认知与情感视角下高中物理核心素养的培养策略建议

摘 要：高中物理教学既要符合学生客观认知规律，又要时刻关注学生情感体验。本文阐述了认知理论和情感体验之间的关系，提出了对物理学科核心素养的培养策略建议，并辅以案例说明。

关键词：认知与情感；高中物理；核心素养

1 引言

教育学中的认知和情感概念是指学习者在接受教育时所涉及的心理过程和情感体验。具体而言，认知是指知觉、思考、记忆、理解、推理等一系列心理活动，它们对于学习和掌握新知识、技能以及解决问题至关重要。情感则是指学习者在学习中所体验到的情感状态，包括兴趣、喜爱、厌恶、恐惧、自信等，这些情感状态可以显著影响学习者的学习积极性、学习效果以及情绪健康。

总的来说，认知因素主要解决能不能、懂不懂、会不会的问题，而情感因素主要解决愿意不愿意、喜欢不喜欢、相信不相信的问题。认知是引起和促进情感的重要因素，而好的情感状态是学生学习过程中认知活动顺利开展的保证，也对认知活动起着推动和组织的作用。^［1］根据布鲁姆认知领域和情感领域教育目标划分（见图1），认知领域的教学可以划分为记忆、理解、应用、分析、评价、创造六个等级，对应的情感领域的教学可以划分为接受、反应、评估、组织、性格化五个等级^［2］，二者在教学过程中密不可分，是相互作用、相互促进的有机融合体，在培养物理学科核心素养方面有着重要的作用。

2 认知和情感视角下高中物理核心素养的培养策略建议

《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》指出，物理学科核心素养主要包括物理观念、科学思维、科学探究以及科学态度与责任四个方面。^［3］从认知角度来看，教师在培养学生的物理学科核心素养时，需要有针对性地设计物理教学内容、合理安排教学环节、并提供有效的教学反馈，以此帮助学生更好地理解和掌握物理知识。从情感角度来看，教师在培养学生的物理学科核心素养时，需要注重对学生情感体验和情感态度的引导和塑造，确保学生在学习过程中不仅能获得知识，还能形成积极的情感体验和情感态度，以增强学生的学习兴趣和动力。

2.1 重视基础概念的教学

物理概念是客观事物或者过程的物理本质在人类大脑中的反映，其主要的功能是描述和表达。^［4］ 因此，教师在教学中应当特别强调对基础物理概念的理解，如位移、速度、加速度等核心概念。对于那些较为抽象且难以理解的物理概念，教师更应注重在教学过程中介绍其问题背景，引导学生思考为何需要学习这一物理概念，以及为何如此定义它。这种寻根问底式的剖析方式，能够更有效地帮助学生深刻理解物理基础概念，构建起坚实的知识框架。

案例1 很多学生对试探电荷这一物理概念感到困惑，不清楚为什么要引入此概念。其实教师只需要把电场类比为平静的水面，要测量水流速度，需要引入参照物——树叶。试探电荷就是这样的“树叶”，我们要求“树叶”不能影响水的流速，因此，我们要求试探电荷的电荷量要足够小以不影响电场的分布；为了能更加精确测量电场中各点的电场强度，也就要求试探电荷的尺寸要足够小。同样，教师还需要对引入矢量、位移等基础物理概念的必要性做出解释，以此解决学生的困惑，促进学生良好的情感体验，有助于培养学生的物理核心素养。

2.2 重视物理实验的教学

实验是物理课堂的灵魂。高中物理课程通过创设学生积极参与、乐于探究、善于实验、勤于思考的学习情境，培养和发展学生的自主学习能力。^［5］从认知角度来看，实验可以提供直观的物理现象，使学生通过切身体验、探究、观察、记录等方式深化对物理概念和规律的理解。作为一种探究性学习方式，实验能够激发学生的好奇心和求知欲，引导他们积极主动地思考和探索。通过实验，学生不仅可以了解物理知识，还可以增强解决问题和创新的能力。从情感角度来看，实验可以激发学生的兴趣和热情，让学生亲身参与实验过程，体验科学探究的乐趣，从而培养对科学的热爱和追求。此外，实验还可以促进学生之间的合作和交流，增强团队合作意识，并培养创新精神，从而培养正确的科学态度和责任观。

案例2 人教版高中物理选择性必修第三册“气体的等压变化和等容变化”一节并未使用探究实验来演示气体等压变化和等容变化的规律，只是简单给出盖-吕萨克定律和查理定律的内容和公式。因此，我们可以利用温度传感器、压强传感器、带刻度的注射器来分别测量注射器内气体的温度、压强、体积三个物理量，采用控制变量法，可以分别得到等压变化下的V-T图像（见图2）以及等容变化下的p-T图像（见图3）。通过实验演示可以清楚地得出盖-吕萨克定律以及查理定律的内容，有助于培养学生的科学探究能力和实事求是的科学态度，从而提升学生的物理核心素养。

2.3 重视信息技术的应用

高中物理课程需要通过多样化的教学方式，利用现代信息技术，引导学生理解物理学的本质，整体认识自然界，形成科学思维习惯，增强科学探究能力和解决实际问题的能力。^［6］从认知角度来看，高中物理是一门要求抽象思维能力的科目。信息技术可以通过提供模拟实验、多媒体教材等方式来帮助学生更好地理解和掌握物理概念和原理，可以让学生更加深入地理解物理观念，提升学习效果和提高认知水平。从情感角度来看，物理学科具有一定的挑战性，学生在学习物理知识的过程中需要具备耐心与毅力。而信息技术的巧妙应用，能够极大地丰富教学手段，使学习过程变得更加有趣且生动，从而有效激发学生的学习兴趣和积极性，促进学生更加主动地投入学习，最终达到提高学习效果的目的。

案例3 利用手机的物理实验室软件，可以模拟电路实验（见图4），通过设置各个电路元件的参数，可以模拟测量电阻、测量电源电动势和内阻等电学实验，使得学习过程有趣生动且不受实验器材以及地域的限制。利用手机的phyphox软件，通过调用手机各种传感器的实时数据，可以实现测量自由落体加速度、测量地磁场磁感应强度等实验（见图5），可以不受传感器难以获得的客观条件限制，提高了实验的精确度，激发了学生学习物理的热情。通过短视频平台、微信群等社交平台，师生之间的交流可以突破时空限制，学生的疑问能得到及时解答。

2.4 重视课堂交流的环节

认知心理学中的社会建构主义观点认为，知识并非单纯由教师传递给学生，而是通过个体与个体之间的互动和交流建立起来的。在课堂交流环节中，学生通过与教师和同学的互动交流，不仅能构建知识、解决问题和探究现象，还能加深对物理概念和原理的理解和掌握。从情感角度上看，课堂交流环节也可以提高学生的情感投入和参与度。教育心理学中的自我决定论观点认为，学习要素包括认知层面和情感层面，其中情感层面尤其关注学生的内在动机和兴趣。通过积极的课堂交流活动，教师可以激发学生的学习兴趣和

学习动机，培养学生的学习自主性，提高学生的学习参与度，从而全面培养学生的物理核心素养。

案例4 在讲解牛顿第二定律时，教师可以组织学生进行小组讨论，让每个小组设计一个简单的实验来验证该定律，并通过展示和分享的方式进行交流。这样不仅可以让学生在互动中深入理解该定律，还可以锻炼他们的实验设计和口头表达能力，提高他们的学习积极性并培养团队协作精神。在讲解自由落体时，可以组织学生分小组利用信息技术手段，搜索相关物理学故事，并在课堂上分享交流，从而体会科学推理和物理实验在物理学研究中的作用。

3 结语

从认知维度提升高中物理核心素养，关键在于引导学生构建深刻的物理概念与思维模式，赋予他们独立解决实际问题的能力。在情感层面，高中物理教育应致力于激发学生对物理的自然喜爱与浓厚兴趣，使他们享受学习过程，自发地投入更多时间探索物理奥秘。在具体的教学实践中，教师可借助启发性讲解、探究性实验、信息技术辅助及课堂互动的方式，既提升学生的认知能力，又促进学生的情感投入，从而共同培育学生的物理核心素养。

参考文献

［1］李蕾. 历史课堂教学中认知与情感的关系探讨［J］. 内蒙古教育，2013，（20）：74．

［2］赫兰.认知与情感有机融合培育学生核心素养——以高中化学教学为例［J］.教育与教学研究，2020，34（8）：19-29．

［3］［5］［6］中华人民共和国教育部. 普通高中物理课程标准（2017年版 2020年修订）［M］.北京：人民教育出版社，2020：4-5，2-3，2-3.

［4］谢立，李向龙，周佩佩，等. 基于审辩式思维的物理概念课论证教学初探——以“冲量”概念的建立为例［J］. 中学物理，2023，41（9）：41-44．