学科素养在高中物理习题课堂中的应用

李福宾

【摘 要】 习题课是高中物理课堂教学的一种重要课型，传统的习题课堂多以提高学生解题技巧为主要目的，学习能力中等以下的同学总会感觉老师讲时听的懂，自己做就没思路，学习物理力不从心.在高考评价体系中对学科核心素养的考查是高考考查的重要内容，本文针对现实习题课课堂对标物理学科核心素养，从培养学生物理学科核心素养的角度出发，探讨习题课课堂设计思路，提高习题课课堂教学效率，激发学生学习物理的兴趣.

【关键词】 物理教学;习题课;学科素养

在教学过程中，习题课作为物理新授课的延伸，对学生巩固、深化知识起到非常重要的作用，在现行高中教学模式下，学生同时学习多门学科，物理学习时间有限，习题课对于学生快速理解、掌握知识点显得尤为重要.但在高考压力之下，现实课堂中，教师在设计习题课时多以提升学生的解题技巧，提高学生答题的正确率为主要导向，使用题海战术，以学生得分为主要目的.对于学习程度在中等及以下的学生，在学习物理时总会感觉力不从心，总有一种老师讲时听的懂，自己一做没思路的感觉.这对学生学习物理的信心会造成很大的打击.

造成这种状况的原因在于多数老师对物理习题课教学目标的认识偏差.在多数老师和学生认识中，习题课就是做题讲题的课堂，气氛沉默，学习方式单一.一门学科的核心素养能够体现出本学科的育人价值，物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任是物理学科的核心素养[1].作为物理课堂教学的一种类型，在习题课教学中也要达到《物理课程标准》中所要求的教学目标，充分体现物理学科的核心素养，本文针对高中物理习题课中所能体现出来的学科核心素养做出一些浅薄的分析.

1 习题课中的物理观念

物理观念是对物理概念和规律的升华，是学生在物理学习中最基本、最基础往往也是最重要的知识点，学好物理观念是分析其他综合问题的前提.因此在涉及物理观念的习题讲解过程中，要让学生充分体会理解题目中的物理观念.如果能够抓住题目考查的根本，即便是不同类型的题目，思路都大同小异.

例如 在讲解动量守恒在木板滑块模型中的应用时，假设一木块质量m，以初速度v冲上一辆质量为M的平板车，物块与平板车间动摩擦因数μ，地面没有摩擦，要使物块在平板车上不滑下，问平板车至少多长？

此题为典型的木板滑块模型，常规的解题思路主要有两种，一是应用牛顿定律及运动学公式从运动与相互作用的物理观念出发，二是从能量动量的物理观念出发列出守恒方程，本文主要分析一下第二种思路.当两物体共速时，由动量守恒列出方程式：mv=m+Mv;由能量守恒列出方程：12mv2=12（m+M）v2+μmgL，联立方程组即可求得L.此题从思路上来说较为简单，但它充分体现了对动量守恒与能量守恒物理观念的应用.在对此题的讲解进行设计时，要让学生抓住守恒、转化的思想，无论在教学环节还是语言表述中，都要让学生在头脑中强化这种物理观念，让学生理解动量能量守恒的物理观念较之掌握解题方法更为重要，以不变应万变，再换种物理情景，依然能够加以应用.比如在电磁感应部分双杆导轨模型中，如图1.

导体棒ab质量m，由光滑导轨滑下进入竖直磁场区域，求质量为2m的导体棒cd最大速度及导体棒ab产生的热量是多少？两导体棒电阻均为R.此题与上题比较，从物理模型上来看完全不同，所考察的知识点也不相同，但如果从物理观念的角度出发会发现其解题思路基本一致，还是应用动量守恒、能量守恒的物理观念列出方程组求解，不同在于上题中通过摩擦力作用实现动量、能量的转换，在此题中由两导体棒间的安培力来实现，同样列出能量守恒、动量守恒的方程式，同时再注意两导体棒热量的分配问题即可得解.

上述两题虽然模型不同，但解题的关键——动量、能量守恒物理观念的应用是一致的.如果能够在习题课中让学生体会到这一点，学生就会感觉做题抓住了窍门，对于一些中等的学生来说就能够触及一些略有难度的题目，体会解决问题的快乐，提升学习物理的兴趣.还有很多题目能够体现出物质观念、运动观念等其他物理观念的应用，上课时也要让學生加以总结应用.

2 习题课中的科学思维

科学思维能够体现对物理规律的认识方式，明确物理方法的具体应用.比如整体隔离法、等效替代、类比假设、极限微元等等是物理习题课教学中常用的方法.在不同的物理情境、模型中选择应用不同的方法，这些方法所体现出来的科学思维总有一些相通之处，我们在习题课教学中可以通过选择合适的题目进行设计教学，指导学生去发现这些方法的共通之处.

例如 在讲解受力分析的题目时，如图2.

已知力F大小等于物体A、B重力，两物体静止不动，接触面均粗糙，分析物体A的受力个数.

此题如果直接对A进行受力分析，仅能确定A受重力，A与物体B和墙壁的接触面是否有弹力摩擦力不好直接判断，我们可以先对A、B整体分析，由F=GA+GB，可知物体A虽与墙壁接触但不挤压，此接触面没有弹力、摩擦力;再隔离分析B，推力F大于B的重力，B与A相互挤压且有运动趋势，则A、B之间存在弹力、摩擦力，所以物体A受3个力.

此题通过整体隔离法体现了转变研究对象的一种思维方式，当直接分析某一对象存在困难时，可以转而研究与之相关的条件完备的研究对象，进行间接分析.这种思维方式在运动学、力学、电磁学等各个方面均有充分的体现，比如在电路部分，对动态电路的分析也体现了这种科学思维，如图3.

当变阻器滑向a端时，问两电表示数如何变化？当触头向a端滑动时，电路阻总值减小，干路电流I1增大，外电路路端电压U的变化不好直接判断，但电源内阻r不变，我们可以转变研究对象，先分析内电压可知U内增大，则路端电压U减小，电压表示数变小.在分析流过R3的电流I3变化时依然是先分析出流过R2的电流减小，而干路电流是增大的，进而得出流过R3的电流变大，电流表示数变大.此题解题的关键在于通过分析阻值不变部分的变化来间接研究阻值变化部分的物理量变化，同样体现了转变研究对象的科学思维，与上题相同.所以在设计习题课教学时，如果能够让学生发现、掌握这些方法的相通之处，在分析不同问题时思路自然就会得到迁移，学生也就不会感觉老师讲能听明白，自己做就筹莫展了.

以上两例题仅体现了其中一种科学思维的应用，像等效替代、极限思想等思维方法应用也很广泛，本文不再深入探讨.在习题课教学设计中教师如果能够充分注意到对学生科学思维的培养，在题目讲解中让学生获得一种思维方式而不仅仅是解题技巧，我相信学生一定能够形成举一反三的能力，把各种方法思路在不同知识点间进行迁移，让学生体会到物理思维的魅力，从而提高学生学习物理的信心.

3 习题课中的科学探究

科学探究主要培养学生发现问题、设计方案、做出解释的能力.在新授课堂中，教师可以针对课程中的某一个问题指导学生进行探究，提出方案并加以实施，最后得出结论获得知识.在习题课课堂中，我们同样能够发挥科学探究的作用，在习题讲解过程中教师要有意识的创设探究氛围，无论要求学生读题审题过程，还是在寻找思路解题过程，都可以让学生有意识地去探究，可以把一道题目当做一个科学问题来研究，体会解决问题过程中的乐趣.

例如 在分析超重失重相关题目时，假如质量为60 kg人站在电梯的台秤上，当电梯以4 m/s2的加速度加速上升时，问台秤的示数是多少？

在学生审题过程中可以先让学生探究两个问题，第一天平的示数代表什么？第二当电梯向上加速时人受力情况如何？然后再引导学生利用牛顿第二定律列出方程，求出支持力即視重的大小.这是在学生审题过程中体现的探究过程，在学生解题过程中甚至得到答案之后也可以让学生进行探究，比如在讲解传送带模型时，可先给学生进行详细分析最简单的水平传送带模型，再让学生自己进行变形探究，比如变1倾斜传送带顺时针转动，在下端静止释放物块;变2物块在传送带上方释放，传送带顺时针转动;变3物块在传送带上端静止释放，传送带逆时针转动.在教师讲清水平传送带分析过程的基础上，学生对各种变式进行自主探究，或分组合作探究，明确受力情况、运动过程，再套用水平传送带的分析方法，如果学生能够自己分析出倾斜传送带不同情况的运动规律，他们对这部分知识的理解会更深刻，即便学生没能得出结果，学生对探究的过程也会印象深刻，所以在设计习题课时，科学探究过程如果能够适时应用，学生对题目理解及解题能力会有很大提高.

4 习题课中的科学态度与责任

通过物理知识的学习，个人所形成的严谨认真、实事求是、持之以恒的品质就是学科素养中的科学态度与责任，是对社会、环境发展的责任感.习题课堂也应发挥出对学生思想的教育作用，这就要求教师在题目设计时要紧跟社会发展的步伐，多以最新的科技发展为题目背景，让学生在学习知识的同时也获得一定的思想教育.比如在讲解万有引力与航天的题目时，以我国最新的航天成就为背景，让学生为我们的祖国自豪，同时也能提高学生学习物理的兴趣.在讲解热力学第二定律所涉及的题目，比如煤炭燃烧释放热量，能量守恒但能量的品质下降时，让学生体会到能源危机，节能的重要性，在日常生活中要节约能源爱护环境.学生只有养成正确的科学态度与责任，才能在心中形成学习物理的内驱力，对自我提出更高的要求，才能更好的学习物理.

总之，习题课课堂同样能够体现物理学科的核心素养，在竞争激烈的高考中，提高学生做题能力获得更高分数是避不开的话题，在高考评价体系中，“一核”、“四层”、“四翼”的要求体现出高考考查的主要内容，其中对学科素养的考查是一个重要方面.“授人以鱼不如授人以渔”，我们在平时教学中，尤其是在习题课课堂中，如果能够有意识的培养学生的物理核心素养，对提高学生物理成绩会起到事半功倍的效果.

参考文献：

[1]《普通高中物理课程标准》[M]，人民教育出版社，2020（5），4.

[2]刘震.探究核心素养背景下高中物理习题课教学开展的有效措施[J]，新课程，2020（33），50-51.

[3]吉鹏生.高中物理习题课教学思考[J]，理化生教学研究，2013（88），142.

[4]刘赤刚.高中物理习题课教学探讨[J]，数理化学习，2015（1），17.

[5]戈雪.学科素养下的物理教学策略探究[J].吉林教育.2021（33）

[6]姜静，王晶莹，宋倩茹，孔凡贵.我国高中物理、化学和生物学科素养的百年演进——基于课程标准的文本分析[J].齐鲁师范学院学报.2021（03）

[7]刘银霞.关于物理学科素养培养的策略研究[J].试题与研究.2019（22）

[8]刘权华.数学学科素养落地的“四维聚生”方式及其优化[J].教学与管理.2021（13）