基于核心素養(yǎng)培育的新高考物理情境探討

摘要：《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》作為指導(dǎo)我國(guó)新一輪高考改革發(fā)展的理論支撐和實(shí)踐指導(dǎo)性文件，對(duì)核心素養(yǎng)背景下的新高考命題及課堂教學(xué)改革提供指導(dǎo)。本文主要對(duì)高中物理情境研究的必要性、分類、應(yīng)用物理情境培育學(xué)生的核心素養(yǎng)等幾方面進(jìn)行了論述，并從學(xué)科核心素養(yǎng)培育的角度出發(fā)，深入探討了新高考背景下教學(xué)情境研究的重要性，以及通過(guò)創(chuàng)設(shè)多樣高效的物理情境來(lái)提升學(xué)生核心素養(yǎng)的方法。關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)新高考高考評(píng)價(jià)體系物理情境一、物理情境研究的現(xiàn)實(shí)需要教育部考試中心于2020年正式發(fā)布《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》，該評(píng)價(jià)體系重新界定和構(gòu)建了素質(zhì)教育中高考的核心功能、考查內(nèi)容及要求等理論框架體系，從高考層面集中闡述了“為什么考、考什么以及怎么考”的關(guān)鍵問(wèn)題。同時(shí)，新體系還規(guī)定了以情境作為考查內(nèi)容的載體以培養(yǎng)學(xué)生終身發(fā)展所需要的關(guān)鍵能力和學(xué)科素養(yǎng)。最新版《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》也特別重申“要想培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，構(gòu)建真實(shí)的問(wèn)題情境進(jìn)行教學(xué)具有不可忽視的重要意義”?？梢?，無(wú)論是高考評(píng)價(jià)體系，還是課程標(biāo)準(zhǔn)，都強(qiáng)調(diào)了學(xué)生的綜合素質(zhì)和關(guān)鍵能力。因此，教師在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)真實(shí)有效的問(wèn)題情境是培育學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的關(guān)鍵所在。此外，高考情境試題所占比例在近幾年呈波動(dòng)上升之勢(shì)，其主要目的是希望發(fā)揮高考的價(jià)值引領(lǐng)作用，引導(dǎo)中學(xué)教學(xué)改革并以此評(píng)估學(xué)生的綜合素質(zhì)和跨學(xué)科思維能力。綜上所述，在新課改的大背景下，情境試題的分析與創(chuàng)設(shè)對(duì)于指導(dǎo)當(dāng)前物理課堂教學(xué)具有現(xiàn)實(shí)意義。二、物理情境的分類從不同的角度考慮，物理情境有多種分類方式，如從創(chuàng)設(shè)物理情境的角度可分為生活情境、科技情境、歷史人文情境等等；我們還可以根據(jù)物理學(xué)科的特點(diǎn)，將物理學(xué)科的問(wèn)題情境劃分為學(xué)習(xí)探索問(wèn)題情境和生活實(shí)踐問(wèn)題情境。本文從這兩大分類出發(fā)，研究2023年高考物理情境問(wèn)題。（一）學(xué)習(xí)探索情境問(wèn)題學(xué)習(xí)探索問(wèn)題情境通常以教材和試題中的問(wèn)題為載體，一般聚焦于學(xué)生的物理學(xué)科的學(xué)習(xí)和探究，基于新高考評(píng)價(jià)體系中素質(zhì)教育所要求的各項(xiàng)具體考查內(nèi)容，在物理學(xué)科情境教學(xué)中占有不可忽視的特殊地位。例如2023年全國(guó)新課標(biāo)卷第25題就以密立根油滴實(shí)驗(yàn)為素材，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景考查必備知識(shí)，豐富了試題的探究意味。學(xué)生在運(yùn)用科學(xué)思維進(jìn)行比較、分析、科學(xué)推理的過(guò)程中，初步感知人類利用帶電粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律巧妙探究運(yùn)動(dòng)粒子電性的研究方法，其實(shí)驗(yàn)原理在當(dāng)今物理科學(xué)前沿仍發(fā)揮作用。（二）生活實(shí)踐問(wèn)題情境生活實(shí)踐問(wèn)題情境是將物理學(xué)科的必備知識(shí)與學(xué)生日常生活生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合形成的情境，該情境設(shè)置旨在使學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中形成學(xué)科素養(yǎng)。例如2023年高考理科綜合全國(guó)甲卷第14題，以體育比賽活動(dòng)來(lái)設(shè)計(jì)生活實(shí)踐問(wèn)題情境，將學(xué)科內(nèi)容與體育比賽中的鉛球運(yùn)動(dòng)緊密結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生積極參加體育運(yùn)動(dòng)，增強(qiáng)健康意識(shí)。其涉及的物理學(xué)科必備知識(shí)包括牛頓運(yùn)動(dòng)定律、平拋運(yùn)動(dòng)以及機(jī)械能守恒定律等，主要考查學(xué)生的物理觀念、科學(xué)思維、關(guān)鍵能力等，以及能否在實(shí)際問(wèn)題中靈活選用恰當(dāng)?shù)哪Ｐ偷哪芰?，突出考查的基礎(chǔ)性和應(yīng)用型特點(diǎn)。由此可見，新高考評(píng)價(jià)體系將學(xué)科核心素養(yǎng)的考查內(nèi)容凝練為“四層”即核心價(jià)值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力、必備知識(shí)，那么如何選取鮮活的素材來(lái)設(shè)計(jì)真實(shí)問(wèn)題情境，就是新高考需要著重考慮的問(wèn)題了。新高考不僅應(yīng)該引導(dǎo)物理教學(xué)創(chuàng)設(shè)多樣的問(wèn)題情境，還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生從自身生活和社會(huì)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題，培養(yǎng)其應(yīng)用物理知識(shí)和物理思維深入思考并提出解決方案的能力，讓學(xué)生不僅能夠“解題”，更能“解決問(wèn)題”，從而更好發(fā)揮高考評(píng)價(jià)體系“引導(dǎo)教學(xué)，服務(wù)選材”的核心功能。三、物理情境在培育學(xué)生核心素養(yǎng)中的應(yīng)用新的高考制度凸顯了依托情境化問(wèn)題來(lái)實(shí)現(xiàn)新高考評(píng)價(jià)體系中的考查要求，評(píng)估學(xué)生的綜合素質(zhì)。新高考作為指導(dǎo)和評(píng)估素質(zhì)教育的實(shí)踐體系，對(duì)中學(xué)課堂教學(xué)也具有引領(lǐng)性功能。本研究對(duì)日常物理教學(xué)過(guò)程中如何構(gòu)建真實(shí)物理場(chǎng)景進(jìn)行了詳細(xì)探討，并從學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)培育的角度提出以下針對(duì)性方法：（一）設(shè)計(jì)情境中加強(qiáng)物理觀念在傳統(tǒng)的物理教學(xué)模式下，有些教師往往在沒(méi)有做好啟發(fā)或準(zhǔn)備的情況下就直截了當(dāng)?shù)卣故疚锢砀拍罨蚨?，?dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中不知道知識(shí)的來(lái)龍去脈，不能深入透徹地理解基本概念和物理規(guī)律，已有知識(shí)也不能靈活有效地遷移，核心素養(yǎng)的培育也就不能得到有效貫徹。在新的課程標(biāo)準(zhǔn)的要求下，教師應(yīng)當(dāng)創(chuàng)設(shè)適宜的問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生在有效的物理情境中探究，學(xué)習(xí)物理概念和物理規(guī)律，從而生成物理觀念。以下從三個(gè)角度論述如何在情境教學(xué)中促進(jìn)學(xué)生物理觀念的形成：1.巧設(shè)情境促進(jìn)探究能動(dòng)性一個(gè)有效的物理課堂場(chǎng)景，不僅能為課堂注入新鮮有趣元素，增強(qiáng)課堂活力并調(diào)動(dòng)學(xué)生的探究欲望和參與感，還能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情和主觀能動(dòng)性。例如，當(dāng)教師引入一個(gè)新的物理概念或定律時(shí)，可以通過(guò)設(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)或生活實(shí)例，讓學(xué)生親自觀察、思考和探索，從而讓他們主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并提出問(wèn)題。這樣，學(xué)生不再是被動(dòng)地接受知識(shí)，而是主動(dòng)地參與到知識(shí)的探究過(guò)程中，從而培養(yǎng)他們的科學(xué)思維和創(chuàng)新能力。例如，在學(xué)習(xí)“楞次定律”一課前，教師讓兩個(gè)相同的小磁鐵從等長(zhǎng)的銅管和塑料管中下落，學(xué)生發(fā)現(xiàn)磁體在銅管中的下落速度變慢了，學(xué)生感到驚奇，繼而思考：“是什么原因使得磁鐵的下落變慢了呢？”激發(fā)了學(xué)生探究的主動(dòng)性。2.借助物理情境深化物理認(rèn)識(shí)由于物理概念比較抽象，而學(xué)生往往喜歡根據(jù)具體的現(xiàn)象進(jìn)行思考。通過(guò)創(chuàng)設(shè)物理情境，將抽象知識(shí)轉(zhuǎn)化為具體的現(xiàn)象，學(xué)生在感悟和理解物理知識(shí)的過(guò)程中，也就自然而然地掌握了相關(guān)的物理概念和物理規(guī)律。例如在學(xué)習(xí)“向心力”一課時(shí)，教師演示用細(xì)繩牽引小球在光滑的水平桌面上做圓周運(yùn)動(dòng)，以此引導(dǎo)學(xué)生討論做圓周運(yùn)動(dòng)的小球運(yùn)動(dòng)有何特點(diǎn)？為什么會(huì)做這樣的運(yùn)動(dòng)？在此基礎(chǔ)上教師松手，小球沿切線方向飛出，再引導(dǎo)學(xué)生分析小球的受力，明確繩的拉力即為球的合外力，且拉力始終沿繩指向圓心。這樣可以更好地讓學(xué)生理解向心力的特點(diǎn)——始終沿著半徑指向圓心。教師通過(guò)設(shè)置學(xué)生熟悉的物理情境，引導(dǎo)學(xué)生分析向心力的特點(diǎn)，極大地促進(jìn)了學(xué)生對(duì)向心力的理解。3.利用實(shí)驗(yàn)情境探究物理規(guī)律物理學(xué)科素養(yǎng)的基礎(chǔ)內(nèi)容之一是物理概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)。而在以教師為中心的傳統(tǒng)的單向教學(xué)模式中，教師已經(jīng)習(xí)慣于將物理知識(shí)及規(guī)律以講授方式展現(xiàn)或強(qiáng)行灌輸給學(xué)生，學(xué)生往往知其然而不知所以然，被動(dòng)接受知識(shí)，導(dǎo)致其在理解和運(yùn)用這些規(guī)律時(shí)出現(xiàn)困難。而讓學(xué)生參與知識(shí)的形成過(guò)程則是一個(gè)很好的解決辦法。例如，在探究物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件時(shí)，我們可利用鉤碼牽引小車在光滑的水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，通過(guò)增大速度或者減小鉤碼重力，觀察小車運(yùn)動(dòng)路徑。學(xué)生借助實(shí)驗(yàn)親手操作，組內(nèi)討論總結(jié)，即可水到渠成地歸納出離心運(yùn)動(dòng)的條件和本質(zhì)。（二）優(yōu)化情境中發(fā)展科學(xué)思維在實(shí)際教學(xué)中，要提升和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力。在日常教學(xué)中創(chuàng)設(shè)行之有效的情境是一種非常好的教學(xué)方法，這不僅可以幫助學(xué)生將抽象的物理概念和規(guī)律與日常生活相結(jié)合，還可以促進(jìn)學(xué)生物理觀念的形成以及科學(xué)思維和關(guān)鍵能力的發(fā)展。主要方法如下：1.巧設(shè)物理情境培養(yǎng)創(chuàng)造性思維在物理教學(xué)中，創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)至關(guān)重要，教師在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)引導(dǎo)學(xué)生思考的各種物理情境，促使學(xué)生打破傳統(tǒng)思維的束縛，通過(guò)各種手段激勵(lì)學(xué)生在深入思考的基礎(chǔ)上提出各種實(shí)驗(yàn)方案并充分考慮方案的可行性，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)方案不斷修正從而達(dá)到激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維的目的。例如，學(xué)生完成教材中的實(shí)驗(yàn)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”之后，教師引導(dǎo)學(xué)生在教材實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上思考機(jī)械能守恒遵循的條件有哪些？還有哪些情境也滿足機(jī)械能守恒？該情境是否可以復(fù)制？需要注意什么問(wèn)題？速度如何測(cè)量？學(xué)生在深入討論交流速度的測(cè)量以及測(cè)量方案是否可行過(guò)程中切實(shí)培養(yǎng)了創(chuàng)造性思維能力。2.巧設(shè)問(wèn)題情境構(gòu)建物理模型構(gòu)建物理模型至關(guān)重要，應(yīng)用物理模型來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題是學(xué)生關(guān)鍵能力達(dá)成的重要體現(xiàn)，學(xué)生在不同情境中的模型建構(gòu)能力也是學(xué)生的科學(xué)思維能力和體現(xiàn)。2023年新課標(biāo)卷第24題以大家在水邊玩耍經(jīng)常進(jìn)行的休閑活動(dòng)——“打水漂”游戲?yàn)樗夭膩?lái)設(shè)計(jì)生活實(shí)踐問(wèn)題情境，需要學(xué)生將石子在空中的運(yùn)動(dòng)抽象為平拋運(yùn)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用必備知識(shí)構(gòu)建物理模型，來(lái)求打水漂現(xiàn)象的最小拋出速度。本題將物理知識(shí)與日常真實(shí)情境相聯(lián)系，凸顯了物理學(xué)科從自然生活中來(lái)，到自然生活中去的科學(xué)魅力。（三）親歷情境提高科學(xué)探究能力在課堂教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)該盡可能地通過(guò)創(chuàng)設(shè)若干彼此關(guān)聯(lián)且富有層次性的真實(shí)實(shí)驗(yàn)情境，增強(qiáng)學(xué)生的主動(dòng)探究意識(shí)，提升學(xué)生的各項(xiàng)科學(xué)探究能力。例如，在學(xué)習(xí)“向心力”一課時(shí)，學(xué)生首先要明確影響向心力的物理量可能有哪些，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行合理猜想，并在正確的情境中進(jìn)行分析和探究，驗(yàn)證猜想是否正確。因此教師在定量探究之前，可讓學(xué)生先根據(jù)自己的生活體驗(yàn)大致進(jìn)行猜想，在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生用手帶動(dòng)小球在水平面上轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)改變變量，例如小球質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)速度以及圓周半徑，親身體會(huì)向心力大小的變化。接下來(lái)，教師通過(guò)層層問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生如何借助向心力演示儀來(lái)定量探究向心力與質(zhì)量、半徑以及角速度之間的關(guān)系。在探究向心力與角速度的關(guān)系時(shí)，教師還可以借助DIS操作系統(tǒng)向?qū)W生展示向心力和角速度之間的數(shù)據(jù)關(guān)系擬合，并讓學(xué)生思考如何作圖才能使向心力和角速度的關(guān)系圖像更直觀，進(jìn)一步提升學(xué)生分析數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)的科學(xué)探究能力。（四）巧設(shè)情境培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感在物理學(xué)科的學(xué)習(xí)過(guò)程中，核心素養(yǎng)的達(dá)成是至關(guān)重要的。作為物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成——科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是學(xué)生通過(guò)課程學(xué)習(xí)必須形成的科學(xué)價(jià)值觀和必備品格，也是教育的最終目的。例如，在學(xué)習(xí)“7.4宇宙航行”一課時(shí)，教師可通過(guò)多媒體播放“神舟十四號(hào)”載人飛船的發(fā)射、在軌運(yùn)行和返回著陸的視頻，結(jié)合我國(guó)航天領(lǐng)域的前沿科技，介紹我國(guó)航天成就，以此激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)意識(shí)和民族責(zé)任感。教師還可以進(jìn)一步展示航天員的太空生活，如失重狀態(tài)下的兩物體碰撞、液體表面張力等，讓學(xué)生了解微重力環(huán)境下的物理現(xiàn)象，進(jìn)一步拓展學(xué)生的物理視野，讓學(xué)生體會(huì)到物理學(xué)在推動(dòng)人類進(jìn)步、促進(jìn)社會(huì)發(fā)展中的重要作用，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考如何將自己