剖析原始物理问题 培养学生核心素养

摘 要：《初中物理课程标准（2022年版）》中，明确提出了把培养学生的核心素养作为主要的教学目标.通过对原始物理问题进行模型构建，转化为可探究的物理实验，可以很好地发展学生的科学思维，达到培养学生学科核心素养的目标.

关键词：原始物理问题；核心素养；模型构建；探究实验

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1008-0333（2024）03-0072-03

原始物理问题是指自然界及社会生活、生产中客观存在且未被加工的典型物理现象和事实，是物理学的本源，物理习题则是指对物理现象和事实进行再次抽象和加工[1].现阶段的习题教学，只重视学生短期掌握知识，死记硬背，忽视知识的来源，不重视过程评价，对学生的学科核心素养的培养极为不利.

1 解决原始物理问题与培养核心素养的关系

学生在面对一道原始物理问题时，首先是对问题中包含的生活情境理想化，进行分析和抽象建立物理模型，利用物理原理、公式、数学方程等进行求解，最后根据结论反思或讨论，检验结论是否符合情境，解决问题的过程是否完善.《初中物理课程标准（2022年版）》中提出的核心素养培养，其中科学思维包括模型构建、科学推理、科学论证、质疑创新四个方面[2].通过模型构建或转化为可探究的物理实验来解决原始物理问题，原始物理问题的解决与核心素养培养的关系如图1所示.

2 解决原始物理问题的能力及原因

为了探究现阶段学生解决原始物理问题的能力，命制了原始物理问题和常规物理问题各5道，选取了九年级学生60名，其中30名学生解答原始物理问题，另外30名学生解答常规物理问题，具体问题及分值如表1所示，测试结果如表2所示.

通过测试结果分值表可以看出，对于常规问题，学生答题结果还比较满意，70分以上同学占了大多数，说明能够熟练的应用物理知识解答问题.但对于原始物理问题，大部分同学得分在70分以下.可以反映出学生对于原始的物理情境不会进行现象的描述和分析，不善于进行抽象和转化，缺少应对的方法和策略.如图2所示，传统的物理习题教学只有验算和推导，学生缺少对原始物理问题情境进行构建模型的能力，无法进一步分析、科学推理、总结.长期以来，学生的科学思维得不到锻炼，核心素养得不到提升.为了破除题海战术带来的弊端，原始物理问题的引入恰好可以弥补这一不足[3].

3 通过原始物理问题提升核心素养的教学策略

3.1 构建物理模型

模型建构是学生根据研究问题和情境，在客观事物和概括的基础上建构易于研究、能反映事物本质特征和共同属性的理想模型、理想过程、理想实验和物理概念的过程.建构模型有助于学生抓住事物的关键要素，加深对概念的理解，形成系统思维.初中阶段，学生能够在真实情境中，具有构建模型的意识和能力，通过科学推理找出规律、形成结论，从而解释自然现象和解决实际能力.可以看出在解决原始问题过程中，通过模型构建和科学推理可以培养学生的科学思维，提高学生的科学素养，而通过原始物理问题的解决正好可以达到这一目的［4］.

案例1 俯卧撑是一项常见的健身项目，采用不同的方式做俯卧撑，健身效果通常不同.图3是小苏在水平地面上和手扶凳子做俯卧撑保持静止时的两种情景，估测第一种情况手掌受到力的大小，比较前后两次手掌受到力大小的关系.

这是一个常见的原始物理问题，没有具体的物理量，也没有特定的物理模型和解题规律和方法.学生要解决此问题，需要对俯卧撑进行简化、抽象，忽略次要因素、突出主要矛盾构建出相应的物理模型，具体分析如下：

物理规律分析：

（1）赋值：人的重力为560 N，OA长为1 m，OB长为1.4 m

（2）受力分析：重力、地面对脚的支持力、手受到的力

（3）杠杆平衡条件：F1L1=F2L2

（4）解答求解、对比分析

教学思考与建议：此类题原始数据不足，要求学生根据生活经验进行合理的估算，构建物理模型，运用数学知识推导验算，分析总结结论和规律.只有平时善于观察、思考，才能在建模的过程中培养科学思维.

3.2 转化为可探究的物理实验

《初中物理课程标准（2022年版）》指出，科学探究是基于观察和实验提出物理问题、形成猜想与假设、设计实验与制定实验方案、获取与处理信息、基于证据得出结论并作出解释，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力.科学探究主要包括问题、证据、解释、交流等要素.

将原始物理问题转化为可探究的物理实验问题，如图4所示，学生能通过物理现象的再现，形成问题意识.在探究过程中，可以提升学生设计实验方案、数据处理的能力.反思与讨论的过程，也可以培养学生交流合作的能力.因此，把原始物理问题转化为可探究的物理实验，可以培养学生的科学探究能力.

案例2 探究树荫下的光斑，发现这些光斑形状不一（大部分是圆形），提出问题：这些圆形光斑为什么大小不一，亮暗不同[5]？

分析过程 地面光斑（图5）分析、转化可探究的物理实验凸透镜成像实验（图6）

教学思考与建议：把原始物理问题转化为可探究的物理实验，学生通过设计实验、进行实验、数据处理、反思讨论的过程，锻炼了思维能力，提升了学生的科学探究能力和科学素养.

4 结束语

本文探讨了解决原始物理问题和提升核心素养的关系，以模型构建和探究实验为途径，培养学生的思维能力和科学探究能力.平时的教学过程中，教师应多关注原始物理问题的创设，让学生经历建模和探究的过程，从而提升学生的核心素养.

参考文献：

［1］ 何述平，杨英恺.通过原始物理问题提升核心素养的教学策略[J].物理通报，2021（05）：14-19.

［2］ 李春密，苏明义.新版课程标准解析与教学指导（初中物理）[M].北京：北京师范大学出版社，2022：7-16.

[3] 熊宏华.洞悉原始物理问题，培育科学思维能力[J].中学物理教学参考，2018（03）：13-16.

[4] 陈辉.剖析原始物理问题 培养物理建模能力[J].物理教学，2018（10）：5-8.

[5] 张楠.深度学习视角下的综合实践活动的深度备课：以“探究树荫下的光斑”为例[J].数理化解题研究，2021（35）：70-71.

［責任编辑：李 璟］

收稿日期：2023-10-25

作者简介：路阳（1981.5-），男，安徽省寿县人，本科，中学一级教师，从事初中物理教学研究.