如何在高三复习课中落实物理学科核心素养？教学评一致性的视角

摘 要：物理核心素养培养是一个螺旋式上升过程，物理观念是物理核心素养的重要方面。本文聚焦运用教学评一致性技术落实物理教学中核心素养。以运动学规律应用为例，从教学评三者一致性视角来诠释高三物理复习教学中物理观念的培养，由两个基本公式综合复习高中所有运动形式，来拓展学生的科学思维，进而促进学生的核心素养培养。

关键词：物理核心素养;教学评一致性;复习课

当前，发展学生核心素养成为深化新课改、落实立德树人的基本路径。为了更好地在各个学科中实现学生核心素养的培养，我国新一轮的高中课程改革富有创见性地提炼了学科核心素养，打通了学科知识与核心素养之间的联系。《普通高中物理课程标准》（2017）最大特点在于界定了高中物理学科核心素养主要有四个维度，包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任，这四大物理核心素养是与学生物理学习最为密切，最为核心的。同时，课程标准也明确说明，学生物理核心素养的发展并不是一蹴而就的，需要从经历从高一到高三时的螺旋式上升式过程。相较于小学和初中，高中学生面临的升学压力强度是前所未有的。因此，有不少人认为当学生进入高三阶段，更是普遍挣扎于“题海”，学生不断重复地操练知识，没有什么物理核心素养习得可言。然而，这样的观点其实是值得商榷的。事实上，核心素养除了在新授课中培养之外，在复习课中，教师如果能借助一定的教学技术，同样能对发展学生的物理核心素养有着关键作用。

一、 教学评一致性下的物理复习课设计

按照现行高中物理课程安排，学生在高二阶段基本完成了高中物理的必修和选修课程的学习内容，高三就进入全面复习阶段。如果能对物理复习课设计科学，同样对学生物理核心素养的培养起着重要的作用，那怎样落实物理教学中物理核心素养？本研究认为教学评一致性是实现上述目标的关键技术。美国教育心理学家科恩（Cohen）最先將“一致性”（Alignment）概念引入到课堂教学中，即所预期的学习结果、教学过程和教学评价三者之间的吻合程度，并提出“教学一致性”（Instructional Alignment）。此后，韦伯（Webb）等人基于前人的研究，提出了“一致性”理论。我国学者在基于韦伯一致性理论的基础上，提出“教学评一致性”，在课堂教学中教师的教学、学生的学习以及对学生学习的评价三个要素之间与教学目标的配合程度。在“一致性”理论中，教学目标既是课堂教学的出发点，又是课堂教学的落脚点，因此，教-学-评是在目标基础上开展的专业实践，三者共同指向学习目标。然而对于教学评一致性，过往的探讨大都基于新课，鲜有以复习课作为课堂情境来探讨。基于此，本文试图分析基于教学评一致性来开展物理复习课，从而来发展学生物理核心素养。

高三的每节复习课同样有明确的学习目标，基于特定的教学目标，教师开展具体的复习教学，在教学开展的过程之中和结束之后运用相应的评价任务来对学生的掌握情况进行评价。学习目标的设计围绕物理核心素养来进行，体现其核心所在，也就是学生在学习该部分内容时，所应具备的最核心素养，以此作为最终目标指导教学和评价任务的设定。教学过程的设计注重对知识的提炼，帮助学生形成物理思维，发展物理观念。此外，对评价任务的选择需要着重考虑任务的代表性，任务需要结合真实情境，能够体现教学内容。通过上述复习课的设计，最终来实现所评即所教，所教即所学。

二、 复习课设计的案例探索——以运动学规律为例

此部分主要以高中运动学规律应用为例，诠释高三物理教学中核心素养培养是如何进一步强化螺旋式上升，特别是物理观念和科学思维，分别为将物理概念和规律等在头脑中的提炼与升华以及从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式。而该物理核心素养在运动学规律中体现得尤为明显。

（一） 学习目标

在设计运动学规律复习课的学习目标时，我们以培养学生物理观念和科学思维为中心，将学习目标设定为学生学会运用已学的运动学公式和规律来进一步实现相关物理运动规律的推导，进而来解释和解决生活中常见的物理现象和问题。学生能够结合运动学规律具体内容，运用两个基本公式和三个导出公式，解释所有运动的概念和规律，包括曲线运动中的抛体运动、圆周运动，机械振动中的简谐运动等运动形式，进而提高对运动形式的总体认识。

（二） 以评价任务带动教学实践

通过呈现评价任务，让学生运用所学知识来解决评价任务，以来明确学生“到哪了”，以实现教学评相一致。为此，结合运动学规律，以三个评价任务为例，来体现教学评三者在课堂中的具体体现。

1. 速度公式的推导及应用

评价任务1：一根3m长的轻质细软绳两端各系一石块，某同学拿着上端的石块蹲在中山桥上并使石块与桥面相平，另一端自然下垂于桥面下，放手后石块自由下落，测得两石块落水时相隔0.2s，问：桥面离水面多高？（g=10m/s2）。该任务以兰州中山桥作为任务真实背景，引导学生来解决相应的问题，学生要顺利完成这一任务，首先需要设桥面距水面高h，下面石块下落时间为t，则上面石块运动时间为0.2+t，它对应水面高度：h=1/2g（0.2+t）2。对下面石块分析，应用基本公式：h-3=1/2g（t）2进行计算。在整个任务解决过程，学生通过对物理情境分析，运用物理思维，将相关物理要素进行抽象化，进而学会应用基本公式进行解答。

在评价任务1的基础上，我们进一步强调速度公式v=v0+at是物理运动规律的基础公式之一，它是解决高中物理问题的入门公式。为了帮助学生认识该公式运用的广泛性，我们通过讨论在加速度a不同情况下，让学生深度理解公式所代表的不同运动含义。当a=0时，v=v0速度大小方向都不变，匀速直线运动;当a恒定时，匀变速运动，当a与v在一直线上时，匀变速直线运动，a与v同向时匀加速直线运动，反向时匀减速直线运动;当a恒定时，但a与v不在一直线上时，匀变速曲线运动，如抛体运动，带电粒子在匀强磁场中运动。如图1所示，平抛物体运动，仅在重力作用下加速度大小不变，方向始终竖直向下，与速度不在一直线上，匀变速曲线运动;水平方向不受力，水平方向vx不变，vy均匀增加。t时的末速度v=vx+gt，说明“+”矢量合。

前面主要从a恒定的角度出发，学生理解难度不大。为了拓宽学生的物理思维，我们进一步探讨了a变化时的情况，也就是变加速运动。首先，当a只有大小变化，但方向与速度方向共线，则是变加速直线运动。加速度是时间的函数。如简谐运动，弹簧振子，加速度是t的函数，a=-Aω2sinωt随弹力的变化而变，如图2所示。如果a大小不变，方向始终与速度方向垂直的变加速运动。如图3所示，匀速圆周运动;如图4所示，用基本公式，加速度a=v-v0t，再应用极限，当t趋近0时，即a=limt→0ωvtt=ωv=v2r=ω2r可推出向心加速度公式。通过探讨a的不同情况，实现对速度公式的一一推动，并结合具体的运动形式，使得公式形象化，帮助学生更好地理解这些公式规律。

2. 位移公式的推导及应用

评价任务2：已知一足够长的粗糙斜面，倾角为θ，一滑块以初速度v1=16m/s从底端A点滑上斜面，经2s滑至B点后又返回A点。其运动过程的v-t图象如图5所示。已知上滑的加速度大小是下滑的4倍（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g=10m/s2）。求：滑塊再次回到A点时的速度及滑块在整个运动过程中所用的时间。该任务关注对位移公式的灵活运用。学生解决该任务的关键在于将图像转化为公式，可设滑块从A点滑到B点过程的加速度大小为a1，从B点返回A点过程的加速度大小为a2，由题意知a1=4a2。根据a1t21=a2t22=2xAB，得t2=a1t21a2=4s，因为v12t1=v22t2，则滑块返回A点时的速度为v2=8m/s，则滑块在整个运动过程中所用的时间为t=t1+t2=6s。

     评价任务2考查学生对位移公式：x=v0t+12at2的基本应用。高三学生在数学学习中，已经有了微积分的知识基础，知道位移对时间的一阶导数是速度，x′=v0+at，反之速度对时间和不定积分是位置时间关系，x=∫vdt=∫（v0+at）dt=x0+v0t+12at2

这样可以将位移时间关系拓展到位置时间关系，加深对运动形式理解，并对位置-时间图象有所理解，图象与x轴交点是初位置，而不是初位移。为了将这一关系进行更好地提炼，同样，我们在复习课中着重让学生围绕a的不同来区分以下几种种运动状态。当a=0时，匀速直线运动位移x=v0t;当a≠0，大小是恒定，且与速度在一直线上时，匀变速直线运动;x=v0t+12at2;当a≠0，大小是恒定，且与速度不在一直线上时，匀变速曲线运动;如抛体运动，如图6所示：位移公式s=v0t+12gt2，其中v0t表示水平方向的位移，12gt2表示竖直方向的位移，说明“+”矢量合。当a≠0，大小不恒定，且与速度在一直线上时，变加速直线运动;如简谐运动，加速度a=-Aω2sinωt对时间的二次积分即位移时间关系式：x=Asin（ωt+φ0）;当a≠0，大小不恒定，且与速度不在一直线上时，变加速曲线运动，如圆周运动。这样通过数形结合的形式仅复习综合的效率高，同时培养了高中生科学思维，拓展了物理的观念。

     如果是匀变速直线运动，可以由图象推出平均速度公式，位移时间关系式，连续相等的相邻时间间隔T内的位移差公式，位移中点的速度公式。统称为导出公式，这些公式高一已用多种方式推导过，包括：平均速度公式：v=v+v02=vt2。做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于这段时间初、末时刻速度矢量和的平均值，还等于中间时刻的瞬时速度。位移速度关系式：v2-v20=2ax。连续相等的相邻时间间隔T内的位移差相等。即Δx=aT2。位移中点速度公式：vx2=v20+v22。

初速度为零的匀加速直线运动的四个重要推论（1）1T末，2T末，3T末，…，nT末的瞬时速度之比为v1∶v2∶v3∶…∶vn=1∶2∶3∶…∶n;（2）1T内，2T内，3T内，…，nT内的位移之比为x1∶x2∶x3∶…∶xn=12∶22∶32∶…∶n2;（3）第1个T内，第2个T内，第3个T内，…，第n个T内的位移之比为xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…∶xN=1∶3∶5∶…∶（2n-1）;（4）从静止开始通过连续相等的位移所用时间之比为t1∶t2∶t3∶…∶tn=1∶（2-1）∶（3-2）∶（2-3）∶…∶（n-n-1）。

这些导出公式，本是加速恒定推导出的，所以只适用于匀变速直线运动。事实上，能用导出公式求解物理量，用基本公式肯定可以求解，但有些问题往往用导出公式更方便，这就体现复习课中着重培养学生的物理思维，强调简约型。此外，上述公式不仅适用于单方向的匀变速直线运动，也适用于先做匀减速直线运动再反方向做匀加速直线运动的整个过程，如竖直上抛运动，因为整个过程加速度不变。使用公式时注意矢量性，“+”表示矢量合。直线运动可以用“+、-”表示方向，通常选v0方向为正方向，与v0相反方向为负方向。很多问题都是时间段相等或位移段相等，即多应用Δx=aT2或v2-v20=2ax。可用一些简单的微积分导数知识，从直线运动过渡到曲线运动（一维到二维变为三维），既拓宽了中学生对物理知识科学思维，降低了中学与大学物理的台阶，同时为进入大学储备了知识和方法，增强了科学态度与责任。对大学物理学习是很好的衔接。为此，我们设计了评价任务3以来评估学生对导出公式能否灵活应用。

评价任务3：一列车由等长的车厢连接而成。车厢之间的间隙忽略不计，一人站在站台上与第一节车厢的最前端相齐。当列车由静止开始做匀加速直线运动时开始计时，测量第一节车厢通过他的时间为2s，则从第5节至第16节车厢通过他的时间为多少？本任务主要考查学生对位移导出公式的运用，取车为参考系，把车的运动转化为人做匀加速直线运动。据通过连续相等的位移所用时间之比为t1∶t2∶t3∶…∶tn=1∶（2-1）∶（3-2）∶…∶（n-n-1）得2Δt=116-15+15-14+…+5-4=116-4=12。所以Δt=4s。这样应用导出公式要比应用基本公式更快捷，对解题过程大大简化了，这也体现了物理观念和科学思维培养的意义所在。

上述三个评价任务在指向学习目标，与教师的教学实践密切一致，在夯实学生的运动学规律等物理基本知识的同时，落实学生物理核心素养的培养，特别是物理观念和科学思维的发展。

参考文献：

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[2]赵书海，项菲菲.核心素养导向下的高中物理复习[J].物理教师，2018（3）.

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[4]Webb， N. L. Alignment of science and mathematics standards and assessments in four states. Council of chief states school officers[M]. Washington， DC： National Institute for Science Education Publication，1999：1-43.

[5]崔允漷，雷浩.教—学—评一致性三因素理论模型的建构[J].华东师范大学学报（教育科学版），2015（4）.

作者简介：

吴家伟，甘肃省兰州市，西北师范大学附属中学。