核心素养视角下高中物理教学中真实情境的运用

    吴秀萍

    摘 ? 要：依据物理学科核心素养的内涵与培养要求，从引导学生形成正确价值观、培养科学思维和创新意识等角度，对中学物理课堂教学中如何运用与社会生产、生活有关的素材，创设真实且有价值的学习情境进行探讨。

    关键词：中学物理;学习情境;核心素养

    高中物理教学，要着力发展学生的核心素养，使学生通过物理学科的学习而逐步形成正确的价值理念、必备品格和关键能力。普通高中物理课程标准（2017年版）指出，高中物理课程应在义务教育的基础上，进一步促进学生物理学科核心素养的养成和发展[ 1 ]。这要求物理教学中要加强学科知识与生产生活的联系，运用真实实例，提出有意义的问题，开展围绕真实问题的探究实验活动。在引导学生分析和解決真实问题的过程中，培养创新精神和实践能力，体悟学科价值。在创设真实情境过程中，如何从培养学生学科核心素养的视角出发，选择和处理真实素材，并进行问题情境创设，就成为我们必须认真对待的问题。

    1 ?以培养科学态度与责任为导向选择和运用真实素材

    物理学科核心素养中的“科学态度与责任”从理解科学本质、科学态度和社会责任感的培养等方面对教学提出了要求，揭示了物理学习的价值追求，是落实立德树人根本任务在物理教学中体现。

    物理学科知识推动着科学技术的发展和社会的进步，对每个人的工作和生活都造成了巨大的影响。一方面为人类生活提供了便利，另一方面也难免带来了一些新的问题。这就要求我们在使用与这些问题相关素材进行教学时，以培养学生科学态度和社会责任为导向，引导学生以科学的态度来正确看待这些问题。

    在进行力学和运动学教学中，经常都会使用到汽车行驶的相关素材，如关于汽车刹车或碰撞的问题。教师在运用这些素材进行物理知识教学的同时，还可以引导学生思考“假如司机驾驶时正在打电话，反应慢了一秒，对刹车距离有何影响？”“我们可以从哪些方面进一步避免这种碰撞的产生？”等问题，并适当地展示一些相关法规对司机和汽车安全性能标准的要求。

    在使用到如火车、飞机、火箭等素材的时候，教师也可以不失时机地介绍我国在高铁、航天、航空等方面取得的巨大科技成就，培养爱国主义情怀。以此，在促进物理知识的理解和应用的同时，引导学生从物理学科知识出发，体会物理学科知识的社会价值，培养学生的社会责任感和正确的价值观念。

    另外需要注意的是，信息技术的发展和网络的普及使我们可以轻松获取丰富的真实情境素材。但这些素材中也会夹杂一些科学性缺失、价值取向有所偏差的信息。这就要求我们以培养学生科学态度和社会责任为导向，充分考虑素材的科学性和价值取向，选择和处理素材。

    例如，部分公众对辐射的影响存在误区，这也相当程度上影响了学生的认识。教师在关于放射性相关知识的教学之后，可以结合前一阶段教学中关于电磁波的相关知识，引导学生分析“孕妇防辐射服”“在电脑前放置植物减少电磁辐射”“居民反对在小区内建设通讯基站”等社会现象，让学生能够从不同类型辐射的原理及效果出发，认识到这些现象中存在的科学问题。同时结合相关数据资料（如世界卫生组织的相关研究等）进一步认识到“辐射对人体的影响”与“辐射类型”“辐射强度”之间的关系，加深理解。在引导学生从所学知识出发分析问题，促进对学科知识理解的同时，培养实事求是的科学精神和科学的生活态度。

    2 ?以培养物理观念和科学思维为要求设计真实情境教学

    物理学科核心素养对学生的物理观念和科学思维提出了要求。教师在使用真实素材时应当以此为依据进行教学的设计与实施。教学中真实素材的使用不应仅仅停留在“符合教学内容、导入教学、激发兴趣”，还应当进一步发掘真实素材的潜力和作用。

    物理学科知识是通过建构物理模型来对客观事物及其运行规律进行研究的，其概念及规律的呈现方式多依赖于公式等抽象符号的表征，而真实素材则来源于实际而复杂的对象和过程。如何实现从真实到模型的过渡就成为需要面对的问题。在实际的课堂教学中，部分教师从实际问题到模型建构的过程分析过于仓促，甚至无意中忽略了这个过程，直接从真实现象跨越到概念的解释（如定义和公式），这对学生模型建构和科学思维的培养是不利的。

    另一方面，证据的推理和实验的验证是科学的知识和结论产生的基础。学生对物理知识的学习过程也应构建在充分的证据和实验论证的基础上，通过实验和真实现象的展示，让学生在充分的证据面前自行得出结论，理解并习得科学知识。避免让学生产生“因为课本这么说，老师这么讲，所以是这样”的认识偏差。

    实验情境是物理教师经常用到的重要真实情境。 “探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验是课程中力与运动相关联的一个重要实验，也是学生较早接触到的影响因素较多的一个实验。以该实验为例，如果一开始就按照“目的—原理—器材—步骤……”的顺序依次进行教学，就会使这一难得的真实实验情境的价值打了折扣。教师可以设法在教学中引导学生将实验情境模型化，让学生从建构模型的思维方式来看待整个实验过程，进行“真实—模型—概念原理”的实验教学。

    比如设置问题“实验中的研究对象是什么？小车？小车上的砝码？还是细绳上的砝码？”让学生根据实验目的从复杂的情境中确定研究对象，从而建构实验模型，进行受力分析。再设置问题“根据实验目的，验证牛顿第二定律，我们需要获得哪些物理量数据？如何获得？”引导学生从概念原理出发，分析实验步骤的目的，了解所测量数据的意义，培养证据和逻辑意识，理解实验验证的意义。还可以设置问题“实验中哪些影响因素是被我们忽略不计的？是否会造成误差？”引导学生发现实验中忽略不计的一些力和作用，如“将研究对象视为质点后，其滚动摩擦力视为滑动摩擦力”“小车后纸条因打点计时器所产生的拉力”等，让学生体会抽象模型与真实的差别，更好地理解从真实到模型的作用和意义，进一步培养建构模型的科学思维方式。

    所以教师在真实情境的运用过程中，应通过精心的设计，注重细节的引导，在引导学生沿着科学思维方式形成新认知的同时，也让他们感受到知识学习的真实意义，以此实现培养学生物理观念和科学思维的目的。

    3 ?以培养科学探究素养为目的创设真实问题情境

    科学探究是人类探索和了解自然、获得科学知识的主要方法，也是学生学习物理的主要方式，是一种综合性的、关键的科学能力和素养[ 2 ]。而探寻本质的好奇心和主动意愿是学生进行科学探究的前提。教师应该提供机会让他们将自身的思考和猜想付诸实施，以得到良好的探究体验。在创设情境过程中，有趣的且有意义的真实情境是激发好奇心和探究意愿的基础，精心设计的问题是引导思考和探究的关键，主动性和获得感是培养探究意识的保证。所以要充分发挥学生的主体性，提高学生在问题分析与解决过程中的参与度，创造机会让学生进行主动有效的真实问题情境下的探究活动。

    以圆周运动复习教学中以探究链球作为素材为例，引导学生探究链球掷出距离的影响因素。我们可以展示链球运动的相关视频，引导学生思考如下問题：

    （1）“研究链球运动过程，要以什么物体作为研究对象？其运动过程可以分为几个阶段？”引导学生确定研究对象，并将复杂的过程分解为熟悉的运动模型，完成基本物理模型的构建。通过分析，学生应该可以分析出链球掷出后的运动状态，且确定链球掷出距离与链球抛出时的初速度、抛出角度之间的关系，引导写出关系式，以此达到复习斜抛运动的目的。

    （2）“链球抛出时的初速度和角度受哪些因素影响？”这个问题引导学生对链球抛出前这一复杂的近似圆周运动阶段的分析，选择近似且熟悉的运动过程进行物理模型的构建，思考链球抛出前的受力情况，并将运动员所能提供的最大拉力与链球抛出时的初速度和角度联系起来。这个过程注重引导学生根据已学知识，通过相互之间的交流讨论，选择模型，提出猜想，并尽可能的写出关系式。

    （3）“如何验证你们提出的猜想？”引导学生思考，要验证自己写出的关系式，需要获得哪些数据，可以通过怎样的方式或者哪些实验仪器进行近似的模拟，讨论并提出可行的验证方案。受条件所限，可以作为作业，建议学生通过课外模拟实验或者真实的类似链球的运动体验来进行验证，等到下一节课来进行汇报交流。

    （4）“刚才的探究是理想化的，如果综合考虑实际情况的话，你们对链球运动员会提出哪些建议？”引导学生再次仔细观察相关视频，从场地风向、运动员脚底的摩擦力、甚至运动员的身高体重……等各方面，运用物理学知识来进行分析。引导学生从模型思维回归真实，一方面体会构建模型的思维方式，另一方面也拓展学生的发散性思维，体会科学知识的真实作用和价值。

    学生面对问题进行探究的自主性和参与度是培养科学探究的关键。有意识地创设情境让学生独立面对真实问题，提出假设、设计方案、验证猜想、归纳表达，使其参与到探究的全过程中，体验运用科学的思维方式和探究方法解决问题的乐趣，以此培养科学探究精神。

    4 ?结束语

    物理学科核心素养明确了培养学生的方向，在教学过程中运用真实情境也应当遵循这一方向和要求。首先要把握素材的科学性和价值取向，使学生树立正确的价值观念;而后要充分发掘真实情境的作用，让学生在真实情境中建构物理模型，运用科学思维进行思考和学习，培养物理观念和科学思维;最后通过创设问题情境提供更多自主面对和解决真实问题的机会，培养学生科学探究精神。

    参考文献：

    [1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

    [2]胡卫平. 物理学科核心素养的建构[J]. 中学物理教学参考， 2017（7）：1-3.