聚焦物理学科素养 搭建主题学习情境

王传光

摘 要：在高中物理教学中，教师可以提炼物理主题、搭建学习情境、转变教学方式、激活学生能动性，让学生参与到物理学科探究活动中，促进物理学科核心素养的达成.

关键词：高中物理；学科素养；主题情境；教学设计

中图分类号：G632   文献标识码：A   文章编号：1008-0333（2024）15-0103-03

物理是一门自然科学，逻辑性强，概念多，而传统课程教学又局限于对知识点的讲解，未能与学生的日常生活相契合，降低了学生对物理的学习热情.学科素养体现了“物理观念”“科学探究”“科学思维”“科学态度与责任”等方面.通过学习物理知识，可促进学生创造性思维、科学精神的养成.因此，不能一味地讲解知识点，忽视科学思维、物理观念的渗透，要充分利用物理主题学习情境，以问题来驱动学生参与物理探究，从自主、质疑、合作、创新中运用物理知识解决实际问题，促进学生全面发展.

1 以“大观念”为引领，明确主题学习情境

主题学习情境的搭建对于培养学生物理学科素养起到关键作用.“大观念”是建构物理知识体系的重要思想，也为提炼学习主题创造了条件.

1.1 以“大观念”为抓手，整体化建构学习内容

物理课标强调：要着力发展学生的核心素养.核心素养作为育人目标，教师要立足物理学科，统整知识体系.“大观念”强调从整体上建构学科知识体系，摈弃碎片化、被动化施教，尤其是依托单元教学内容，以问题为情境，以任务为要点，引领学生参与知识探究，促进其深度学习[1].

比如，在教学“圆周运动”时，教师将物理学科所研究的问题进行生活化呈现，观察火车转弯过程，联系圆周运动，请学生思考“向心加速度”如何产生，由哪些力产生？观察拱形桥，但汽车通过拱形桥时，是否也可以看作是“圆周运动”？在拱形桥最高点时，汽车对桥的压力是多少？有没有一种可能性，当汽车的速度达到一定值时，地面对汽车的支持力为零？结合这些问题情境，将抽象的物理知识具体化，让学生从“圆周运动”中认识到“由于惯性，会沿着切线方向向外飞”，这与向心力的作用紧密相关.如果速度达到一定程度，则会沿着切线方向飞出去，进入离心运动状态.

从物理知识体系构成中学习概念、规律、定理，教师可以借力于问题情境，让学生亲历物理知识的建构过程，感受物理知识的应用价值.“大观念”为教师提供建构知识体系的教学指导，学生得以整体认识物理现象，引领学生参与探究、深度学习，增进学生将所学内容迁移运用到物理问题中，发展科学思维.

1.2 把握单元主题，促进学生深度学习

“大观念”理念要把握单元教学的整体性与连续性，从物理知识的生成逻辑出发，讲究物理概念间的内在关联，便于学生站在更高的认知视野统整物理知识，学以致用.教师作为课程组织者，在落实“大观念”过程中，要深入研读教材，把握单元教学内容，重构和提炼学习主题，编制以核心素养为导向的学习目标.围绕物理知识点，设计螺旋上升的学习任务，激活学生自主性、能动性和创造性，促进学生高阶思维能力的养成.

比如，在教学“力学”时，对于“力”的认识、体验，结合教材与力学相关的知识点，从其定义、三要素、矢量性上剖析力的概念，从重力、弹力、摩擦力分析上认识常见的力，从力的合成与分解、物体的平衡、共点力等方面让学生掌握力的平衡条件.同时，优化课程教学整体过程，基于物理观念、科学探究、科学思维、科学态度与责任，细化学习任务.如对于“力的相互作用与运动定律”的教学，可以抓住“认知冲突”，来重构重力、弹力和摩擦力，让学生理解基础性概念.再如，对“滑动摩擦力”的探究，借助于动手体验活动，让学生认识摩擦力与压力、摩擦因数之间的关系，培养学生严谨的科学精神.如此，以学习主题为主线，串联物理知识点，有效提升物理学科教学效果.

2 明晰教学目标，设定探究主题活动现阶段，对物理学科知识的讲授，要着眼于学生学科素养，选取某一明确的学习主题，由此展开知识点类比迁移，促进学生对物理知识的建构.

2.1 深入解读教材，明确教学目标

主题学习情境的构建，要基于教材、学情分析.以人教版高中物理教材“自由落体运动”教学为例，本节内容主要介绍匀变速直线运动，从运动学知识、研究方法入手，让学生探究匀变速直线运动规律.对于学生已经学过位移、速度、加速度等概念，具备探究“匀变速直线运动规律”的基础.对接物理学科素养，教学目标的设定体现在四方面.

如表1所示.另外，在明确教学目标的过程中，教师要研读教材内容，抓住教学重难点.本节知识点，“重力加速度”概念和“自由落体运动规律”是学习重点；难点是运用自由落体运动规律来解决实际问题.

2.2 循着学习主题，开展探究活动

围绕“自由落体运动”展开学习活动，先结合动画视频，让学生观察动画人物，并猜想谁下落得快？学生结合生活经验，认为重的物体相比轻的物体下降速度快.“自由落体运动规律”的探究，以趣味性动画来抓住学生注意力，营造愉悦课堂氛围，也为引出亚里士多德和伽利略的故事做好铺垫.接下来，介绍科学史料，从伽利略对亚里士多德的批判中，让学生认识科学精神.面对客观事物，鼓励学生实事求是，不能迷信权威，更要尊重客观规律.伽利略通过逻辑推理，用实验方法证明其结论，让学生掌握科学分析方法，同时感受伽利略敢于质疑的品质，增强学生科学批判意识，提升科学探究素养.

在探究主题“自由落体运动特点”时，教师引入动手体验法，借助于纸张的不同形态，对比其自由下落的快慢，思考原因.相同的纸，一张揉成团，一张平放，自由下落，记录其下落速度；半张纸与一张纸，半张纸揉成团，同时下落，记录其下落速度.为了增强学生对“自由落体运动”条件、影响因素的理解，可以让学生回顾初中所学的“摩擦力”，思考摩擦力的产生条件以及影响摩擦力的因素.启发学生深刻领会摩擦力与正压力、接触面积大小之间的关系.通过观察与体验，认识到空气阻力对纸的下落速度带来直接影响.学生动手实验，有助于深化学生对“物体下落速度”影响因素的体认，特别是在对比“摩擦力”与“空气阻力”时，促进对所学物理知识的统整与重构，学生从交流、合作学习中，感受科学就在身边，激发学生对物理学科的学习兴趣.

3 抓住关键问题，落实物理学科素养

在物理主题学习情境中，问题是贯穿其中的关键.为了帮助学生认识、亲历物理学科知识，体验物理的应用价值，将物理知识内化为学科素养，必须抓住问题设计，以问驱思，促进学生用物理知识解决问题，从中获得科学推理、论证、质疑、创新等思维能力[2].

3.1 利用学生“认知冲突”，用问题化解学习难点

在物理主题学习情境探究中，问题的设计要具有吸引力，要能够激发学生的质疑意识，鼓励学生参与问题探究.比如，在学习“机械波”时，课标内容强调，学生要通过实验活动，观察、认识波的特征，区别横波和纵波，结合波动现象，展开波的探究.认识波的传播形式，了解能量变化.在音叉实验中，让学生分析声音的产生条件.在抽气前与抽气后，能听到声音吗？以此来增进学生对物理知识的迁移和运用.

利用彩带波演示活动，引出问题：绳波是如何产生的？绳波的产生和传播的条件？分组讨论，并鼓励学生动手描绘绳波的波形图，探究其特征.观察绳波的波形，大胆设想，将绳分为若干小段，每一小段看作一个“质点”，请分析、推理绳波的运动特点.对于波源所引起的振动，绳的各质点将如何运动？不同时刻下，绳的波形为什么不同？由此推导，波源的振动是“前带后动”，后续质点是受迫振动，振动的形式是沿着绳的方向传播.对此，利用“微元法”，可以将波的振动、传播形式建立抽象模型，让学生参与“人浪”活动，体验波的产生及传播规律，进而获得对难点知识的理解和掌握.

3.2 设置挑战性任务，驱动学生解决物理问题

在物理课程教学中，不能止步于知识的“灌输”，学生死记公式、定律、结论，无法领悟物理概念，更难以做到迁移运用，解决物理问题.发展学生物理学科素养，要强化知识逻辑的衔接，依托主题学习情境，促进学生深度学习.在学习“能量守恒定律”时，前面学过“电路及其应用”，教师可以以“能量观念”为主题，打通“能量本质、形式、能量转移、能量守恒、耗散”等逻辑关系.如图1所示.

从能量的认识中，涵盖机械能、电能、内能、磁能、核能等等.在该单元里，从电路中认识电能，以做功与能量转化，让学生洞悉“能量守恒定律”.分为三个教学维度，一是认识电能的本质；二是电能的转化与守恒；三是能量意识与实践应用.教师要围绕主题学习情境，设计学习任务和活动，驱动学生探究学习目标，如表2.

4 结语语

以学科素养为导向，构建主题学习情境，学生是学习的主动者，教师要做好课程资源的整合.深刻领会“大观念”内涵，整体建构物理学习知识体系.对接教材、学情，厘定教学目标.围绕主题学习任务，从物理知识应用中，来指引学生树立科学观念，养成科学态度，在深度学习中增进高阶思维、知识迁移能力和学科素养的协同发展.

参考文献：

［1］杨秀伦.高中物理教学情境的创设实践[J].数理天地（高中版），2023（14）：63-65.

[2] 王惠婷.依托真实情境，实现素养落地[J].数理化学习（教研版），2022（2）：21-23.

［责任编辑：李 璟］