xué)生的核心素養(yǎng)水平，促進(jìn)其物理思維品質(zhì)提升，由此擴(kuò)大物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)成果，使學(xué)生的科學(xué)思維、探究能力等方面有所提升，也促進(jìn)學(xué)業(yè)質(zhì)量水平提高.

2 科學(xué)思維方法下的高中物理實(shí)驗(yàn)大單元復(fù)習(xí)策略

2.1 科學(xué)思維方法為主線，劃分實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)模塊

科學(xué)思維方法能為高中物理的物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)提供指引，幫助學(xué)生科學(xué)劃分實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)模塊，有助于提高復(fù)習(xí)效率［1］.高中物理教師應(yīng)以科學(xué)思維方法為主線，控制好實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)量，依據(jù)科學(xué)思維方法劃分實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)模塊.

例如 在講解山科版高中物理必修第一冊“相互作用”這一單元內(nèi)容時(shí)，由奇特的力現(xiàn)象導(dǎo)入新課，涵蓋“重力與重心”“科學(xué)探究：彈力”“摩擦力”三節(jié)課程，教師應(yīng)當(dāng)利用學(xué)生熟悉的情境，帶領(lǐng)學(xué)生用輕彈簧、光滑物體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)，分析、推理物體的受力情況，區(qū)分觀點(diǎn)與證據(jù)，提升物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)效率，通過復(fù)習(xí)來培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑與創(chuàng)新思維.

“相互作用”這一單元要求學(xué)生掌握重力、彈力、摩擦力和胡克定律內(nèi)涵，學(xué)會(huì)計(jì)算各種力，根據(jù)生活中的現(xiàn)象理解物理原理，探究物理現(xiàn)象本質(zhì)，加深相互作用觀念.首先，教師向?qū)W生呈現(xiàn)“2022卡塔爾世界杯點(diǎn)球大戰(zhàn)”相關(guān)視頻資料，以科學(xué)思維方法為主線，帶領(lǐng)學(xué)生分析足球運(yùn)動(dòng)軌跡，聯(lián)系本單元力學(xué)相關(guān)知識(shí)，科學(xué)劃分實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)模塊.然后，教師指導(dǎo)學(xué)生做重力實(shí)驗(yàn)，通過測量不同物體的重量，運(yùn)用公式“G=mg”計(jì)算質(zhì)量，復(fù)習(xí)與重力相關(guān)的知識(shí).在此基礎(chǔ)上，教師引用“蹦極”圖文資料，讓學(xué)生回憶所學(xué)的彈力知識(shí)，做“形變”實(shí)驗(yàn)，復(fù)習(xí)彈性形變和范性形變相關(guān)知識(shí)，總結(jié)胡克定律及其公式“F=kx”.為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，教師可以根據(jù)塊狀劃分的單元復(fù)習(xí)項(xiàng)目，引領(lǐng)學(xué)生做“滑動(dòng)摩擦”實(shí)驗(yàn)，復(fù)習(xí)滑動(dòng)摩擦力大小與物體間壓力大小的關(guān)系，要求學(xué)生運(yùn)用公式“f=μN(yùn)”求出與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的數(shù)據(jù)，逐步過渡至靜摩擦力實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生根據(jù)摩擦力的調(diào)控，形成對三種常見的力（重力、彈力、摩擦力）的學(xué)習(xí)印象.最后，教師補(bǔ)充設(shè)計(jì)基本儀器使用實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，銜接各類實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)模塊，在單元復(fù)習(xí)教學(xué)中，增強(qiáng)學(xué)生的規(guī)范操作意識(shí)，全面提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，使之形成科學(xué)思維品質(zhì).

2.2 滲透多樣性思維方法，提升思維品質(zhì)

任何一種教學(xué)形式都不是萬能的，滲透多樣性思維方法，可以提升高中物理實(shí)驗(yàn)大單元復(fù)習(xí)質(zhì)量，提升學(xué)生的科學(xué)思維品質(zhì)，鍛煉學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?高中物理教師可以在實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)中向?qū)W生滲透不同的思維方法，科學(xué)引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)問題，通過實(shí)際操作，深化學(xué)習(xí)理解印象［2］.

例如 在講解山科版高中物理必修第二冊“圓周運(yùn)動(dòng)”這一單元內(nèi)容時(shí)，本單元由活動(dòng)中的圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)入新課，涵蓋“勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的描述”“科學(xué)探究：向心力”“離心現(xiàn)象”三節(jié)課程，教師需要指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用勻速圓周運(yùn)動(dòng)模型解決問題，對常見的勻速圓周運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析、推理，從不同角度分析、解決勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題，提升物理思維品質(zhì).

“圓周運(yùn)動(dòng)”一單元涉及的物理問題題材廣泛，教師可以利用向心力演示儀等器材，指引學(xué)生歸納實(shí)驗(yàn)信息，獲得相關(guān)結(jié)論，運(yùn)用多樣性思維方法解釋物理現(xiàn)象，從而理解勻變速圓周運(yùn)動(dòng)等知識(shí)，強(qiáng)化理論聯(lián)系實(shí)際的能力.首先，教師可以利用“摩天輪”引入復(fù)習(xí)活動(dòng)，向?qū)W生滲透多樣性思維方法，引導(dǎo)學(xué)生分析生活中的不同圓周運(yùn)動(dòng).然后，教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用線速度公式“v=st”、角速度公式“ω=φt”、線速度和角速度之間的關(guān)系式“v=rω”解決有關(guān)問題，做“轉(zhuǎn)動(dòng)籃球”實(shí)驗(yàn)，復(fù)習(xí)影響向心力大小的因素，進(jìn)一步理解向心力大小“F=mrω2”，理解公式“F=mv2r”的推導(dǎo)過程，學(xué)會(huì)運(yùn)用公式“a=rω2、a=v2r”計(jì)算向心加速度.教師向?qū)W生滲透留跡法、外推法、積累放大法等科學(xué)思維方法，指引學(xué)生探究離心運(yùn)動(dòng)，根據(jù)豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，開展“拱形橋”實(shí)驗(yàn)，探究生活中的“離心現(xiàn)象”，從而強(qiáng)化學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際意識(shí).最后，教師總結(jié)不同的科學(xué)思維方法，引導(dǎo)學(xué)生回顧實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)過程，從大單元整體角度總結(jié)知識(shí)，可以增強(qiáng)學(xué)生的復(fù)習(xí)效果，學(xué)生的科學(xué)思維品質(zhì)促進(jìn)提升.

2.3 開展多元化實(shí)驗(yàn)探究，達(dá)到學(xué)以致用的目標(biāo)

多元化實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，是高中物理實(shí)驗(yàn)提升大單元復(fù)習(xí)的常用手段，可以促進(jìn)復(fù)習(xí)教學(xué)質(zhì)量，讓學(xué)生達(dá)到學(xué)以致用的目標(biāo)［3］.高中物理教師在多元化實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)原理，反思操作步驟，可以將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與大單元專題有機(jī)結(jié)合，由此提升學(xué)生物理思維品質(zhì).

例如 在講解山科版高中物理必修第三冊“閉合電路歐姆定律與科學(xué)用電”這一單元內(nèi)容時(shí)，本單元由電問題導(dǎo)入新課，涵蓋“閉合電路歐姆定律”“科學(xué)測量：電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻”“科學(xué)測量：用多用電表測量電學(xué)量”“科學(xué)用電”四節(jié)課程，教師應(yīng)該圍繞閉合電路中常見的電路問題，設(shè)計(jì)多元化實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用相關(guān)論據(jù)證明結(jié)論，通過操作和反思，復(fù)習(xí)用不同方法解決與閉合電路歐姆定律相關(guān)的物理問題，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力.

“閉合電路歐姆定律與科學(xué)用電”這一單元圍繞閉合電路歐姆定律展開，教師要利用實(shí)際生活中常見的電路問題，啟迪學(xué)生的思維，讓學(xué)生在復(fù)習(xí)中，探究與閉合電路歐姆定律相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生提供充足的實(shí)踐機(jī)會(huì)，提升大單元復(fù)習(xí)教學(xué)質(zhì)量.首先，教師用常見的家庭用電、電路故障排查問題，引導(dǎo)學(xué)生開展多元化實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，探究電源特性，以復(fù)習(xí)電動(dòng)勢、閉合電路歐姆定律以及相關(guān)公式“I=UR、E=U外+U內(nèi)或I=Er+R”.然后，教師為學(xué)生提供不同的實(shí)驗(yàn)器材與電路圖，讓學(xué)生自行組裝實(shí)驗(yàn)器具，探究路端電壓與外電阻的關(guān)系，觀察路端電壓隨外電阻變化的現(xiàn)象，復(fù)習(xí)公式“U=E－Er+Rr”，結(jié)合閉合電路歐姆定律分析相關(guān)電路問題以及物理現(xiàn)象，鞏固自己所學(xué)基礎(chǔ)物理知識(shí).教師可以將“電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻”“用多用電表測量電學(xué)量”兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)融合，讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)原理與設(shè)計(jì)入手，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，認(rèn)識(shí)多用電表并讀數(shù)，在多元化實(shí)驗(yàn)探究中幫助學(xué)生復(fù)習(xí)舊知識(shí).最后，教師引導(dǎo)學(xué)生做“自來水和鹽水電阻測量”實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生用電表分別測量電阻，以驗(yàn)證自我估算的準(zhǔn)確性，同時(shí)，向?qū)W生滲透科學(xué)用電理念，使其了解各種家用電器的使用方法，形成安全用電、節(jié)約用電的良好意識(shí).

2.4 鼓勵(lì)進(jìn)行個(gè)性化復(fù)習(xí)，充實(shí)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課程

個(gè)性化復(fù)習(xí)是開展物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)的一個(gè)途徑，有助于促進(jìn)高中學(xué)習(xí)個(gè)性發(fā)展，充實(shí)物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課程［4］.教師在大單元教學(xué)目標(biāo)的指引下，為學(xué)生設(shè)計(jì)不同的個(gè)性化學(xué)習(xí)活動(dòng)，讓學(xué)生運(yùn)用自己喜歡的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以營造良好的復(fù)習(xí)氛圍，由此提升大單元復(fù)習(xí)教學(xué)質(zhì)量，擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)成果.

例如 在講解山科版高中物理選擇性必修第一冊“機(jī)械波”這一單元內(nèi)容時(shí)，本單元由“身邊的波”導(dǎo)入新課，涵蓋“波的形成和描述”“波的反射和折射”“波的干涉和衍射”“多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用”四節(jié)課程，教師可以在熟悉的問題情境中引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用簡諧波模型解釋機(jī)械波問題，通過個(gè)性化的推理得到結(jié)論，通過波的干涉、衍射規(guī)律說明波的流動(dòng)性特點(diǎn)，由此增加學(xué)生對波的認(rèn)識(shí).

“機(jī)械波”這一單元知識(shí)涉及波、橫波、縱波等領(lǐng)域，波速、波長、波頻之間的定量關(guān)系是研究重點(diǎn)，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中，運(yùn)用自己喜歡的方式解釋與機(jī)械波有關(guān)的物理現(xiàn)象.首先，教師要明確以下考綱要求：

（1）橫波和縱波；橫波的圖像；波長、頻率、波速的關(guān)系.

（2）波的反射和折射；波的疊加、干涉、衍射現(xiàn)象.

（3）聲波、超聲波及應(yīng)用、多普勒效應(yīng).

然后，教師可以提煉單元內(nèi)的不同實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，鼓勵(lì)學(xué)生自行總結(jié)實(shí)驗(yàn)相關(guān)結(jié)論，設(shè)計(jì)自己喜歡的實(shí)驗(yàn)方案.教師針對學(xué)生設(shè)計(jì)的個(gè)性化實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)方案進(jìn)行優(yōu)化，鼓勵(lì)學(xué)生從“身邊的波”入手，研究相關(guān)物理現(xiàn)象，復(fù)習(xí)波速公式“v=λT或v=λf”.再設(shè)計(jì)“水波反射”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，要求學(xué)生自主復(fù)習(xí)相關(guān)物理原理知識(shí)，探析入射角和折射角與波速之間的關(guān)系“sinisinr=v1v2”.最后，教師鼓勵(lì)學(xué)生探究“多普勒效應(yīng)”，設(shè)計(jì)有關(guān)“波源運(yùn)動(dòng)”的個(gè)性化實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化復(fù)習(xí)，使之深入理解所學(xué)物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)，懂得“多普勒效應(yīng)”在生活中的廣泛應(yīng)用，充實(shí)物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課程內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性發(fā)展，提高復(fù)習(xí)教學(xué)效果.

3 結(jié)語

綜上所述，開展基于科學(xué)思維方法的高中物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)大單元教學(xué)，有助于提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)效率，鍛煉學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ嵘渌季S品質(zhì)進(jìn)而擴(kuò)大復(fù)習(xí)教學(xué)成果.在科學(xué)思維素養(yǎng)培養(yǎng)背景下，高中物理教師以科學(xué)思維方法為主線，向?qū)W生滲透多樣性的物理實(shí)驗(yàn)思維方法，科學(xué)劃分實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)模塊，提升學(xué)生的思維品質(zhì).教師利用多元化實(shí)驗(yàn)探究與個(gè)性化復(fù)習(xí)活動(dòng)，驅(qū)動(dòng)學(xué)生運(yùn)用不同方法進(jìn)行實(shí)踐，進(jìn)而達(dá)到學(xué)以致用目標(biāo)，充實(shí)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課程內(nèi)容.因此，高中物理教師應(yīng)嘗試將大單元教學(xué)形式推廣到物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)中，探索高中物理復(fù)習(xí)課堂教學(xué)的轉(zhuǎn)型，促進(jìn)學(xué)生形成良好的科學(xué)思維.

【本文系福建省廈門市思明區(qū)教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2022年度課題“基于大單元設(shè)計(jì)的高三物理熱學(xué)模塊一輪復(fù)習(xí)課教學(xué)研究（課題編號(hào)：W2022Z0272）”研究成果】

參考文獻(xiàn)：

［1］彭俊勉.聚焦大單元教學(xué)設(shè)計(jì)的高中物理課堂教學(xué)［J］.試題與研究，2022（25）：165-167.

［2］張嘉弘.高中物理實(shí)驗(yàn)深度復(fù)習(xí)路徑研究［J］.物理教學(xué)探討，2022，40（07）：7-10.

［3］袁加興.項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的高中物理實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課探索——以新人教版“導(dǎo)體電阻率的測量”為例［J］.物理教師，2022，43（04）：85-87+90.

［4］彭麗.基于素養(yǎng)本位的高中物理大單元教學(xué)評價(jià)研究——以“動(dòng)量守恒定律”為例［J］.中學(xué)物理教學(xué)參考，2021，50（24）：1-3.

［5］張軍朋，范亞輝，呂辰祎等.高中物理探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力測評框架的構(gòu)建與應(yīng)用［J］.物理實(shí)驗(yàn)，2022，42（11）：50-59.