“多元探究”在高中物理研究性學習中的實踐

摘 要：基于物理核心素養的具體要素，本文以“探究彈性勢能表達式”的研究性學習為例，以創新教學設計為立足點，采用量綱分析、實驗探究、理論探究等多元化的探究方案，以及運用知識同化和遷移的策略，展示了如何在“研究性學習”中培養學生的物理核心素養，并實施學科育人的策略。

關鍵詞：多元探究；物理核心素養；研究性學習；彈性勢能

1 問題提出

《普通高中物理課程標準（2017年版）》出臺以后，“核心素養”一詞迅速成為中小學基礎教育領域的熱點。高中物理學科所要求的核心素養的具體要素如圖1所示。［1］其中，對學生進行科學思維、科學探究素養的培養是物理學科“四大核心素養”的重要組成部分，而引導學生進行研究性學習的探究課顯然是落實核心素養的優選方式。

探究課要求教師在教學過程中，要積極地創設情境，通過引導學生同化、遷移已學知識和方法，促使學生動腦思考、動手操作，并運用物理學習過程中所掌握的物理思想和物理方法設計探究方案。教師應鼓勵學生自主進行探究活動，同時注意加強小組之間的合作，引導學生從多個角度進行推理驗證，以達到讓學生掌握物理概念和物理規律的目標。 本文以“探究彈性勢能表達式”的研究性學習為例，分析在基于研究性學習的探究課教學過程中，如何通過多元的探究方法來培養學生科學思維和科學探究的意識與能力。

2 案例呈現

2.1 猜想

遷移一：通過與重力勢能的類比，猜想彈性勢能與哪些因素有關（如表1所示）。

學生通過類比，猜想影響彈簧彈性勢能大小的因素有彈簧勁度系數k和彈簧形變量x。如何進一步探究彈性勢能與k、x之間的具體關系呢？教師需要引導學生利用所學的知識進行探究。具體探究方案如下。

2.2 探究方案

2.2.1 量綱分析——半定量分析

力學物理量A的量綱［A］都可以寫成［A］＝MαLβTγ的形式，所以只要明確各物理量的量綱（或者基本單位），就可以通過列方程組確定各物理量之間的代數關系（如表2、表3所示）。［2］

3 總結本文基于物理核心素養的具體要素，以 “探究彈性勢能的表達式”教學為例，立足創新教學設計，探索如何在“研究性學習”中培養學生的物理核心素養。教師通過精心設計的研究方案，提升了學生課上與課后的參與度，給原本平淡的課堂增添了幾分色彩，使學生在獲取知識的同時，掌握了很多方法，并進一步提升了他們的科學思維、科學探究能力。 鑒于國家選才的需要，以提升學生核心素養為基礎的教學，無疑是體現物理課堂教學和教育價值的重要路徑，同時也將成為評價教師課堂教學行為的重要指標。因此，作為高中物理教師，首先應該轉變教學理念，改進教學方法，關注學生對物理知識建構的過程。在本案例中，教師引導學生采用多種手段來探究彈性勢能的表達式，而不是直接告知學生結論。其次，教師要積極有效地創設學習情境，建構多維的教學課堂，讓學生的物理核心素養能真正地提升，為學生今后的發展奠定良好的基礎。在本案例中，教師引導學生使用量綱分析、實驗探究、理論探究等多種探究手段來探究彈性勢能的表達式，讓學生體會了多維的探究方法，很好地培養了學生的科學探究思維，發展了學生多元化的探究能力。

參考文獻

［1］中華人民共和國教育部. 普通高中物理課程標準（2017年版）［M］. 北京：人民教育出版社，2017：4-5.

［2］許小濤. 賞析兩道“量綱分析”的競賽復賽試題［J］. 物理教師，2015，36（10）：94-95．

［3］人民教育出版社 課程教材研究所 物理課程教材研究開發中心. 普通高中教科書 物理 必修 第一冊［M］. 北京：人民教育出版社，2019：44-46．