基于物理学科核心素养的练习教学问题梳理与解决方案

朱亚平 张玉峰

摘 要：当前在以学科核心素养为纲的课程改革背景下，练习教学仍然是发展学生物理学科核心素养的重要途径和载体.本文站在发展学生物理学科核心素养的高度，梳理物理练习教学的功能定位、内容选取、教学组织策略等方面普遍存在的问题.在梳理问题的基础上，为了改进指向物理学科核心素养发展的练习教学，从练习内容选择、呈现方式、练习题设计、教学方式等方面提出解决方案.

关键词：练习教学;核心素养;问题梳理;解决方案

文章编号：1008-4134（2020）01-0019 中图分类号：G633.7 文献标识码：B

作者简介：朱亚平（1977-），女，江苏武进人，本科，中学高级教师，研究方向：中学物理学科教学;张玉峰（1973-），男，山东泰安人，博士，中学高级教师，北京教育科学研究院基础教育教学研究中心教研员，研究方向：物理课程与教学论.

物理练习一直是物理教学的重要内容，在当前以学科核心素养为纲的课程改革背景下，也仍然是发展学生物理学科核心素养的重要途径和载体.核心素养课程目标赋予了物理练习教学新的功能与价值，并提出了更高要求.从发展学生核心素养角度看，物理练习可以帮助学生理解、巩固基础知识，建构良好概念体系，体会物理学认识客观世界的方式与视角;可以引导学生在解决真实物理问题的过程中发展模型建构、基于证据的推理论证能力，能基于证据进行理性质疑，并能进行创新;还可以以物理问题作为载体引导学生体会科学本质，体会物理与生活的联系及物理学的研究方法，从而有效激发学生的学习兴趣与动机，并有效进行价值观引导.

但是，长期以来，物理练习教学的功能往往被异化，成为培养学生解题套路，甚至死记硬背知识的手段，提高考试分数成为物理练习教学唯一目标，这显然与发展学生物理学科核心素养的课程目标背道而驰.因此，为了更好地发挥物理练习教学的核心素养发展价值，本文试图梳理当前物理练习教学存在的问题，并基于这些问题探讨改进物理练习教学的方案与策略.

1 物理练习教学存在的问题

梳理物理练习教学存在问题的基本思路是：首先基于大量课堂教学的观察，从发展学生核心素养的视角审视物理练习教学的内容与方式，发现并总结不利于核心素养发展的练习教学行为与存在的具体问题;然后，分析这些行为或者问题对发展学生物理学科核心素养的不利或者危害.

1.1 教学目标局限于培养解题技能，未有效提升学生的物理学科核心素养

实际教学中，很多教师把练习教学的目标定位于深化落实知识，巩固提高解题技能，学习知识的反馈与补偿.在这一目标的引导下，通过强化机械训练形成记忆成为普遍的教学策略.强化机械训练对提高学生解题技能和分数是有效的，但因过于关注习题数量、解题结果、重复次数，缺少促进学生深层理解、反思的教学，不利于发展学生的物理观念，不利于学生形成解决问题的一般思路和策略，也无法满足时代和社會对人才的需求.

由于教学目标的局限，强化机械训练在加深学生对知识的深层理解，促进学生心智水平的发展等方面的作用并不明显.在解决问题的过程中，忽视帮助学生建立事实经验与概念、规律之间的实质性联系，不重视引导学生通过反省形成解决问题的策略或者思维方式.学生最终学习的结果往往是碎片化的知识和具体的解题方法，甚至是生搬硬套公式或者机械模仿，而并未掌握可迁移的大概念或者解决问题的一般思路和方法.因此，学生在遇到未练习过的习题类型或者新情境下的问题时，往往束手无策，缺乏具体的解题思路.

1.2 练习的内容更多是概念的应用，缺乏对知识深层理解的促进

知识深层理解对发展学生的物理学科核心素养具有重要价值.知识深层理解的过程不仅是物理观念形成的过程，也是促进科学思维发展与科学探究能力发展的过程.

概括起来，练习教学内容存在的问题主要表现为以下方面：（1）知识应用的练习内容偏多，而知识建构过程理解的内容偏少，即更多练习侧重于知识的熟练应用，忽视对知识理解的促进，使得学生对物理的认识不完整.使学生误认为物理的起点是“知识”，终点是“应用”，误认为物理就是知识的应用.物理教学必须让学生认识到物理学是为了研究真实情景问题，通过抽象、概括，建立物理模型，通过研究模型问题形成对客观世界的认识，并应用于实践的科学.（2）练习题的数学运算偏繁杂，复杂的运算往往掩盖了解决问题的物理建模、策略选择与反省过程，使得教师和学生的关注角度由物理本身转向数学，淡化了“物理味”.（3）练习题教学缺少规划，例如，练习题的素养目标缺乏或者不够明确;练习题之间的关系不够清楚，未能按照结构化知识或者素养训练的序列进行有机排列;练习题的层次性不够清晰，主要表现为题目难易、情境复杂程度、思维复杂程度、知识结构化等方面的层次.（4）练习题设问缺乏开放性，不能给学生提供展开思维想象的空间.另外，还存在练习题表述不够严谨，数据不能自洽等问题.

以知识为本的练习教学内容更多侧重知识应用、注重题型的覆盖面，缺少对高阶思维发展的引导，不利于促进学生知识体系的形成，不利于深层挖掘知识背后蕴含的思维方式、程序性知识与策略性知识.

1.3 缺乏实证诊断，教学针对性差，导致物理学科核心素养发展效率低

练习教学中，教师更加关注习题的数量、关注习题对知识的覆盖率、关注题型的全面性、典型性，强调全面覆盖，导致教学内容多与教学课时少的冲突，教师认为缺少课时影响发展核心素养.由于缺少对学生学习需求的分析和诊断，练习教学表现为 “大水漫灌”，导致教学的重点与学生的需求不一致，教学难度与学生的学习实际水平不吻合，教学效率低.

客观地讲，教师长期积累的教学经验具有证据的性质，可以作为教学设计的重要依据，但经验往往源自对以往学生学习情况的概括性认识，不一定适用于现在的学生，因此，在某种程度上，教学经验又是不可靠的.同时经验诊断也不够深入：一是对学困生只有定性了解，缺乏对困难比例的测查，更缺乏对每一个学生学习情况的具体了解;二是只有对学习表现的粗略描述，如“粗心、马虎”“学习能力差”“学习积极性不高”等，而缺乏产生这些现象的因果解释.只有诊断出困难产生的原因，才能进行有针对性的教学.

只有基于精准诊断的练习教学，才能有针对性地解决学生的具体问题，促进学生的核心素养发展，仿佛“滴水滴灌”，提高课堂教学效率.

1.4 练习教学的方式比较单一，容易导致学生被动学习

以掌握知识、提高解题技能为主要目标的练习教学，其教学过程往往以做题和讲题为主，不可避免地会存在“满堂灌”的情况.这种方式不能满足“在学习知识过程中，发展学生核心素养”的教学要求.学生没有充足的时间进行思考“怎么样”“为什么这样”等一系列深层问题，也就无法获取充分的程序性知识;更没有时间思考“是如何解决问题的”“为什么这么解决问题”“是否还有其他解决问题的方法”等反思性问题，也就不能在解决练习题的过程中获取充分的认知策略性知识.这种“满堂灌”的方式容易导致学生形成机械模仿、硬套公式等固化的单一思维路径，使学生失去学习程序性知识和认知策略性知识的机会，失去思考的乐趣.

2 基于核心素养发展的物理练习教学的解决方案

基于上述练习教学实践中存在的问题和认识误区，结合笔者的长期教学实践经验，以及对教师的“教”和学生“学”的观察，从促进学生物理学科核心素养发展的角度出发，提出练习教学中的策略与方法.

教师要转变对练习教学的认识，认识到练习不仅是知识的应用，更是发展学生的模型建构、科学推理、质疑论证、迁移创新等各方面能力的重要环节.通过练习教学引导学生学会获取新知识，并加强与原有知识的整合，在巩固知识的基础上形成好的概念体系，学会学习.通过练习教学更好地诊断学生的学习情况，透过现象看到产生问题的根源，通过对学生的学习情況做出深层次的因果解释，改进练习教学.

教师要改变练习教学设计思路，调整并丰富练习的内容.内容应紧密联系学生生活实际，应具有较强的时代性，并且练习的内容应具有适当的开放性，有利于培养学生的高阶思维能力.设计多样化的教学方式，真正发挥学生的主体性地位，课堂不应再是教师的“一言堂”，而应该真正成为解决学生疑问，引发学生思考的场所.

要完成上述教学的内容与教学方式的根本性转变，可从以下几个方面改进.

2.1 从整体上设计练习教学的内容及其呈现方式

如上所述，练习教学不仅是应用知识解决问题的过程，更是促进学生对概念规律深层理解，提升物理观念、科学思维等素养的一种方式.练习题的选择与设计是练习教学设计的重要组成部分.练习题的选择与呈现方式是影响练习教学效果的重要因素.

国际经济合作与发展组织（OECD）在2005年遴选和界定核心素养时就明确指出，核心素养是个体在面对复杂的、不确定的现实生活情境时，能够综合运用特定学习方式下所孕育出来的（跨）学科观念、思维模式和探究技能，结构化的（跨）学科知识和技能，世界观、人生观和价值观在内的动力系统，解决现实复杂问题过程中表现出来的综合性品质.显然在核心素养的界定中，也明确强调了情境、（跨）学科知识的结构化、思维方式在核心素养的评价与培养中的重要地位和价值.学业质量水平可以通过解决难度不同的测试题表现出来，而难度不同的问题与学生的物理学科核心素养水平具有对应关系.

因此，教师在教学中要从一个个具体知识点中跳出来，分析具体知识与物理概念体系的关系，找到知识在物理知识结构中的位置，应该选择结合真实情境，从而有利于促进知识结构化，有利于培养学生高阶思维能力的练习题.通过变换情景的新颖程度和复杂程度来控制练习题的难度，促进不同层次学生的发展;通过知识与情景的关联，以及知识与知识之间的联系，促进学生对知识的深层理解，促进知识的结构化;通过模型与物理情境的关联，提升学生建构模型的能力;通过学生在真实情境中思维过程的展开，培养学生科学思维能力.正如2017年版课程标准所指出的：高中物理学业质量根据问题情境的复杂程度、知识和技能的结构化程度、思维方式或价值观念的综合程度等划分为不同水平.

另外，从练习题的数量、难度、组合方式看，选择典型的、难度符合学生认知的、有利于引导学生通过反省获取程序性知识与认知策略的练习题.将难度大的练习题分解成梯度合理的组合，有梯度地提升学生思维，让学生有机会感受思考的乐趣.

2.2 从练习训练走向设计创造，突出关键能力培养

教学中可以把练习训练改成设计活动，变练习训练教学为设计创造教学，让学生在创造设计活动中达成知识、技能和素养发展目标.所谓设计创造就是学生面对真实、复杂的具体任务，综合而灵活地使用所学知识、技能进行实验、工具开发、工程设计等方面的创造性活动而完成任务的认知过程.例如关于回旋加速器练习教学，可以改变传统的做练习题的方式，而改为设计创造活动.首先以小组为单位设计在有限空间内使质子获取较大速度的装置，并赋予必要的参数，用参数表示质子最终获得的动能的表达式;然后以小组为单位分享设计成果，相互质疑，在质疑中不断改进、完善加速装置，最终设计出回旋加速器.

从认知过程看，设计创造活动需要学生能正确表述有待解决的任务，并基于实际任务，建立知识与任务的关联，经过不断改进、完善，最终设计创造出理想产品.设计创造活动具有较大的开放性，开放性的特点决定了其能成为发展学生质疑创新能力、模型建构能力、科学论证能力等关键能力的天然载体.

2.3 以教学方式多样化提升练习教学的质量

教学方式是影响学生物理学科核心素养发展的重要因素.练习教学中应该综合考虑教学内容、条件、要求等各方面的因素，选择有利于发展学生物理学科核心素养的练习教学方式.

教师应站在发展学生核心素养高度看当前的物理练习教学，根据学生的学习储备和练习内容的特点，设计丰富的教学活动，创造学生自主学习、交流、表达、质疑的机会，通过交流讨论，促进学生对知识的深层理解，发展学生科学论证、质疑创新等高阶思维能力.

特别是针对当下大量习题训练的练习教学，教师应该有意识地引导学生经历自主、合作的练习题解决过程，并且在这一过程中促进概念深层理解与学生思维策略的掌握.所谓概念深层理解是指个体弄清楚事实或者经验与概念，以及概念与原有知识体系间实质性联系的认知过程.可以分解为三个主要过程：（1）抽象概括过程，根据事实与经验经过抽象、概括，得出作为思维形式的概念的过程;（2）整合过程，把作为抽象思维形式的概念纳入原有知识体系，与已有知识建立实质性联系的过程;（3）反省认知过程，反省概念得出以及将其纳入原有知识体系、与其它概念建立实质联系过程中所使用的认知策略、思想方法、跨学科概念等思维工具的过程.练习教学过程中，教师不应仅仅关注解决问题的具体细节、琐碎的方法、小技巧，还需要引导学生进行反思，形成解决问题的一般思路，例如，先定性再定量，从特殊现象到一般规律，先静态分析再动态分析等等.帮助学生掌握一般性的、具有普适性的解决问题的“大思路”，这些“大思路”具有较强的可迁移性，更容易应用于新颖情境中.

也可以变教师讲题为学生讲题，引导学生讲清楚“怎么做”“为什么这么做”“还能怎么做”“做法不同而结果相同说明了什么”等问题.通过学生讲解，落实知识、促进概念深层理解、关联整合、知识的结构化，形成反思策略等教学目标.

还可以创设实验情景、或者选取生活中的真实情景，对情景中某个环节进行提问，并将问题分割成几个小问题，引导学生在解决问题的过程中，完成知识的巩固、理解，以及科学思维、科学探究能力的发展.

3 结束语

练习教学方式的转变必然带来课堂教学结构的重构.结构与功能总是紧密联系在一起，对课堂教学结构的观注起因于对教学功能的注意.长期以来，我们把课堂教学看作是信息传递的过程，是学生学会知识、技能的过程.但是，这样的课堂教学结构却带有天然的学生学习被动性，侧重记忆、机械模仿，而忽视了包含元认知在内的高阶思维能力.

在信息化时代，课堂教学不应仅仅是接受信息的过程，更应是学会整合信息，学会探索未知世界的过程;课堂教学不应只是学会知识的过程，还应是学会学习的过程，学会自己解决问题，并在解决已有疑问的基础上发现新问题的过程.

另外，我们也需要重新认识课堂容量.在传统观念中，课堂容量主要指知识点的多少与应用熟练程度等内容.在发展学生核心素养框架下，学生的概念体系、思维、参与、民主过程等不仅是课堂容量，还应是容量中“优质”构成.

因此，练习教学更应该通过教学观念、教学策划、教学方式的转变促进学生的价值观念、必备品格与关键能力的发展，而不再是把学生培养成储存知识的大容器或者解题高手.

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（收稿日期：2019-10-19）