物理拔尖人才培养三要点

陈学安

关键词：理念更新；科学思维；运动与力的关系；因材施教

高中物理是自然科学领域的一门基础学科，其课程目标要求培养学生具有创新意识和创新能力。创新素养是拔尖人才最重要的素养，高中物理教师应该从教学观念的更新、学生科学思维的培养、因材施教的落实三个方面积极探索拔尖人才创新素养提升的实践路径。结合高中物理教学实际，探索与研究拔尖人才培养的高中物理课程教学策略。

2022年习近平主席提出基础学科拔尖人才培养战略。国家一直重视自然科学基础课程教学领域拔尖人才的培养。顺应时代需要，培养物理拔尖人才首先要求高中物理教师更新教学观念。

物理课堂不仅在于学科知识与技能的傳授，更在于对学生思想政治与道德品质的培养。依据物理学科特点，充分挖掘物理教材中思政素材，融思政教育于物理教学中，将学生培养成兼具家国情怀、批判性思维、科学思维、创新思维的拔尖人才。物理学的理论和实践蕴含着丰富的辩证唯物主义思想教育因素，在教学中展示伽利略的立场和思考方式，研读伽利略、笛卡尔、牛顿等科学家们的科学研究史实材料，引领学生建立为中华民族屹立于世界科技高地而献身物理科学研究事业的远大胸怀。

拔尖创新人才的培养对课堂教学模式及理念提出了新的挑战，具体表现在开放型的课程内容、丰富多样的课程类型、学生自主的课程选择、研究型课程教学。利用探究式课程教学方式为其打下牢固的知识基础，通过情境思维训练和解决实际问题培育学生的创新意识与应用能力。在教学中，“问题导思”重设计，即通过运动需不要力的问题设计来引导、激发学生思维，解决力的概念“学”的问题；“情境拓思”重应用，通过设置理想实验来拓展思维的广度、提升思维的深度，训练学生解决实际问题的思维能力，解决日常生活实践中“用”的问题；“对话启思”重合作，这种教学理念通过小组合作，以对话的形式展开碰撞、辨析、思考，培养学生的思维能力。

科学理论知识从实践中升华而来，并应用指导于生活实践。对生活中的现象进行质疑与研究，有助于深入理解理论知识。生活中，学生发现：手持氢气球站立于公共汽车上的小女孩在汽车急刹车时运动方向与氢气球的运动方向不一致，从而对牛顿第一定律产生了质疑。在探究过程中发现生活中有很多这样的例子，运用和发展好“生活”课堂，结合生活实践探索理论原理，需要教师呵护那些对运动与力的关系研究具有好奇心的少数尖子生，特别是那些对于伽利略斜面实验以及牛顿第一定律、牛顿第二定律提出质疑的学生，要倍加爱护，尊重他们的意见，鼓励他们的奇思妙想与批判性思维，与他们一起共同探讨、实践尝试。

科学创新思维是攻克科技难关必备的思维，具有客观性、预见性、可检验性。拔尖人才的科学思维培养更应该基于客观事物或者现象基础上的探究性；基于归纳和演绎、分析和综合基础上的前瞻性；基于逻辑与历史相一致的实践检验性。

受时空限制，高中阶段大量的物理实验只能开展理想实验，设计理想实验。拔尖学生感兴趣的不仅是伽利略实验的过程，还有伽利略斜面实验的猜想依据、设计思路、推断结果等，在还原实验的过程中，实现对《运动与力的关系》中物理概念认知、物理原理的理解。

以牛顿第一定律为例，惯性概念虽然是探究运动和力的基础，但其抽象难懂。在解决问题的过程中需要运用理解惯性时，往往会产生困惑，主要原因是没有真正理解惯性的概念以及影响惯性的因素。尖子生通过体育运动中抛掷的铅球、立定跳远等项目的体验、观察、思考，去寻找不同学生抛掷铅球、立定跳远成绩为什么不同的原因，在实践中深度理解“惯性”的概念，深入探究、验证力和惯性的关系；反复的体验与观察思考，能自主发现物体惯性大小的影响因素，得出结论：物体自身质量是其惯性大小的唯一量度。

物理尖子生善于在收集的证据之间探寻它们的逻辑性，善于运用分析与综合、比较与分类、归纳与演绎的思维方法，建立现象与原理之间的关系并通过推理得出自己的结论或提出自己的见解。给他们提供小车、砝码、打点计时器、传感器等实验室能提供的实验器材，通过合作探究寻找物体的质量、力与加速度的关系时，他们会精心设计实验方案，发现小车不变，改变拉力，就会改变加速度从而会得出影响加速度的因素是物体受到的力。在实验过程中遇到如何排除摩擦力影响的问题时。有人提出利用传感器测出摩擦力后再进行实验，也有人提出用玻璃代替木板减小其影响，甚至提出磁悬浮、气垫导轨等办法，但也有人提出为什么要排除摩擦力，摩擦力的存在不影响理论结果，进而设计实验。此次探究实验不仅理解了力与加速度的关系，而且各类创新思想层出不穷，各种辨论和思考光芒闪现。

创新思维助力尖子生从不同角度对问题进行分析与思考，并提出独特的、新颖的、有价值的观点，同时探索问题解决的科学方法、科学路径。普通高中物理学科概念认知与学生的生活紧密相联，如游乐场的漂流项目，由于漂流高度不够或者滑道摩擦力过大，导致漂筏总是到不了下一个滑口就停下了。一般学生会提出增加滑口高度或者减小滑道摩擦系数来解决问题，但尖子生往往会提出，增加漂筏数量，减少漂筏上的游客等切实可行的办法。教师应该为尖子生提供更多解决实际问题的机会，基于学生熟悉的生活实际，引导学生利用课余时间思考实际生活、生产中工具的改进，从自行车到摩托车，从摩托车到电动车，从火车、动车到飞机等交通工具的改进；从石子投河、瓦片漂水面到导弹升空；从人造卫星到宇宙飞船等，分析其与牛顿力学的关系，思考牛顿定律在生活、生产、国防等领域的重要作用，思考如何发挥牛顿定律在这些领域的作用，改进现有的工具，发挥更大的作用。

普通高中物理教学既要面向全体学生，体现教学公平性，又需要满足学生个性的学习需求，注重拔尖人才的培养。适时展现智力优势，引导尖子生优化自己的综合素质，培养物理尖子生适应未来社会发展需求的关键能力。

物理尖子生对物理学科的探究和理解与众不同，要设法引导他们逐步走进物理科学研究之路，保护学生旺盛的好奇心、丰富的想象力、强烈的求知欲。这就要求物理教师高度关注他们物理的学习方式，引导他们运用科学研究的基本方法探究、运用物理知识。一位尖子生喜欢研究智能手机功能，提出是否可以用智能手机测量手机运动的加速度，并利用手机传感器测量出手机从一定高度由静止释放落到铺有海绵地面上的加速度，进一步拓展探讨与地面碰撞中所受的最大弹力。教学中通过让学生展示其测量过程、测量工具、测量方法以及测量数据收集，最后引导分析数据，得出结论，验证结论，将理论知识付诸实践，从而适时激发物理思考热情，引导学生自主思考，落实因材施教的培育模式。

高中物理教学中对拔尖学生应该顺势而为，保护他们物理学科探究的兴趣的同时，要引导他们进一步体验物理学习的成就感。充分调动每个学生成为“尖子生”的欲望，结合学生主体的学习情况和具体实际来制定教学方案。如在竞赛习题中出现逆风前进的帆船，拔尖学生认为理论与实际不相符，现实中帆船逆风不能前行。课后鼓励学生动手制作帆船，吹风机制造逆风，结果发现，在合适角度下，帆船能逆风行驶，实现理论与实践的应证，既加深了知识的理解增强了动手能力，又实现从理论知识到产品的转变，充分展现出拔尖人才的创造优势。

总之，拔尖人才培养的基础在基础教育，普通高中物理教师要积极探索尖子生的培养途径与方法，积极更新教学理念，着重培养学生科学思维能力，因材施教，为国家实施拔尖人才战略奠基。

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（2020年版）[M].北京：北京师范大学出版社.

[2]叶晟波，余潘.物理实验教学培养拔尖人才创新素养的探索[J].物理教师，2022（04）.

（作者单位：江苏省南京市中华中学）