基于物理学科核心素养的专题教学策略

董友军 翟春城 陈允怡

摘  要：以“追及”专题为案例，探索基于物理学科核心素养的专题教学策略，包括确定专题策略、编选练习策略、学生学习策略与教师教学策略。并以知识为线索、以问题为焦点、以引导为方式、以素养为目的，建构专题教学模式，发展学生的物理学科核心素养，培养学生解决问题的能力。

关键词：核心素养;专题教学;教学策略

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2021）5-0012-5

专题教学是指专门针对某一问题进行的课堂教学。高中物理教学可以分为概念教学、规律教学、实验教学和练习教学，而练习教学最有效的教学形式就是专题教学。一节有效的专题教学课既可以突出重点、突破难点，也可以构建知识网络、增强学生的迁移能力。本文以“追及”專题为案例，探索基于物理学科核心素养的专题教学策略。

1    确定专题策略

确定专题是专题教学的前提。专题选取的内容既要体现学科发展理念，也要突出学科考查重点，才能找到培养学生解决问题的关键。确定专题在宏观上要符合课标要求，在微观上要符合学情需要，即专题要体现“四点”——课标要点、高考重点、思维节点和解题错点。

1.1    体现课标要点

“追及”专题主要针对高中物理必修1第一章（运动的描述）和第二章（匀变速直线运动的研究），《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《物理课程标准》）中的内容要求明确指出：“理解匀变速直线运动的规律，能运用其解决实际问题”。此“追及”专题就应针对匀变速直线运动规律的理解和运用。教师在命制习题时，应设置生活情境，把单纯的物理解题转化为解决生活实际问题，从而更好地落实《物理课程标准》的要求，提升学生的问题解决能力，发展学生的物理学科核心素养。

1.2    体现高考重点

高考对于高中教学而言，具有最直接的导向作用。所以，所选专题内容应符合高考考查的重点内容。笔者查阅最近三年全国物理1、2、3卷，试题中经常涉及追及问题，是高考物理考查的重点（表1）。

1.3    体现思维节点

本专题含有运动图像与匀变速直线运动规律的理解与应用，一般涉及到两个物体、多个运动过程，学生做题时顾此失彼，思维发展难以突破。设置“追及”专题教学，可引导学生画出追及过程线段图，变抽象为具象，这是促进学生思维进阶的重要节点。

1.4    体现解题错点

高一学生做“追及”习题时经常出现错误，究其原因，主要有“追及过程的位移关系不清晰”“恰好追上隐含的临界条件不清楚”等。为了帮助学生改正错误，清除学习障碍，任课教师就应该及时确定“追及”专题。

2    习题编选策略

确定了专题内容，就要编选对应的习题，这是落实专题教学目标的重要保证。习题即问题，百度百科解释为“一门课程或教材为学生或读者提供的、可供练习和实践的、具有已知答案的问题”。教师通过习题，体现教学理念，引导教学方向;学生通过解题，培养关键能力，落实核心素养。 编选“追及”专题习题如下。

2.1    知识——知识是应用的基础

（1）哪些公式经常使用？

答：匀速直线运动： x=vt

匀变速直线运动：

（2）如何判断物体间距？

答：若前面物体速度大于后面物体速度，则物体间距离变大;若前面物体速度小于后面物体速度，则物体间距离变小;若前面物体速度等于后面物体速度，则物体间距离不变。

（3）如何构建追及过程？

答：把文字转化为图像，即画过程线段图。

（4）“追上”隐含什么关系？

答：隐含一个位移等式：

2.2    应用——应用是学习的目的

【应用1】 v-t图像型：（2018全国2卷第19题）甲、乙两汽车在同一条平直公路上同向运动，其速度-时间图像分别如图1中甲、乙两条曲线所示。已知两车在t2时刻并排行驶，下列说法正确的是（    ）

A.两车在t1时刻也并排行驶

B.t1时刻甲车在后，乙车在前

C.甲车的加速度大小先增大后减小

D.乙车的加速度大小先减小后增大

【应用2】 x-t图像型：（2018全国3卷第18题）甲、乙两车在同一平直公路上同向运动，甲做匀加速直线运动，乙做匀速直线运动。甲、乙两车的位置x随时间t的变化如图2所示。下列说法正确的是（    ）

A.在t1时刻两车速度相等

B.从0到t1时间内，两车走过的路程相等

C.从t1到t2时间内，两车走过的路程相等

D.从t1到t2时间内的某时刻，两车速度相等

【应用3】 前匀速后减速型：一辆车以v1=

108 km/h匀速行驶，已知司机刹车反应时间是t1=0.5 s，刹车时加速度大小为a=5 m/s2。若有人在车前面以速度v2=10 m/s向前运动，要使车不撞上人，求司机看到人时，司机与人的最小距离

【应用4】 前减速后匀速型：一个乘客与公共汽车之间的距离为20 m，已知乘客以10 m/s的速度匀速追赶前面的公共汽车，公共汽车以20 m/s的初速度刹车，且加速度大小为 5 m/s2。求从此时刻起，乘客经过多长时间追上公共汽车？

【应用5】 前匀速后加速型：一名逃犯驾车匀速运动，速度大小为20 m/s。一辆警车在逃犯后面1 000 m处从静止开始匀加速启动，已知警车的加速度为5 m/s2，最大速度为30 m/s，求警察经过多长时间追上逃犯？

【应用6】 前加速后匀速型：甲车以v1=

10 m/s的速度在平直的公路上匀速行驶，在某一时刻，停在甲车前方x0=36 m处的乙车以加速度a=2 m/s2开始沿同一方向做匀加速直线运动。

（1）若甲车没有追上乙车，求两车运动过程的最小间距xmin;

（2）若甲车可以追上乙车，求甲车匀速运动的最小速度vmin。

笔者在编制以上 “追及”习题时的考虑如下：

（1）习题立足基础知识

所谓基础知识，就是指专题所用到的公式、方法、规律等。没有基础知识，专题就是“无源之水，无本之木”，再简单的习题也是难题。所以，笔者在学生做“追及”习题之前，设置几个问题，引导学生巩固基础知识、重视基础知识。一线教学中，有些教师直接设置习题，缺少引导学生回顾基础知识的环节，这样就降低了专题教学的效率。因为专题教学的本质就是对基础知识的巩固和深化，若无回顾环节，就失去了专题复习的立足点。

（2）习题落实核心素养

物理核心素养包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任[1]。编选习题时，整个专题尽量落实到物理核心素养的四个方面。在物理观念方面，通过匀速直线运动、匀变速直线运动，培养学生的运动观念。在科学思维方面，通过引导学生把实际物体看作质点、把生活中的实际运动过程看作匀速直线运动或匀变速直线运动，培养学生的模型建构能力。在科学探究方面，引导学生探究《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第八十条，为何规定“机动车在高速公路上行驶，车速超过每小时100公里时，应当与同车道前车保持100米以上的距离”？学生根据应用3得出的刹车距离公式Δx=（v1-v2）t1+，设v2=0 m/s，可知△x=105 m，培养学生提出问题、解释问题、相互交流等科学探究素养。在科学态度与责任方面，引导学生根据刹车距离公式Δx=（v1-v2）t1+，理解交规“禁超速、禁酒驾、禁超载”的原因是减小v1、减小t1、增大a，培养学生的科学态度与社会责任感。

（3）习题联系生活实际

认知心理学表明，要让学生真正理解知识，最有效的方式就是把知识应用于生活[2]。追及是生活中的普遍现象，设置生活情境，可以把解题转化为解决问题。为了让学生体会到物理习题是为了解决生活实际问题，在应用3、5习题前，让学生先观看一段人被汽车撞飞的视频和警察追逃犯的视频，并根据视频情境，编制出应用3、5习题。这样既可以加深学生对物理知识的认识，也可以提升学生解决问题的能力，还可以培养学生的兴趣，可谓一举三得。

（4）习题体现高考特征

为了提高学生的解题能力，要编制与高考试题特征相似的习题。在高考选择题和计算题中都涉及到追及问题，选择题主要通过图像考查，其中应用1和应用2就是高考原题。虽然是高考题，但完全可以用必修1的知识解决，且难度不大，比较适合高一学生练习，提前感受高考题的难度和呈现方式。笔者认真分析了2019年全國高考物理1、2、3卷的计算题，在计算题中，没有单独考追及问题，但包含追及问题。其中，1卷和3卷考查前后物体都做匀减速直线运动;2卷考查汽车刹车做匀减速直线运动。根据高考题的考查特征，笔者编制了应用3、4、5、6习题。通过这些不同类型习题的训练，为解答高考计算题打下了坚实的基础。

（5）习题略高于学生实际

最近发展区理论认为，学生已经达到的水准为“既知”水准，学生得到教师帮助能够实现的水准为“未知”水准，教学就是教师在这两个水准之间，引领学生走向“最近发展区”的活动[3]。教学应该着眼于学生的最近发展区，在编制习题时，既要考虑学情，也要考虑学生的最近发展区，编制的题目难度应该介于高考与学情之间。习题与高考题比较，主要体现在不需要通过力去求加速度，即只考查运动学知识，而不涉及动力学知识，而且运动过程较少、状态变化比较明显。

3    学生学习策略

王夫子说，“善教者必有善学者，而后其教之益大，教者但能示以所进之之善，而进之之功，在人之自悟。”叶圣陶说，“教师之为教，不在全盘授予，而在相机诱导。”这些名家的教学思想，都体现了学生中心论，即教师的教学行为，其目标都指向学生，学生是课堂的主体。

3.1    自主分析

自主分析是课堂的基础，也是学生成长的重要阶段。教师先让学生自主分析，若遇到问题，再及时点拨。如应用5，有些学生就被“最大速度为30 m/s”卡住了，不知道有什么用。此时教师要及时点拨，“首先要判断在达到最大速度之时有没有追上，若还没有追上，则此后警察将以30 m/s的速度匀速去追逃犯”。通过点拨，学生恍然大悟，既锻炼了思维，也体验了成功的喜悦。

3.2    相互交流

交流是主要的教学形式，有利于营造平等的氛围，可以激发学生积极思考。在课堂教学中，对于学生比较迷糊的问题，教师不急于表态，引导学生充分交流，说明各自的理由。如问“交规为何要‘禁酒驾？”有些学生说喝酒的人比较冲动，有些学生说喝酒的人视力下降，有些学生说喝酒的人头晕眼花……通过充分交流后，教师还是要引导学生从物理学公式去分析，培养物理思维。

3.3    画出过程

“追及”问题隐含了位移关系，教师可以引导学生根据题意用线段画出两个物体的运动过程，把抽象问题图像化，有利于找出位移关系，降低题目难度。如应用3，先画出司机和人在反应时间t1=0.5 s内的位移，再求车与人共速的时间t2，然后画出司机和人在t2内的位移，根据所画出的位移关系图，可以很容易观察出各段位移之间的关系，有利于增强学生理解，减少失误。

3.4    反思总结

“学而不思则罔”，反思是提高的阶梯。应告诫学生，没有反思就没有进步，没有总结就没有智慧。

应用3中得出了刹车距离公式Δx=（v1-v2）t1+，通过减小v1、减小t1、增大a，让学生明白了交规“禁超速、禁酒驾、禁超载”的原因，感觉到我们学物理的意义。通过反思总结，既可以减轻学生的学習负担，也可以提升概括能力，还可以拓展思维深度。

4    教师教学策略

协同学理论表明，学生是教学的主体，教师是教学的客体。教师是客体，并不表示只起非决定性作用;学生是主体，也不表示都起决定性作用。教师和学生在不同的教学阶段，分别起决定性作用[4]，如表2所示。

从表格可知，教师在教学过程的被组织阶段起决定性作用，这为教师教学的必要性获得了理论支持;学生在教学过程的自组织阶段起决定性作用，这为学生自我建构知识的可能性获得了理论支持。在落实物理学科核心素养的课堂中，教师的讲述是必要的，以学生为主体的课堂并不排斥教师的讲述。若没有教师的讲述，现象的理解就无法深入，若没有教师的讲述，知识的探究就会失去方向。教师引领学生探讨教学内容，是培养学生物理学科核心素养最高效的方式。

4.1    以知识为主线

物理知识是物理学科核心素养的基础，也是培养物理学科核心素养的载体。没有物理知识，物理观念就是“海市蜃楼”。在专题教学中，可以由知识逻辑顺序确定教学主线，如图3所示。

4.2    以情景为手段

所谓情景，即指具体、直观的情形。物理教学中，经常采用创设情景进行教学，体现物理来源于生活，与生活紧密相关。笔者认为，情景选取的优先顺序应该是现场活动、播放视频、展示图片……如“如何判断物体间距”就采用现场活动：让一个学生站在教师前面，当学生运动而教师静止时，即前面物体速度大于后面物体速度时，物体间距离变大;当学生静止而教师运动时，即前面物体速度小于后面物体速度时，物体间距离变小。应用3采用汽车撞人视频，从震撼的画面，感受遵守交通规则的必要性。应用4采用图片，体会人追公共汽车的场景，让解题过程更有生活气息。

4.3    以图像为方法

本文图像是特指线段图像和运动图像（v-t图像和x-t图像），通过线段图像反映两个物体在追及过程中的位移关系;通过运动图像，分析问题、解决问题，为学生提供多种解决问题的方式，并培养学生应用数学工具处理物理问题的能力。如应用3要求学生画出线段图像，应用4要求学生用v-t图像解题。通过图像的应用，让思路更清晰，让方法更多元，让思维更活跃。

4.4    以问题为引导

爱因斯坦说，提出问题比解决问题更重要。好问题能够驱动学生思考，并发展学生的思维品质。如上课开始时，首先进行“知识四问”（哪些公式经常使用？如何判断物体间距？如何构建追及过程？“追上”隐含什么关系？）这些问题既能够巩固基础知识，也能够锻炼学生的思维能力，从而促使学生思维品质的发展，问题解决能力的提升。

5    结束语

专题教学是提高教学效率的重要方式。通过专题教学，可以把某一个知识点研究得更加全面、更加深入。好的专题教学，不但可以促进学生知识理解、提升思维品质，还可以发展学生的核心素养、培养学生的关键能力。笔者在本节专题教学的过程中，以知识为线索、以问题为焦点、以引导为方式、以素养为目的，建构专题教学模式，发展学生的物理学科核心素养，培养学生解决问题的能力。

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2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]何克抗.建构主义的教学模式、教学方法与教学设计[J].北京师范大学学报（社会科学版），1997（05）：74-81.

[3]钟启泉.最近发展区：课堂转型的理论基础[J].全球教育展望，2018，47（01）：11-20+34.

[4]邢红军.物理教学论[M].北京：北京大学出版社，2015：126-127.

（栏目编辑    赵保钢）