基于科學(xué)思維的高中物理實驗復(fù)習(xí)大單元教學(xué)方案探究

章小強

【摘要】高中物理實驗教學(xué)是高中物理教學(xué)的重要內(nèi)容，科學(xué)思維作為高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)，對高中物理實驗教學(xué)具有重要促進作用.本文以基于科學(xué)思維方法的高中物理實驗復(fù)習(xí)大單元教學(xué)方案探究為研究主題，分析科學(xué)思維對高中物理教學(xué)的促進作用和大單元教學(xué)法在高中物理實驗復(fù)習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用意義，探索課前設(shè)計物理實驗復(fù)習(xí)大單元教學(xué)方案、科學(xué)劃分高中物理實驗復(fù)習(xí)單元和通過教學(xué)反思及時優(yōu)化教學(xué)模式的教學(xué)策略，以期為高中物理教師的物理實驗復(fù)習(xí)教學(xué)提供參考.

【關(guān)鍵詞】高中物理；實驗教學(xué)；大單元教學(xué)

1 科學(xué)思維和大單元教學(xué)法

科學(xué)思維是高中物理學(xué)科的重要核心素養(yǎng)，科學(xué)思維是指學(xué)生了解科學(xué)本質(zhì)，掌握科學(xué)規(guī)律，闡述事物之間的相互聯(lián)系和采取間接或直接概括的方式表述科學(xué)原理的素養(yǎng).科學(xué)思維的四大要素分別為模型建構(gòu)，科學(xué)推理，科學(xué)論證和質(zhì)疑創(chuàng)新.對于高中階段學(xué)生來說，科學(xué)思維主要包括學(xué)習(xí)方法，批判思維和創(chuàng)新意識三個重要內(nèi)容.

學(xué)習(xí)方法是指學(xué)生在面對新的情境或具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)時所表現(xiàn)出來的在思維認知方面的綜合能力，包括學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)習(xí)慣，思維方式，研究路徑等.批判性思維則是指對任何事物都保持足夠的好奇心和開放性態(tài)度，具有探索精神和批判精神，對于教師或教材給出的結(jié)論敢于質(zhì)疑，能夠通過科學(xué)探索發(fā)現(xiàn)問題并解決問題.創(chuàng)新意識是指學(xué)生具備創(chuàng)新精神，愿意探索新方法解決舊問題，積極培養(yǎng)聯(lián)想思維、收斂思維、發(fā)散思維等高階思維品質(zhì)，為創(chuàng)新創(chuàng)造活動打好思維基礎(chǔ)［1］.

大單元教學(xué)法是一種新型的“化零為整”式的教學(xué)方式，是將相關(guān)聯(lián)的知識整合到同一單元中進行教學(xué)的創(chuàng)新方式，是課程改革背景下高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的必然要求.高中物理教師通過分析高中物理實驗的實驗方法、實驗用具等內(nèi)容，將使用了相同的實驗方法、實驗用具或采取了類似實驗觀念的高中物理實驗放在一起復(fù)習(xí)，一方面幫助學(xué)生更好地理解實驗教學(xué)內(nèi)容，減輕物理實驗知識記憶負擔(dān).另一方面幫助學(xué)生建立物理知識之間的聯(lián)系，順利形成物理知識框架，對學(xué)生的物理學(xué)習(xí)提供重要推動作用［2］.

2 科學(xué)思維方法對高中物理教學(xué)的促進作用

2.1 深化物理觀念

科學(xué)思維對學(xué)生的物理學(xué)習(xí)有重要幫助，一方面學(xué)生能將自身低階認知能力升華為高階思維能力，從而提升利用所學(xué)知識解決實際問題的能力，例如學(xué)生在發(fā)展科學(xué)思維的過程中提升聯(lián)想能力，能根據(jù)實際生活中遇到的問題抽象出物理應(yīng)用題目，從而利用所學(xué)物理知識解決實際問題.例如學(xué)生在發(fā)展科學(xué)思維的過程中提升對比分析能力，從而能夠從日常生活中的不同現(xiàn)象中識別出現(xiàn)象背后所蘊含的物理知識，從而更深刻地理解物理知識在實際生活中的體現(xiàn)和應(yīng)用.另一方面，學(xué)生在發(fā)展科學(xué)思維后，其物理觀念會進一步深化，學(xué)生對物理的認識更深刻，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情［3］.

2.2 形成正確的科學(xué)態(tài)度

科學(xué)思維對學(xué)生未來的學(xué)習(xí)、生活和職業(yè)發(fā)展都有重要的助力作用，學(xué)生在培養(yǎng)科學(xué)思維的過程中，對客觀世界的物質(zhì)聯(lián)系有更深入的認識，從而在潛移默化中形成正確的科學(xué)態(tài)度和嚴謹?shù)奶骄烤?另外，學(xué)生還會形成社會責(zé)任感，從而實現(xiàn)學(xué)生的全面發(fā)展.對學(xué)生的未來發(fā)展來說，形成正確的科學(xué)態(tài)度不僅對其大學(xué)期間的學(xué)習(xí)研究有重要的促進作用，還能有效提升學(xué)生畢業(yè)后在職場中的競爭力，從而更好地實現(xiàn)自我價值.

2.3 助力學(xué)生核心素養(yǎng)形成

高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)包括物理觀念，科學(xué)思維，科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個方面，其中科學(xué)思維是高中物理學(xué)科四大維度核心素養(yǎng)體系中承擔(dān)承上啟下作用的關(guān)鍵思維.一方面，學(xué)生要在形成物理觀念的基礎(chǔ)上發(fā)展科學(xué)思維，另一方面，學(xué)生發(fā)展科學(xué)思維后，又會進一步深化學(xué)生的物理觀念，促進學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)探究習(xí)慣，形成科學(xué)態(tài)度.所以，培養(yǎng)學(xué)生形成科學(xué)思維核心素養(yǎng)，對學(xué)生形成其他三個維度的核心素養(yǎng)具有積極的促進作用，有利于新課改的實質(zhì)性落地.

3 大單元教學(xué)法在高中實驗復(fù)習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用意義

高中物理實驗復(fù)習(xí)大單元教學(xué)方式的應(yīng)用可概括為三階段和九環(huán)節(jié)，三階段分別為課前階段、課上階段和課后階段.課前階段的學(xué)習(xí)任務(wù)主要由學(xué)生承擔(dān)，課前階段的包含三個環(huán)節(jié)，分別是任務(wù)清單環(huán)節(jié)、自主復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)、小組合作環(huán)節(jié)，即：學(xué)生提前預(yù)知教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容復(fù)習(xí)物理實驗內(nèi)容并通過小組合作的方式解決一部分問題；課中階段主要由教師引導(dǎo)學(xué)生開展，課中階段包含三環(huán)節(jié)，分別為成果交流環(huán)節(jié)、總結(jié)歸納環(huán)節(jié)和達標檢測環(huán)節(jié)，即教師引導(dǎo)學(xué)生通過班級交流和教師歸納總結(jié)幫助學(xué)生查缺補漏，以比較高的效率完成高中物理實驗教學(xué)；課后階段的學(xué)習(xí)任務(wù)主要由學(xué)生承擔(dān)，課后階段包括三個環(huán)節(jié)，分別為糾錯夯實環(huán)節(jié)、鞏固提升環(huán)節(jié)和實戰(zhàn)測試環(huán)節(jié)，即教師根據(jù)教學(xué)具體情況為學(xué)生設(shè)計課后作業(yè)，學(xué)生及時復(fù)習(xí)鞏固課程內(nèi)容并完成課后作業(yè).

4 基于科學(xué)思維方法的高中物理實驗復(fù)習(xí)大單元教學(xué)策略

4.1 課前設(shè)計物理實驗復(fù)習(xí)大單元教學(xué)方案

物理實驗復(fù)習(xí)大單元教學(xué)要求高中物理教師分析高中物理所學(xué)習(xí)的所有物理實驗，找出不同物理實驗之間的共同點，設(shè)計科學(xué)合理的物理實驗復(fù)習(xí)大單元主題，提升物理實驗復(fù)習(xí)教學(xué)的連貫性和整體性.一方面，高中物理教師要明確重點實驗和非重點實驗，優(yōu)先以重點實驗的重點內(nèi)容作為物理實驗復(fù)習(xí)大單元主題，幫助學(xué)生明確復(fù)習(xí)重點和提升物理實驗復(fù)習(xí)效率；另一方面，高中物理教師要科學(xué)劃分高中物理實驗復(fù)習(xí)單元，既要保證物理實驗復(fù)習(xí)單元最大限度地涵蓋所要復(fù)習(xí)的物理實驗.

高中物理教師在設(shè)計教學(xué)方案時，還應(yīng)關(guān)注教學(xué)內(nèi)容.物理實驗復(fù)習(xí)與物理實驗教學(xué)有很大不同，一方面物理實驗教學(xué)要求教師詳細講解相關(guān)知識并指導(dǎo)學(xué)生演繹實驗過程，物理實驗復(fù)習(xí)教學(xué)則要求教師找準教學(xué)重點，以啟發(fā)學(xué)生思維和培養(yǎng)學(xué)生形成科學(xué)思維為教學(xué)目標；另一方面物理實驗教學(xué)一般用時較長，而物理實驗復(fù)習(xí)教學(xué)的教學(xué)時間比較緊張，一般來說一節(jié)課復(fù)習(xí)一個主題的物理實驗，而同一主題的物理實驗大概包括5個以上的物理實驗.由于大單元教學(xué)是新興教學(xué)方法，且將大單元教學(xué)應(yīng)用于物理實驗復(fù)習(xí)教學(xué)的公開案例不多，高中物理教師大多對此經(jīng)驗不足，所以筆者建議此時充分發(fā)揮物理學(xué)科教學(xué)研究小組的作用，集全校高中物理教師之力，研究教學(xué)方法，設(shè)計可推廣的教學(xué)方案，為本校高中物理教師開展物理實驗復(fù)習(xí)大單元教學(xué)提供科學(xué)指導(dǎo)，提升物理實驗復(fù)習(xí)大單元教學(xué)的規(guī)范化和標準化［4］.

4.2 科學(xué)劃分高中物理實驗復(fù)習(xí)單元

在基于科學(xué)思維的高中物理實驗復(fù)習(xí)大單元教學(xué)實施過程中，如何提升教學(xué)效率，減少復(fù)習(xí)課時是一線高中物理教師面臨的主要問題，而有效解決上述問題的關(guān)鍵舉措便是科學(xué)劃分高中物理實驗復(fù)習(xí)單元.高中物理教師可以根據(jù)實驗方法、實驗觀念、實驗用具等劃分高中物理實驗復(fù)習(xí)單元，以實驗方法為例，高中物理教師可以將高中物理實驗劃分為描跡法、轉(zhuǎn)換法、外推法、控制變量法、等效法、放大法、圖象法等單元.

例如 以描跡法為例，教師可以以描跡方法為主題開展高中物理實驗復(fù)習(xí)教學(xué).例如，單擺振動實驗中，需要在漏斗中填裝細沙，隨著漏斗的擺動，漏斗中的細沙灑落在硬紙板上，學(xué)生觀察硬紙板上細沙的灑落痕跡便可了解單擺振動曲線.例如自由落體實驗中，在小球自由落體的過程中，閃光相機能記錄小球的位置，學(xué)生利用閃光相機的快門時間和小球墜落位置計算小球的自由落體情況，學(xué)生通過觀察小球墜落的圖片可更直觀地感受小球的下落過程，從而更真切地體會自由落體運動的性質(zhì).又如，能量守恒實驗中，學(xué)生利用復(fù)寫紙記錄小球的落點位置.除了高中物理實驗所涉及的描跡方法，教師還可以通過為學(xué)生拓展教學(xué)內(nèi)容的方式補充其他描跡法，幫助學(xué)生擴充知識量并提升課堂趣味性，例如教師可以為學(xué)生補充利用X射線機、超聲監(jiān)測儀器等將物體或人體內(nèi)部相關(guān)信息表現(xiàn)出來的方法.教師在補充額外知識時，一方面要控制拓展內(nèi)容的難度和深度，教學(xué)事例要與學(xué)生實際生活相接近或易于學(xué)生理解；另一方面由于拓展性內(nèi)容不在考試范圍內(nèi)，所以教師在選擇拓展內(nèi)容時要兼具趣味性和啟發(fā)性，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)遷移能力.

例如 以外推法為例，教師可以外推法為主題開展高中物理實驗復(fù)習(xí)教學(xué)，外推法是一種假設(shè)推理方法，是指將某個連續(xù)變化的物理量外推到一個假想的極限，使題目隱含條件和矛盾快速暴露出來.例如伽利略自由落體研究中，伽利略并非一開始就研究物體的自由落體運動，而是先研究物體在光滑斜面上的運動，然后逐漸增加斜面坡度，由斜面運動外推至無斜面的自由落體運動.例如把地球視為巨大拱橋外推到近地人造地球衛(wèi)星的情形.學(xué)生掌握外推法后，不僅能提升對物理實驗的理解，還能利用外推法提升解題效率，從而提升物理成績.教師在講解物理實驗方法時，不僅要為學(xué)生講解該物理實驗方法的來源和巧妙作用，還要與物理學(xué)習(xí)相聯(lián)系，提升學(xué)生的科學(xué)思維，從而令學(xué)生在面對物理難題時采取與物理實驗方法相同的解題方法快速找出題目隱含條件和矛盾，從而快速解題.

4.3 通過教學(xué)反思及時優(yōu)化教學(xué)模式

基于科學(xué)思維的高中物理實驗復(fù)習(xí)大單元教學(xué)是一種比較新穎的教學(xué)方式，教師教學(xué)經(jīng)驗不足，所以教師要及時通過教學(xué)反思來優(yōu)化教學(xué)模式.教師可以通過開展微課教學(xué)收集學(xué)生意見和利用測試檢驗教學(xué)效果的方式完成教學(xué)反思.首先，教師開展微格教學(xué)，記錄自己的教學(xué)過程，課后仔細觀看教學(xué)過程錄像，自我反省教學(xué)過程存在的不足并思考優(yōu)化提升策略，不斷提升開展高中物理實驗復(fù)習(xí)大單元教學(xué)的能力，教師還可以邀請同事對自己的教學(xué)視頻給出專業(yè)評價和建議.其次，教師可以收集學(xué)生意見，詢問學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，要求學(xué)生給予最真實的反饋，教師根據(jù)學(xué)生意見不斷改進，不斷提升教學(xué)質(zhì)量.最后，教師應(yīng)該利用測試檢驗教學(xué)效果，對于高中學(xué)段的學(xué)生來說，在高考中取得好成績是最緊迫的訴求，所以教師在培養(yǎng)學(xué)生核心思維的同時，應(yīng)該關(guān)注學(xué)生的物理分數(shù)，提升學(xué)生在高考中的競爭力.教師可以在學(xué)生參與實驗復(fù)習(xí)大單元教學(xué)之前完成與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的測試，記錄學(xué)生的成績，然后在學(xué)生完成實驗復(fù)習(xí)大單元教學(xué)后，再要求學(xué)生完成難度相仿、題型類似的測試，記錄學(xué)生的成績，根據(jù)成績判斷學(xué)生的物理知識水平是否得到有效提升［5］.

5 結(jié)語

科學(xué)思維是新課改要求高中物理教師在教學(xué)中必須要培養(yǎng)學(xué)生形成的重要思維，對學(xué)生的物理學(xué)習(xí)和未來發(fā)展都有重要意義.大單元教學(xué)法是將具有共同點的教學(xué)內(nèi)容放在一起學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生提升對比思維、遷移思維和聯(lián)想思維等優(yōu)秀思維品質(zhì)，為學(xué)生提供“由零到整”的學(xué)習(xí)體驗.高中物理教師在科學(xué)思維培養(yǎng)要求的指導(dǎo)下，利用大單元教學(xué)法開展高中物理實驗復(fù)習(xí)教學(xué)，對提升高中物理實驗復(fù)習(xí)教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果有重要意義.

參考文獻：

［1］劉洋.高中物理教學(xué)中科學(xué)思維培養(yǎng)的策略研究［D］.遼寧師范大學(xué)，2021.

［2］岳寶良.基于科學(xué)思維方法的高中物理實驗復(fù)習(xí)大單元教學(xué)方案的實踐策略［J］.文理導(dǎo)航（中旬），2021（11）：35-36.

［3］張美榮.指向科學(xué)思維培養(yǎng)的高中物理大單元設(shè)計研究以《牛頓第二定律》為例［D］.湖南師范大學(xué)，2021.

［4］焦琪.高中物理實驗教學(xué)中學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)［D］.哈爾濱師范大學(xué)，2022.

［5］宋慶通.大單元教學(xué)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用研究［D］.青海師范大學(xué)，2022.