如何有效培养高中生的物理学科核心素养

李开玉

摘 要：高考改革的基本理念之一是注重体现物理学科本质，培养学生的物理核心素养。高中物理课程注重体现物理学科的本质，从物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等方面提炼学科育人价值，充分体现物理学科对提高学生核心素养的独特作用，为学生终身发展、应对现代和未来社会发展的挑战打下基础。

关键词：高中物理；学科素养；培养途径

分析近三年的全国1卷理综物理试题，发现高考物理的试题特点都是紧紧围绕高中物理的基础知识和基本方法，重点考查考生的理解能力、推理能力、分析综合能力、运用数学处理物理问题的能力和实验与探究能力，同时充分体现了物理学科的特点，以日常生活和实验探究中所接触的科学事物和现象为载体，考查考生利用物理知识以及学科思想方法解决实际问题的能力，渗透STSE（科学、技术、社会、环境）的教育思想，考查了考生的科学素养。那么老师如何在平时的课堂教学中有效地提高学生的物理学科素养，成了迫切需要钻研的问题。本人根据教学实际，探讨有效培养高中生物理学科核心素养的几个途径。

一、在新课教学中，教师应注重物理概念、基本现象和基本规律的阐述，加强学生对物理概念及物理规律的理解

高考改革的基本理念之一是注重体现物理学科本质，培养学生的物理核心素养。高中物理课程注重体现物理学科的本质，从物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等方面提炼学科育人价值，充分体现物理学科对提高学生核心素养的独特作用，为学生终身发展、应对现代和未来社会发展的挑战打下基础。

“物理观念”是从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识；是物理概念和规律等在头脑中的提炼与升华；是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础。“物理观念”主要包括物质观念、运动与相互作用观念、能量观念等要素。在新课教学中，教师应注重物理概念、基本现象和基本规律的阐述，加强学生对物理概念及物理规律的理解。高中教师根据教学目标和要求，结合学生身心发展的特点，利用“从生动的直观到抽象的思维”的认识规律，运用实际操作、模型演示、生活中熟悉的实例等进行直观教学，是提高教学质量的一个重要方法。

高中物理概念的教学还可以采用循序渐进的原则，对概念划分层次。例如：在整个高中阶段，对静摩擦力教学要循序渐进，开始只要求学生知道静摩擦力产生的条件：（1）物体相互接触；（2）有压力；（3）接触面粗糙；（4）物体间有相对运动的趋势。能用二力平衡的知识判断静摩擦力是否存在、大小和方向，知道存在最大静摩擦力。如果初学时就要求对静摩擦力的各种情况的认识一步到位，有悖于认识规律，就会事倍功半，欲速则不达。随着学习的深入和学习能力的提高，学生对静摩擦力的认识会逐渐加深。学习了参照物的概念后，可判断相对运动趋势的方向。学习“牛顿运动定律”后，又知道了由物体的受力情况和运动状态解决静摩擦力的大小和方向。学习了“机械能”后，再讨论摩擦力做功和能量的转化问题。只有把静摩擦力这个概念分散到整个力学教学过程，逐步拓宽，层层深入，才能使学生较全面地掌握静摩擦力的作用规律。

二、在习题课中教师要注重引导学生将实际问题中的对象和过程转换成所学的物理模型，能对综合性物理问题进行分析和推理，获得结论并作出解释

高中物理课程中涉及的物理模型主要包括以下三类：（1）对象模型：例如质点、轻杆、轻绳、弹簧振子、单摆、理想气体、点电荷、理想电表、理想变压器、匀强电场、匀强磁场、点光源、光线、原子模型等，这类模型建立在客观实体的基础上，以实际的物体为原型，把客观实体理想化。（2）过程模型：例如匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、平抛运动、简谐振动等。过程模型可以使我们在研究某些物体的运动时，忽略次要因素，抓住本质要素，把物理過程理想化，抽象出过程模型。（3）结构模型：如原子模型、磁力线、电力线等。在研究复杂的物理问题时，涉及多个因素，决定系统性的是系统的整个结构。

传统教学中，教师往往只注重让学生记住物理模型、套用物理模型，当学生遇到较为新颖的物理情境时就会感到无从下手，出现这些现象的根本原因在于学生缺乏物理模型建构的能力，容易根据已有的经验形成思维定式，学生缺乏尝试自己构建物理模型来分析问题的能力。所以，在教学过程中，教师需要有效的教学策略来解决模型建构所存在的问题，有意识地进行能力培养，从而提高物理模型构建能力。下面根据教学实际，本人在帮助学生建立物理模型时，主要采用以下方法：（1）分类定义法：在对某些模型进行建立时，教师引导学生从模型本身的特点给予分类定义，然后在运用中进一步体会模型的内涵。如总结力的三种效应：①力的瞬时性（产生a）F=ma？圯运动状态发生变化？圯牛顿第二定律；②时间积累效应（冲量）I=Ft？圯动量发生变化？圯动量定理；③空间积累效应（做功）W=FS？圯动能发生变化？圯动能定理。（2）举一反三法：在学生已有的知识基础上，通过举例的方法，引导学生建立物理模型，再改变一些条件，让学生尝试分析变式情境下的运动情况。（3）实验引导法：建立物理模型时离不开实验，先引导学生观看实验相关的录像视频，再去实验室分组实验，通过动手做实验，使学生的脑海里留下一个思维轮廓，变成具体思维特征的物理模型，进而去解决一类相关的实际问题，这种方式建立起来的物理模型给学生的印象很深刻。

三、在实验课中教师要注重培养学生的科学探究意识

《普通高中物理课程标准》中指出，科学探究是指基于观察和实验，培养学生分析相关事实或结论，提出并准确表述可探究的物理问题，作出有依据的假设；能制订科学探究方案，选用合适的器材获得数据；能分析数据，发现其中规律，形成合理的结论，用已有的物理知识进行解释；能撰写完整的实验报告，对科学探究过程与结果进行交流和反思。物理科学探究过程主要包括提出问题、搜集证据、解释现象、合作交流等要素。对于提高学生的科学探究意识，我认为主要有以下三个方面的途径。

1.设置问题情境，激发学生的科学探究欲望

在课堂教学中，教师设置问题情境，并通过引导优化和集中学生的问题，然后再筛选出那些可能会引发富有成效的探究活动的问题，与学生提出好的问题同等重要。有时完全可以由教师直接提出探究的问题，根据教师提出的问题，学生也完全可以进行有高度探究性的学习活动。而且，只要学生真正参加了探究知识的过程，就会提出这样那样的问题。例如，讲授牛顿第三定律时，我们可以让学生探究拔河比赛的取胜技巧；学生普遍认为获胜方的拉力大于另一方，而实际上获胜方的力与另一方的力是一样大的；还有，课堂上积极引入永动机的问题、光路可逆的问题、力维持物体运动等问题，能够促使学生在情感与心理上的大起大落中开始质疑，培养他们的科学探究意识和能力。

2.师生相互合作，开展有效研究性的学习活动

我们可以充分利用课本中的“实践和拓展”栏目，对学生布置一些探究小课题进行研究。例如，学完了“万有引力定律及其应用”后，我在第二课堂上组织学生制作水火箭，让学生写出制作原理、设计思路、水火箭的结构示意图、制作过程等，通过小组合作，对他们各组制作出的水火箭举行火箭发射比赛，比赛后分析演示效果，并对火箭发射成功与失败的案例进行分析。

3.利用网络资源和相关教学软件优化物理实验教学

传统的实验课堂，我们更注重实验结果，达到既定的验证目的。在网络资源丰富的今天，我们可以下载实验相关的视频解释一些物理规律和现象。如电磁感应中的涡流现象，仅仅用传统的实验方法，用肉眼观察，我们是难以言述的。我们从网络上下载涡流知识介绍视频，可以将其直观再现，提高课堂效率；类似的，如电磁光谱、分子的热运动、核反应等内容，教师利用网络资源给学生进行讲解，可以给学生留下深刻的印象，提高学生的科学探究兴趣。

四、在课堂中教师要注重引导学生认识物理的本质，培养学习物理的科学态度与责任

《普通高中物理课程标准》中指出，“科学态度与责任”是指在认识科学本质，认识科学、技术、社会、环境关系的基础上，逐渐形成的探索自然的内在动力，严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度，以及遵守道德规范，保护环境并推动可持续发展的责任感。“科学态度与责任”主要包括科学本质、科学态度、社會责任等要素。

以日常课《核裂变》为例，让学生观看二战经典纪录片美军轰炸广岛和长崎，思考问题：原子核内蕴藏着巨大的能量，人类如何才能利用核能呢？图文介绍1939年德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼，用中子轰击铀核时发现重核裂变现象。然后我请学生就新中国第一颗原子弹爆炸的历史和社会背景、我国两弹元勋邓稼先的事迹、二战中广岛和长崎被投放原子弹的积极与消极意义等进行科学的讨论。我让学生在课后思考：原子弹爆炸是一种剧烈的、迅速释放高能量的核反应，能不能将链式反应置于人为控制之下，将核能缓慢释放出来？由此将课堂学习延伸到课后，为核电的和平利用等埋下伏笔。通过这样一系列的活动，学生逐渐形成对科学和技术应有的正确态度以及责任感。

科学态度与责任素养，是高中物理教学中应该特别关注的问题，是高中物理教学的灵魂，其形成不是一蹴而就的，而是贯穿与落实在平常教学中的每一个环节，潜移默化，逐渐渗透。

参考文献：

[1]李荣党，姚跃涌.高中物理概念教学方法策略与案例研究[M].广东高等教育出版社，2016-03.

[2]张立健.高中学生物理模型建构能力培养的策略研究[D].福建师范大学，2006.

编辑 郭小琴