物理拔尖人才培養(yǎng)三要點(diǎn)

陳學(xué)安

關(guān)鍵詞：理念更新；科學(xué)思維；運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系；因材施教

高中物理是自然科學(xué)領(lǐng)域的一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科，其課程目標(biāo)要求培養(yǎng)學(xué)生具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。創(chuàng)新素養(yǎng)是拔尖人才最重要的素養(yǎng)，高中物理教師應(yīng)該從教學(xué)觀念的更新、學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)、因材施教的落實(shí)三個(gè)方面積極探索拔尖人才創(chuàng)新素養(yǎng)提升的實(shí)踐路徑。結(jié)合高中物理教學(xué)實(shí)際，探索與研究拔尖人才培養(yǎng)的高中物理課程教學(xué)策略。

2022年習(xí)近平主席提出基礎(chǔ)學(xué)科拔尖人才培養(yǎng)戰(zhàn)略。國(guó)家一直重視自然科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)領(lǐng)域拔尖人才的培養(yǎng)。順應(yīng)時(shí)代需要，培養(yǎng)物理拔尖人才首先要求高中物理教師更新教學(xué)觀念。

物理課堂不僅在于學(xué)科知識(shí)與技能的傳授，更在于對(duì)學(xué)生思想政治與道德品質(zhì)的培養(yǎng)。依據(jù)物理學(xué)科特點(diǎn)，充分挖掘物理教材中思政素材，融思政教育于物理教學(xué)中，將學(xué)生培養(yǎng)成兼具家國(guó)情懷、批判性思維、科學(xué)思維、創(chuàng)新思維的拔尖人才。物理學(xué)的理論和實(shí)踐蘊(yùn)含著豐富的辯證唯物主義思想教育因素，在教學(xué)中展示伽利略的立場(chǎng)和思考方式，研讀伽利略、笛卡爾、牛頓等科學(xué)家們的科學(xué)研究史實(shí)材料，引領(lǐng)學(xué)生建立為中華民族屹立于世界科技高地而獻(xiàn)身物理科學(xué)研究事業(yè)的遠(yuǎn)大胸懷。

拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)對(duì)課堂教學(xué)模式及理念提出了新的挑戰(zhàn)，具體表現(xiàn)在開(kāi)放型的課程內(nèi)容、豐富多樣的課程類(lèi)型、學(xué)生自主的課程選擇、研究型課程教學(xué)。利用探究式課程教學(xué)方式為其打下牢固的知識(shí)基礎(chǔ)，通過(guò)情境思維訓(xùn)練和解決實(shí)際問(wèn)題培育學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與應(yīng)用能力。在教學(xué)中，“問(wèn)題導(dǎo)思”重設(shè)計(jì)，即通過(guò)運(yùn)動(dòng)需不要力的問(wèn)題設(shè)計(jì)來(lái)引導(dǎo)、激發(fā)學(xué)生思維，解決力的概念“學(xué)”的問(wèn)題；“情境拓思”重應(yīng)用，通過(guò)設(shè)置理想實(shí)驗(yàn)來(lái)拓展思維的廣度、提升思維的深度，訓(xùn)練學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的思維能力，解決日常生活實(shí)踐中“用”的問(wèn)題；“對(duì)話(huà)啟思”重合作，這種教學(xué)理念通過(guò)小組合作，以對(duì)話(huà)的形式展開(kāi)碰撞、辨析、思考，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。

科學(xué)理論知識(shí)從實(shí)踐中升華而來(lái)，并應(yīng)用指導(dǎo)于生活實(shí)踐。對(duì)生活中的現(xiàn)象進(jìn)行質(zhì)疑與研究，有助于深入理解理論知識(shí)。生活中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)：手持氫氣球站立于公共汽車(chē)上的小女孩在汽車(chē)急剎車(chē)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向與氫氣球的運(yùn)動(dòng)方向不一致，從而對(duì)牛頓第一定律產(chǎn)生了質(zhì)疑。在探究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)生活中有很多這樣的例子，運(yùn)用和發(fā)展好“生活”課堂，結(jié)合生活實(shí)踐探索理論原理，需要教師呵護(hù)那些對(duì)運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系研究具有好奇心的少數(shù)尖子生，特別是那些對(duì)于伽利略斜面實(shí)驗(yàn)以及牛頓第一定律、牛頓第二定律提出質(zhì)疑的學(xué)生，要倍加愛(ài)護(hù)，尊重他們的意見(jiàn)，鼓勵(lì)他們的奇思妙想與批判性思維，與他們一起共同探討、實(shí)踐嘗試。

科學(xué)創(chuàng)新思維是攻克科技難關(guān)必備的思維，具有客觀性、預(yù)見(jiàn)性、可檢驗(yàn)性。拔尖人才的科學(xué)思維培養(yǎng)更應(yīng)該基于客觀事物或者現(xiàn)象基礎(chǔ)上的探究性；基于歸納和演繹、分析和綜合基礎(chǔ)上的前瞻性；基于邏輯與歷史相一致的實(shí)踐檢驗(yàn)性。

受時(shí)空限制，高中階段大量的物理實(shí)驗(yàn)只能開(kāi)展理想實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)理想實(shí)驗(yàn)。拔尖學(xué)生感興趣的不僅是伽利略實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，還有伽利略斜面實(shí)驗(yàn)的猜想依據(jù)、設(shè)計(jì)思路、推斷結(jié)果等，在還原實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)《運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系》中物理概念認(rèn)知、物理原理的理解。

以牛頓第一定律為例，慣性概念雖然是探究運(yùn)動(dòng)和力的基礎(chǔ)，但其抽象難懂。在解決問(wèn)題的過(guò)程中需要運(yùn)用理解慣性時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生困惑，主要原因是沒(méi)有真正理解慣性的概念以及影響慣性的因素。尖子生通過(guò)體育運(yùn)動(dòng)中拋擲的鉛球、立定跳遠(yuǎn)等項(xiàng)目的體驗(yàn)、觀察、思考，去尋找不同學(xué)生拋擲鉛球、立定跳遠(yuǎn)成績(jī)?yōu)槭裁床煌脑颍趯?shí)踐中深度理解“慣性”的概念，深入探究、驗(yàn)證力和慣性的關(guān)系；反復(fù)的體驗(yàn)與觀察思考，能自主發(fā)現(xiàn)物體慣性大小的影響因素，得出結(jié)論：物體自身質(zhì)量是其慣性大小的唯一量度。

物理尖子生善于在收集的證據(jù)之間探尋它們的邏輯性，善于運(yùn)用分析與綜合、比較與分類(lèi)、歸納與演繹的思維方法，建立現(xiàn)象與原理之間的關(guān)系并通過(guò)推理得出自己的結(jié)論或提出自己的見(jiàn)解。給他們提供小車(chē)、砝碼、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、傳感器等實(shí)驗(yàn)室能提供的實(shí)驗(yàn)器材，通過(guò)合作探究尋找物體的質(zhì)量、力與加速度的關(guān)系時(shí)，他們會(huì)精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，發(fā)現(xiàn)小車(chē)不變，改變拉力，就會(huì)改變加速度從而會(huì)得出影響加速度的因素是物體受到的力。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到如何排除摩擦力影響的問(wèn)題時(shí)。有人提出利用傳感器測(cè)出摩擦力后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也有人提出用玻璃代替木板減小其影響，甚至提出磁懸浮、氣墊導(dǎo)軌等辦法，但也有人提出為什么要排除摩擦力，摩擦力的存在不影響理論結(jié)果，進(jìn)而設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。此次探究實(shí)驗(yàn)不僅理解了力與加速度的關(guān)系，而且各類(lèi)創(chuàng)新思想層出不窮，各種辨論和思考光芒閃現(xiàn)。

創(chuàng)新思維助力尖子生從不同角度對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析與思考，并提出獨(dú)特的、新穎的、有價(jià)值的觀點(diǎn)，同時(shí)探索問(wèn)題解決的科學(xué)方法、科學(xué)路徑。普通高中物理學(xué)科概念認(rèn)知與學(xué)生的生活緊密相聯(lián)，如游樂(lè)場(chǎng)的漂流項(xiàng)目，由于漂流高度不夠或者滑道摩擦力過(guò)大，導(dǎo)致漂筏總是到不了下一個(gè)滑口就停下了。一般學(xué)生會(huì)提出增加滑口高度或者減小滑道摩擦系數(shù)來(lái)解決問(wèn)題，但尖子生往往會(huì)提出，增加漂筏數(shù)量，減少漂筏上的游客等切實(shí)可行的辦法。教師應(yīng)該為尖子生提供更多解決實(shí)際問(wèn)題的機(jī)會(huì)，基于學(xué)生熟悉的生活實(shí)際，引導(dǎo)學(xué)生利用課余時(shí)間思考實(shí)際生活、生產(chǎn)中工具的改進(jìn)，從自行車(chē)到摩托車(chē)，從摩托車(chē)到電動(dòng)車(chē)，從火車(chē)、動(dòng)車(chē)到飛機(jī)等交通工具的改進(jìn)；從石子投河、瓦片漂水面到導(dǎo)彈升空；從人造衛(wèi)星到宇宙飛船等，分析其與牛頓力學(xué)的關(guān)系，思考牛頓定律在生活、生產(chǎn)、國(guó)防等領(lǐng)域的重要作用，思考如何發(fā)揮牛頓定律在這些領(lǐng)域的作用，改進(jìn)現(xiàn)有的工具，發(fā)揮更大的作用。

普通高中物理教學(xué)既要面向全體學(xué)生，體現(xiàn)教學(xué)公平性，又需要滿(mǎn)足學(xué)生個(gè)性的學(xué)習(xí)需求，注重拔尖人才的培養(yǎng)。適時(shí)展現(xiàn)智力優(yōu)勢(shì)，引導(dǎo)尖子生優(yōu)化自己的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)物理尖子生適應(yīng)未來(lái)社會(huì)發(fā)展需求的關(guān)鍵能力。

物理尖子生對(duì)物理學(xué)科的探究和理解與眾不同，要設(shè)法引導(dǎo)他們逐步走進(jìn)物理科學(xué)研究之路，保護(hù)學(xué)生旺盛的好奇心、豐富的想象力、強(qiáng)烈的求知欲。這就要求物理教師高度關(guān)注他們物理的學(xué)習(xí)方式，引導(dǎo)他們運(yùn)用科學(xué)研究的基本方法探究、運(yùn)用物理知識(shí)。一位尖子生喜歡研究智能手機(jī)功能，提出是否可以用智能手機(jī)測(cè)量手機(jī)運(yùn)動(dòng)的加速度，并利用手機(jī)傳感器測(cè)量出手機(jī)從一定高度由靜止釋放落到鋪有海綿地面上的加速度，進(jìn)一步拓展探討與地面碰撞中所受的最大彈力。教學(xué)中通過(guò)讓學(xué)生展示其測(cè)量過(guò)程、測(cè)量工具、測(cè)量方法以及測(cè)量數(shù)據(jù)收集，最后引導(dǎo)分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論，驗(yàn)證結(jié)論，將理論知識(shí)付諸實(shí)踐，從而適時(shí)激發(fā)物理思考熱情，引導(dǎo)學(xué)生自主思考，落實(shí)因材施教的培育模式。

高中物理教學(xué)中對(duì)拔尖學(xué)生應(yīng)該順勢(shì)而為，保護(hù)他們物理學(xué)科探究的興趣的同時(shí)，要引導(dǎo)他們進(jìn)一步體驗(yàn)物理學(xué)習(xí)的成就感。充分調(diào)動(dòng)每個(gè)學(xué)生成為“尖子生”的欲望，結(jié)合學(xué)生主體的學(xué)習(xí)情況和具體實(shí)際來(lái)制定教學(xué)方案。如在競(jìng)賽習(xí)題中出現(xiàn)逆風(fēng)前進(jìn)的帆船，拔尖學(xué)生認(rèn)為理論與實(shí)際不相符，現(xiàn)實(shí)中帆船逆風(fēng)不能前行。課后鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手制作帆船，吹風(fēng)機(jī)制造逆風(fēng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在合適角度下，帆船能逆風(fēng)行駛，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的應(yīng)證，既加深了知識(shí)的理解增強(qiáng)了動(dòng)手能力，又實(shí)現(xiàn)從理論知識(shí)到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)變，充分展現(xiàn)出拔尖人才的創(chuàng)造優(yōu)勢(shì)。

總之，拔尖人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)在基礎(chǔ)教育，普通高中物理教師要積極探索尖子生的培養(yǎng)途徑與方法，積極更新教學(xué)理念，著重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力，因材施教，為國(guó)家實(shí)施拔尖人才戰(zhàn)略奠基。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2020年版）[M].北京：北京師范大學(xué)出版社.

[2]葉晟波，余潘.物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)拔尖人才創(chuàng)新素養(yǎng)的探索[J].物理教師，2022（04）.

（作者單位：江蘇省南京市中華中學(xué)）