高考“引导教学”核心功能在高中物理教学中的实现路径——以自由落体运动的教学为例

文∣朱小青

中国高考评价体系将“引导教学”确定为高考三大核心功能之一，正面认同了高考对高中学科教学的引领导向作用。在教育部发布高考评价体系之前，高中学科教学只需遵循各学科的课程标准，是“一元化领导”;今后的高中学科教学或许将接受高考评价体系和学科课程标准共同作用下的“二元化领导”。如何将高考评价体系学科化、教学实践中怎样落实高考引导教学功能将是高中各学科教学迫切需要解决的问题。

一、从高中物理教学视角对高考“引导教学”核心功能的认识

高考对高中教学的反拨引导作用主要依赖于考查内容和考查方式。高考评价体系规定高考的考查内容是“四层”，即考查核心价值、学科素养、关键能力和必备知识，其中考查重点是关键能力；高考考查方式是“四翼”，即通过对基础性、综合性、应用性、创新性的全面考查为高校选拔人才。

高考评价体系的“四层”“四翼”是关于高考考查内容和考查方式的一般性的规定，针对不同的学科，需要界定“四层”“四翼”的学科内涵，这是发挥高考“引导教学”核心功能的前提。

结合高考评价体系和高中物理课程标准，“四层”在物理学科中的内涵如下。

“四层”规定了高考“考什么”。“四层”之核心价值可解读为“弘扬爱国主义精神”“传递物理学科价值”“渗透科学价值观”“激发学习兴趣”。“四层”之学科素养则对应“物理观念”“科学思维”“科学探究”“社会责任和科学态度”。“四层”之关键能力包含“理解能力”“推理论证能力”“建构模型能力”“实验探究能力”“创新能力”五种能力。“四层”之必备知识即是物理学“力、热、电、光、原”的基本概念、基本规律、基本思想方法、基本实验技能等。

“四翼”规定了高考“怎么考”。“基础性”要求灵活考查物理学最基本的核心概念和规律。“综合性”要求对高中物理各部分知识融会贯通，并灵活调用于解决某一具体问题。“应用性”要求主动灵活地利用所学物理知识分析并解决社会生活实践中的问题。“创新性”要求学生具有批判质疑精神，能积极主动发现新问题、设计新方案、获得新结论。

高考评价体系“四层”“四翼”的要求和高中物理课程标准目标是高度一致的。

二、基于高考评价体系反思自由落体运动的教学

自由落体运动是匀变速直线运动的特例，也是匀变速直线运动规律的应用实例，是集概念、规律、应用于一体的综合性新授课。当前在自由落体运动的教学中，常用的是解释型教学，教学流程如图1所示。

图1 解释型教学模式流程示例

这种解释型的教学，复习引入、实验演示、分析总结、巩固练习等各环节完整齐备，似乎无懈可击。这种教学模式对学生掌握必备知识——自由落体运动的概念及其规律有一定的效果，是一种以教师为中心的模式，本质上仍属于“灌输式”“填鸭式”。根据高考评价体系和高中物理课程标准分析，其弊端有以下五个方面。

(一)学生提问少

解释型教学剥夺了学生发现问题、提出问题的权利，不利于质疑批判和实验探究等关键能力的培养。

高考评价体系和高中物理课程标准都特别强调培养学生的学科素养与关键能力。善于发现问题、提出问题是学科素养的重要内容，教学中需要教师创设能够激发学生观察分析的情境，从而让学生产生质疑和批判，并进一步将质疑提炼表述成问题。

上述解释型教学中，教师没有引导学生发现问题，提出问题由教师包办。在没有任何实验操作、现象观察的前提下便提问并要求学生猜想讨论“重的物体下落快还是轻的物体下落快？下落快慢受什么因素影响”，这种提问显得非常突兀，极不自然。

根据高考评价体系中以情境为载体进行考查的要求，应该设置学习探究问题情境，让学生面对真实问题，依据观察到的现象和数据自己发现问题、提出问题，以提升高考评价体系中重点考查、高中物理课程标准中重点要求的实验探究、批判质疑等关键能力。例如，可以设计活动，让学生小组分别测量不同重量、形状的物体自由下落的加速度，引导学生分析测量结果，促其发现问题“有些小组测量的加速度是相同的，有些是不同的，这是为什么呢”，教师进一步提出“重的物体下落快还是轻的物体下落快”等问题，并思考如何通过思辨推理和实验验证而得到结论。

(二)学生实践不足

解释型教学中学生没有实验操作，缺乏实践体验，不利于实践探究、模型建构、推理论证等关键能力的培养。

上述解释型教学，实际上并没有让学生经历真正的探究过程，仅仅是通过演示粗略地验证猜想。学生缺少了操作实践，不仅实际操作能力受影响，科学思维能力也受影响。没有真实的实验操作，便没有源自实验的现象、数据等一手资料，不能基于事实进行猜想假设、设计方案、获得证据、分析综合、推理论证，更没有建构模型的经历，解释型教学只是复述性的“物理历史课”，典型的“灌输式”教学。

改进教学可以将演示实验改造为学生分组实验，将定性实验改造为定量实验，引导学生设计方案，让学生通过测量直接判定自由落体运动是不是匀加速直线运动，并测量出自由落体运动的加速度。

(三)缺乏定量论证

没有定量论证，仅通过定性演示便得到结论，不利于树立严谨求实的科学价值观。

严谨求实是高考物理考查核心价值的重要内容。教师演示自由落体运动过程只能定性说明不同物体从同一高度自由下落的时间近似相等，并没有测量出自由落体运动的加速度大小，教师仅用一句“科学家经过更精确的研究，发现自由落体运动是匀变速直线运动，加速度是9.8 m/s2……”是无法说服学生的，更难以培养学生严谨求实、精益求精的科学精神。只有通过定量的实验，根据实验数据分析判定落体运动的性质、测量出下落的加速度大小才能归纳出自由落体运动的规律，让学生经历探究的过程，获得积极正确的情感体验和价值观。

(四)缺乏综合训练

解释型教学就事论事，缺乏融会贯通、综合运用的训练，不利于高考对综合性的考查。

绝大多数高考试题的求解需要多个知识点、多个规律的综合运用，这是高考考查综合性的体现。解释型教学中，重点在于向学生解释什么是自由落体运动，让学生理解自由落体运动的规律，没有引领学生思考如何利用已经学习过的运动学知识和实验技术来研究自由落体运动，没有引领学生理解挖掘各部分知识的本质联系，没有培养学生对各部分知识进行融会贯通的意识和能力。

(五)例题和习题缺乏情境化、问题化和开放性

解释型教学不能引导学生从解题过渡到解决问题，不利于高考对应用性的考查。

没有真实问题情境、单为考试和练习需要而凭空想象出来的题在教学中依然盛行，例如“一质点从高为h处自由下落到地面，求落地前1 s的位移和时间”，此类习题和高考要求的情境化、应用性、创新性格格不入，更无法从解题提升到解决问题。

三、基于高考评价体系对自由落体运动教学的优化改进

优化改进的基本原则是有利于培养高考考查的关键能力、有利于实现物理学科核心素养目标。优化改进的思路是，创设学生实践操作的环境，促使学生基于实践素材进行深度的科学思维，提升学生的参与度；引领学生通过分析亲自试验得到的数据判断自由落体运动的性质，测量出自由落体运动的加速度，归纳总结出自由落体运动的规律。

(一)教学目标的优化改进

根据高考考查内容“四层”的要求，本内容教学中对应“核心价值”的是辩证唯物观、实事求是、坚持观察分析、善于透过现象看本质等要素，对应“学科素养”的是实践探索、科学思维等，对应“关键能力”的是实验探究能力、推理论证能力等，对应“必备知识”的则是自由落体运动的规律。

在传统的解释型教学中，本课内容的教学目标主要是“理解掌握自由落体运动的概念及其规律，并能运用其规律解决简单的实际问题”。这仅仅是知识技能目标，可以基本满足高考对必备知识的考查要求。

学生已经学习了一般性的匀变速直线运动，理解自由落体运动的概念和初步运用其规律并不会存在太大的困难，而熟练运用规律求解较复杂的问题则需要后续课时的训练。新的课程标准对自由落体的要求中强调了“通过实验”来认识自由落体运动规律，强调了实验探索和科学推理的重要性。因此，理解自由落体运动的概念和运用其规律，可不作为本节的主要目标，应该从培养学生的物理学科核心素养和提升高考关键能力的角度，突出高考考查的基础性、综合性、应用性。设计探究自由落体运动规律的实验方案、通过对实验数据的分析判断出自由落体运动的性质等是综合运用基础知识解决实际问题的过程，体现了高考考查中的基础性、综合性、应用性。因此可以设定如下教学目标。

(1)通过实验探究，认识自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动，测量出自由落体运动的加速度，培养学生基于实验数据进行分析归纳、推理论证以及模型建构的能力，培养学生的科学思维素养和科学探究素养。

(2)理解自由落体运动概念及其特点规律。

(二)教学重点和难点的优化改进

部分教师认为本课的重点是使学生运用自由落体运动规律解题，难点是掌握解题技巧，提高运用规律解题的速度。这种认识和高考评价体系、物理核心素养目标相距甚远。前已述及，熟练运用自由落体运动规律解题和解决实际问题应该是后续课时的任务，至于某些需要特殊技巧求解的题目更不应该作为本课的重点和难点。我们应该围绕教学目标，围绕高考中重点考查的能力、素养确定教学重点和难点。

部分教师认为，介绍亚里士多德的错误观点(被表面现象迷惑，不能透过现象看本质)和伽利略研究自由落体运动的思想方法(逻辑推理、实验验证)应该是本课的重点内容。笔者认为本课的重点应该是引导学生基于实验事实如何进行物理思考，具体说来，就是如何对实验事实进行比较分类、分析综合、抽象概括，提出问题，建构模型。据此确定本课的重点、难点如下：

(1)教学重点。测量物体自由下落的加速度，分析处理数据的思想方法(对测量数据进行分析归纳、判断推理论证进而得出结论“不同物体下落的加速度相同”的过程中所蕴含的思想方法)。

(2)教学难点。从所记录的实验数据中分析处理数据的原理和方法，由具体物体的下落实例过渡到理想的自由落体运动模型的思想方法。

(三)教学方式方法的优化改进

改变“演示+讲授+解题”的以教师为中心的模式。通过创设问题情境引入新课、演示实验改造为学生实验、定性观察改造为定量测量、演示讲授课改造为实验探究课、设计开放性情境性作业等将“提问—演示—史料—分析—解题”的解释型教学改造为“实践体验—分析综合—抽象概括—活动应用”的创造型教学。

(四)教学实施的优化改进

1.创设问题情境引入新课

教师演示：将轻质皮球、铁球由高处释放，自由下落，让学生观察其下落的运动过程

设置任务：探究小球自由下落的运动规律

复习巩固：匀变速直线运动的规律、打点计时器的功能使用、如何记录物体的运动

2.演示实验改造为学生分组实验，定性观察改造为定量测量

配置小组实验器材：铁架台、铁球(或铅球、皮球)、打点计时器、交流电源、毫米精度的刻度尺。按班额48人计算，每组2人，共24组。需提供打点计时器24只、铁架台24只、质量悬殊的铁球和铅球各6个、体积悬殊的大中小皮球各4个、纸带若干。

为丰富实验现象，增强探究效果，每组使用的“球”并不完全相同。例如，可以安排6组使用铁球，6组使用铅球，使用大号、中号、小号皮球的各4组。皮球质量都较轻，空气阻力的影响不能忽略，空气阻力使皮球下落的加速度明显小于重力加速度。

教师引导学生规范操作，准确记录。先开电源，再释放纸带，确保打第一点时初速度为零，打出点迹清晰、记录物体下落过程的纸带。

3.指导各小组独立分析纸带数据，判断运动性质，测量出加速度大小

4.各小组交流实验结果，引导学生分析各组实验结果的异同及其原因

基于实验结果提出问题：为什么铁球、铅球的加速度在误差许可范围内相等？而皮球下落的加速度各不相同且小于铁球和铅球的加速度？

引申问题：重的物体下落快还是轻的物体下落快？下落快慢由哪些因素决定？由上述实验结果是否能得到答案？

演示1：一张纸自由下落、将纸揉成团后自由下落，下落快慢不同，引发思维冲突。

演示2：牛顿管。

介绍人类对落体运动的认识历程。了解亚里士多德的观点，重点理解伽利略的逻辑推理方法。

引导学生体会“抓主要因素、抓主要矛盾，忽略次要因素和次要矛盾”的思想方法，构建“自由落体运动”这一理想模型，并认识到实际中的下落运动可视为这一理想模型的条件。

5.引导学生归纳总结

由图2可知，无事件状态下出血的效用值的变化对于结果的影响最大，其他效用值的变化对于结果的影响可以忽略不计。因此，对于无事件状态下出血的效用值进行单因素敏感性分析，结果见表7。

6.教师进一步指导

教师指导学生阅读教材，了解各地的重力加速度。

7.活动：测量自己的反应时间

(五)课后作业的优化改进

课后作业旨在巩固加深学生对自由落体运动规律的理解，提升关键能力，故教师应该兼顾基础性、综合性、应用性和创新性以及学生的层次差异。为此，笔者设计了5道不同水平的思维进阶练习。

(1)某高楼第31层某居民家里，一名小孩在窗口边玩玻璃弹子球，将一质量为0.1 kg的玻璃弹子球扔向楼下，如不计扔出时的速度，每一层楼高大约为3 m，g=10 m/s2。估算弹子球在空中飞行的时间和到达地面时速度大小，根据你的计算结果，说一说高空坠物的危害。

(2)一城市高楼第31层的某居民家里，一名2岁小孩在窗口边玩耍，顽皮地将一苹果轻轻扔向窗外，请以此为例分析论述高空坠物的危害。

(3)一名路人不幸被路旁高楼上坠落的啤酒瓶砸中头部，血流不止，昏迷不醒，医生和警察接报后迅速赶到现场，分别抢救伤员、提取证据。请你利用物理知识为警察破案提出建议。

(4)近年来，城市高楼大厦鳞次栉比，高空坠物伤人事件时有发生，请利用物理知识，论述高空坠物的危害并对如何防止高空坠物伤人提出建议。

(5)阅读教材对应章节的内容，查阅亚里士多德和伽利略的思想观点、生平事迹、科技贡献等，并写成短文。

前4题都源于生活实践情境，思维层次逐渐提高。第(1)、(2)题都用以巩固基础内容，体现了基础性和应用性；区别是第(1)题中给出了求解需要的各种数据，题目所求直接单一清晰；第(2)题属于间接提问，求解问题的某些数据(例如每层楼的高度)需要根据生活经验进行估计。

第(3)、(4)题都是源于生活实践情境的开放性问题，求解所需的各项数据都没有在题中给出，训练知识的迁移运用，由解题转变为解决问题，旨在提升模型建构等关键能力，培养学科素养，体现高考要求的综合性、应用性。第(3)题有特定的具体的情境，需要解决的是依附于情境的具体问题，学生建构模型的难度小；第(4)题没有具体的情境，需要学生自我创设情境、提出问题，才能建构模型，体现了高考创新性的要求。

第(5)题是开放性、拓展性、综合性问题，旨在培养学生信息获取、阅读理解、表达交流等关键能力。

如果将学生由高到低分为A、B、C、D四个层次，上述5道题可按以下4种组合布置给不同层次的学生作为课外作业。

第一组合：(1)+(5)，适合D层次学生。

第二组合：(1)+(2)+(5)，适合C层次学生。

第三组合：(1)+(3)+(5)，适合B层次学生。

第四组合：(1)+(4)+(5)，适合A层次学生。

四、高考“引导教学”核心功能在高中物理教学中的实现路径

通过上述对自由落体运动教学的剖析和优化改进，综合高考的考查内容、考查方式、考查载体，并结合高中物理课程标准的要求，为在高中物理教学中实现高考“引导教学”这一核心功能，提出以下路径。

(一)落实必备知识的教学，夯实基础，顺应高考对基础性的考查

掌握必备知识是高中物理教学的常态目标，这里的必备知识是指高中物理课程标准规定的“力、热、电、光、原”的基本概念、基本规律、基本思想方法、基本实验技能等，分为陈述性知识和程序性知识。例如，自由落体运动规律是陈述性知识，而运用该规律解决问题的步骤方法则属于程序性知识。

(二)突出推理论证和模型建构等关键能力的培养，顺应高考重点考查关键能力的要求

高考评价体系指出“高考考查的重点是关键能力”，高中物理教学的重点始终应是培养物理学科的“五种能力”。五种能力中理解能力是基础，推理论证能力和实验探究能力是关键，建构模型能力是重点，创新能力是拓展提升。教学中应围绕培养“五种能力”制定教学目标、精选教学内容和教学方式、优化例题习题和作业布置，应深入分析不同教学内容所蕴含的能力要素，并择其主要能力要素加以重点培养。

(三)紧密联系实际，强化物理知识的应用，顺应高考对综合性和应用性的考查

高中物理教学应该密切联系社会生活生产实际，培养学生的实践意识，引导学生将所学的各部分知识融会贯通、综合运用于解决实际问题。

(四)优化素材选择，顺应高考对核心价值的考查

高中物理教学中应该优先选用反映中华优秀传统文化、当代中国建设成就、人类社会先进思想文化的素材，重点选用科学技术发展历程中的重大事件和重要人物，充分发挥物理教学的育人功能，增强学生的民族自豪感、国家认同感，培养学生的科学思想和社会责任，形成正确的世界观、人生观、价值观。

(五)强化情境创设，增强学生的问题意识、实践意识、应用意识、创新意识

高考评价体系指出，高考以情境为载体，通过情境活动考查学生的各种能力素养。因此高中物理教学中无论课堂教学还是编制习题、试题，都应该根据不同的教学内容和学生实际，基于真实问题创设生活实践情境和学习探索情境、简单情境和复杂情境，引导学生进行情境活动，即科学思维活动，顺应高考“四层”“四翼”的考查要求。

物理教学需要的情境，来源非常丰富，可以是自然现象、社会现象、日常生活、生产实践、军事战争、科学研究、学习探讨等。

(六)优化例题习题和作业布置

少用、慎用选择题和填空题，多用问答题、计算题，增强例题习题的情境化、问题化和开放性、真实性，努力将解题提升为解决问题，以彰显物理知识的价值，培养学生模型建构能力和创新能力。

“如何将高考评价体系物理学科化，如何利用高考评价体系有效引导高中物理教学”是一项长期艰巨的工作。我们应立足于高中物理课程标准，结合高考评价体系的“四层”“四翼”，在教学目标、教学重难点、教学方式方法、教学实施、日常评价等方面进行适当变革，针对具体内容进行深入的教学实践研究，开发大量实践案例，着力提高高中物理教学质量，促进物理课程目标的实现。