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优化探究问题提升核心素养

范文

杨杰

摘? 要：传统的高三物理教学，与立德树人的育人目标之间存在着较大的差距。如果能够有效创设教学情境，优化整合探究问题，灵活运用联系对比等方法，引导学生将看似孤立的知识、规律，逐步升华为全面系统的物理观念，学生的核心素养自然会得到有效的提升。

关键词：问题探究;高三物理;核心素养

传统高三物理教学中，普遍存在着以“精致”的应试教育掩盖学生素养提升的现象。过分强调知识网络的建构，一味追求特殊规律的总结。看似提高了效率，却违背了学生的认知规律，忽略了学生的创新精神和实践能力，与立德树人的育人目标之间存在着较大的差距。

为全面深化教育教学改革，核心素养统领下的新一轮课改恰逢其时。而基于物理核心素养的教学目标明确要求，利用真实情境设计和实施教学过程，不仅要让学生了解具体的知识，更重要的是让学生在观察、实验的基础上，通过科学推理和科学论证得到结论。

因此，在高三物理教学中，如果能够有效创设贴近生活的教学情境，将学生所学的知识广泛运用到解决具体问题中，就可以不断丰富学生的体验。如果再能灵活运用实验探究、分析推理、联系对比等方法，将片面、零散的“感觉”进行有效融合，提炼出高度整合的探究问题，引导学生将看似孤立的知识、规律进行归纳总结，并逐步升华为全面系统的物理观念，学生的核心素养自然会得到有效的提升。

下面，以实际教学中的两个案例，探讨高三物理教学中学生核心素养的提升之道，仅供参考。

1? ? 案例1：恒定電流

1.1? ? 情境引入，提出问题

良好的学习情境，是学科知识和技能不断优化的基础，也是学科观念、思维模式和探究技能形成的必要条件。学生只有在与学习情境的持续互动中，才能不断迸发出创新思维的火花，更好地提升解决问题的能力。因此，创设与现实生活紧密关联的、真实性的问题情境，是实现学生素养提升的重要基础[1]。

《恒定电流》一章知识点零碎，概念、方法较多，学生不容易形成整体认识。为此，笔者精心剪辑了央视节目视频“是真的吗”，充分利用节目中轻松幽默的语言、悬疑紧张的音乐，创设情境，营造氛围，启发思维，提出问题[2]——灯泡在水中加热也会发光，是真的吗？引导学生大胆猜想，并通过观察视频中的实验，发现：灯泡放在水中用电磁炉加热不会发光，如果用微波炉加热就会发光。这与学生原有的认知产生冲突，自然会有这样的疑问：灯泡是要通电才能发光的，为什么加热也能发光呢？为什么电磁炉加热不发光呢？

这样的情境引入，调动了学生的积极性，启发了学生的思维，唤起了学生的探究热情，为进一步的问题探究创造了良好的条件。

1.2? ? 优化整合，问题探究

贴近生活的教学情境，仅仅为核心素养的提升创造了有利的条件。而只有在优化整合的探究问题的引领下，通过自主探究、合作交流，学生的素养才能得到更有效的提升。这就需要以核心素养为导向优化教学内容，以学科大观念统领和重构知识方法，渗透学科思维方式和探究模式，助力学生知识体系的构建和思维能力的提升。

为了加深学生对基础知识、基本方法的理解，打通知识壁垒，实现观念融合，提升学生的思维能力，本课围绕学生普遍存在的“灯泡是要通电才能发光”这一原有观念，精心设计了两个核心探究问题。

问题探究1：怎样产生电流？

在学生充分交流讨论的基础上，进一步提出3个小问题：①电源的作用？②电场的特点？③电流如何形成、如何描述？针对分解的每个小问题，采用比较法加深对概念的理解，使学生形成完整、正确的物理观念。比如，在讨论电源的作用时，可将电源与电容进行对比，还可将其与学生小时候喜欢的滑滑梯联系起来，如图1所示，通俗易懂，效果很好。

问题探究2：为什么电流流过灯泡，灯泡会发光？

同样，在学生充分交流讨论的基础上，进一步提出3个小问题：①为什么会有电阻？②电流为什么会做功？③电功与电热有什么区别与联系？在讨论第一个小问题时，可以结合图2，从动力学角度分析电阻产生的微观原因。讨论第三个小问题时，采用对比法，重点讨论纯电阻与非纯电阻的区别与联系，如图3所示。

设计说明：从“电流流过灯泡，灯泡会发光”这一常见的生活现象入手，再利用优化的两个探究问题，自然过渡，层层深入，电源—电场—电流，电阻—电功—电热，将看似孤立的物理概念融合在一起，使学生逐步形成系统、完整的物理观念。而且，利用探究问题引导学生自主解决问题，亲身经历概念方法的形成过程，科学思维和实践能力也自然得到提升。

1.3? ? 学以致用，解决问题

通过以上两个探究问题的讨论分析，《恒定电流》一章原本看似孤立的各个物理量被有效融合在一起，既调动了学生的学习热情，又让学生对知识、规律获得了更加深刻的理解。为进一步加深巩固，学以致用，还必须不失时机地用学生所学的知识去解决具体问题。

问题探究3：为什么电磁炉加热灯泡不会发光？而微波炉加热灯泡却会发光？

设计说明：看似简单的探究问题，却能有效破解困扰学生已久的光能与热量、光能与内能的关系问题，结合选修3-5中热辐射、光谱等概念，彻底打破知识壁垒，实现物理观念的融会贯通。同时，又可以让学生了解电磁炉与微波炉的工作原理，增强解决具体问题的能力。

2? ? 案例2：变压器、远距离输电

2.1? ? 情境引入，提出问题

师：2018年1月8日，2017年度国家科学技术奖励大会在北京举行。其中，“特高压±800 kV直流输电工程”被授予国家科学技术进步奖特等奖，这是继2012年后，特变电工再次获得国家科学技术领域最高奖。那么，什么是特高压工程？首先通过短片来了解一下。

视频：中国特高压输电技术世界领先，输送清洁能源。

过渡：特高压输电为什么会有如此神奇的本领呢？这节课，我们就从最简单、最基础的高压输电入手，见微知著，来探究特高压的奥秘。

2.2? ? 优化整合，问题探究

问题探究1：怎样获得高压？

设计说明：通过该探究问题的交流讨论，引导学生回顾变压器的结构、工作原理等基本知识，重点强化电压、功率、电流的关系。同时，精选巩固练习，拓展延伸，让学生在解决问题中释疑解惑。

巩固练习：如图4所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是（? ? ? ）

A.原、副线圈匝数比为9：1

B.原、副线圈匝数比为1：9

C.此时a和b的电功率之比为9：1

D.此时a和b的电功率之比为1：9

正确答案：A、D选项。

说明：①将图4与图5进行对比，让学生理解U、I对应的是原、副线圈两端的电压、电流的有效值或最大值;

②将图5与图6进行对比，让学生理解输出功率决定输入功率。

问题探究2：为什么要高压？

设计说明：从降低电能损失的角度开展讨论，电能损失的功率P=I2R，从而区分输电电压与损失电压，真正理解输电线上损耗的电功率P=2R。由此，学生可以清楚地认识到：当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的，从而真正理解采用高压输电的原因。同时，让学生对直流输电与交流输电进行比较，并介绍我国研制的世界上首个特高压柔性直流换流阀，消除学生对直流输电的误解，并进一步加深对“变压器只改变交流，不能改变直流”的认识。

在讨论过程中，还可以穿插介绍特高压输电在提高能源利用效率、减少环境污染方面的巨大作用，增强学生的环保意识和责任感。同时，介绍来自江苏盐城的中国工程院院士李立浧院士，他带领团队实现目前世界上电压最高、距离最远的特高压输电的事迹，以及他“成功的原因主要归结为坚持的力量。我相信，生活对于执著的人总是有丰厚的回报”的精神追求，定能激发学生强烈的自豪感和投身科技強国的爱国情怀。

2.3? ? 学以致用，解决问题

让学生利用本课讨论的知识方法，自主设计高压输电基本原理图，预测可能遇到的技术难题。不仅可以加深学生对知识的理解，更让学生深刻认识到：科学技术的进步，蕴含着丰富的物理学原理，未来还有更多艰巨的挑战，期待着不断的探究。既激发了学生的学习兴趣，又增强了学生的创新意识，有效培育了物理学科核心素养。

3? ? 结? 语

面向问题解决，实现知识建构，是核心素养导向下的高三物理教学过程中不可或缺的[3]。

因此，在课堂教学中，教师必须有效创设情境，优化探究问题，引导学生围绕某一实际问题，积极参与、亲身经历探究过程，在解决具体问题的过程中，结合原有知识体系，通过对比、批判、联系等方法，对知识进行构建，增强实践能力和创新思维，提升核心素养。

参考文献：

[1]井丹丹.物理习题课的高效之道[J].物理教师，2017，38（12）：91-95.

[2]乔婷，刘珑，郭玉英.课堂中的有效提问——赏析中学物理课堂教学提问二三例[J].物理教师，2010，31（10）：5-7.

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

（栏目编辑? ? 罗琬华）

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