基于核心素養(yǎng)培育的新高考物理情境探討

摘要：《中國高考評價體系》作為指導(dǎo)我國新一輪高考改革發(fā)展的理論支撐和實踐指導(dǎo)性文件，對核心素養(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，以及通過創(chuàng)設(shè)多樣高效的物理情境來提升學(xué)生核心素養(yǎng)的方法。關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)新高考高考評價體系物理情境一、物理情境研究的現(xiàn)實需要教育部考試中心于2020年正式發(fā)布《中國高考評價體系》，該評價體系重新界定和構(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)鍵問題。同時，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)建真實的問題情境進(jìn)行教學(xué)具有不可忽視的重要意義”?？梢?，無論是高考評價體系，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)真實有效的問題情境是培育學(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上升之勢，其主要目的是希望發(fā)揮高考的價值引領(lǐng)作用，引導(dǎo)中學(xué)教學(xué)改革并以此評估學(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)對于指導(dǎo)當(dāng)前物理課堂教學(xué)具有現(xiàn)實意義。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，將物理學(xué)科的問題情境劃分為學(xué)習(xí)探索問題情境和生活實踐問題情境。本文從這兩大分類出發(fā)，研究2023年高考物理情境問題。（一）學(xué)習(xí)探索情境問題學(xué)習(xí)探索問題情境通常以教材和試題中的問題為載體，一般聚焦于學(xué)生的物理學(xué)科的學(xué)習(xí)和探究，基于新高考評價體系中素質(zhì)教育所要求的各項具體考查內(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年全國新課標(biāo)卷第25題就以密立根油滴實驗為素材，創(chuàng)設(shè)真實的實驗場景考查必備知識，豐富了試題的探究意味。學(xué)生在運用科學(xué)思維進(jìn)行比較、分析、科學(xué)推理的過程中，初步感知人類利用帶電粒子的運動規(guī)律巧妙探究運動粒子電性的研究方法，其實驗原理在當(dāng)今物理科學(xué)前沿仍發(fā)揮作用。（二）生活實踐問題情境生活實踐問題情境是將物理學(xué)科的必備知識與學(xué)生日常生活生產(chǎn)中的實際問題相結(jié)合形成的情境，該情境設(shè)置旨在使學(xué)生在解決實際問題的過程中形成學(xué)科素養(yǎng)。例如2023年高考理科綜合全國甲卷第14題，以體育比賽活動來設(shè)計生活實踐問題情境，將學(xué)科內(nèi)容與體育比賽中的鉛球運動緊密結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生積極參加體育運動，增強(qiáng)健康意識。其涉及的物理學(xué)科必備知識包括牛頓運動定律、平拋運動以及機(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，以及能否在實際問題中靈活選用恰當(dāng)?shù)哪Ｐ偷哪芰?，突出考查的基礎(chǔ)性和應(yīng)用型特點。由此可見，新高考評價體系將學(xué)科核心素養(yǎng)的考查內(nèi)容凝練為“四層”即核心價值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力、必備知識，那么如何選取鮮活的素材來設(shè)計真實問題情境，就是新高考需要著重考慮的問題了。新高考不僅應(yīng)該引導(dǎo)物理教學(xué)創(chuàng)設(shè)多樣的問題情境，還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生從自身生活和社會中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，培養(yǎng)其應(yīng)用物理知識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“解決問題”，從而更好發(fā)揮高考評價體系“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題來實現(xiàn)新高考評價體系中的考查要求，評估學(xué)生的綜合素質(zhì)。新高考作為指導(dǎo)和評估素質(zhì)教育的實踐體系，對中學(xué)課堂教學(xué)也具有引領(lǐng)性功能。本研究對日常物理教學(xué)過程中如何構(gòu)建真實物理場景進(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性方法：（一）設(shè)計情境中加強(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桑瑢?dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不知道知識的來龍去脈，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)探究能動性一個有效的物理課堂場景，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)熱情和主觀能動性。例如，當(dāng)教師引入一個新的物理概念或定律時，可以通過設(shè)計相關(guān)的實驗或生活實例，讓學(xué)生親自觀察、思考和探索，從而讓他們主動發(fā)現(xiàn)問題并提出問題。這樣，學(xué)生不再是被動地接受知識，而是主動地參與到知識的探究過程中，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，教師讓兩個相同的小磁鐵從等長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)生探究的主動性。2.借助物理情境深化物理認(rèn)識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。通過創(chuàng)設(shè)物理情境，將抽象知識轉(zhuǎn)化為具體的現(xiàn)象，學(xué)生在感悟和理解物理知識的過程中，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，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動，以此引導(dǎo)學(xué)生討論做圓周運動的小球運動有何特點？為什么會做這樣的運動？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——始終沿著半徑指向圓心。教師通過設(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，極大地促進(jìn)了學(xué)生對向心力的理解。3.利用實驗情境探究物理規(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，被動接受知識，導(dǎo)致其在理解和運用這些規(guī)律時出現(xiàn)困難。而讓學(xué)生參與知識的形成過程則是一個很好的解決辦法。例如，在探究物體做離心運動的條件時，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動，通過增大速度或者減小鉤碼重力，觀察小車運動路徑。學(xué)生借助實驗親手操作，組內(nèi)討論總結(jié)，即可水到渠成地歸納出離心運動的條件和本質(zhì)。（二）優(yōu)化情境中發(fā)展科學(xué)思維在實際教學(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，教師在實際教學(xué)過程中需要創(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，通過各種手段激勵學(xué)生在深入思考的基礎(chǔ)上提出各種實驗方案并充分考慮方案的可行性，對整個實驗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)生完成教材中的實驗“驗證機(jī)械能守恒定律”之后，教師引導(dǎo)學(xué)生在教材實驗基礎(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？需要注意什么問題？速度如何測量？學(xué)生在深入討論交流速度的測量以及測量方案是否可行過程中切實培養(yǎng)了創(chuàng)造性思維能力。2.巧設(shè)問題情境構(gòu)建物理模型構(gòu)建物理模型至關(guān)重要，應(yīng)用物理模型來解決實際問題是學(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——“打水漂”游戲為素材來設(shè)計生活實踐問題情境，需要學(xué)生將石子在空中的運動抽象為平拋運動，引導(dǎo)學(xué)生運用必備知識構(gòu)建物理模型，來求打水漂現(xiàn)象的最小拋出速度。本題將物理知識與日常真實情境相聯(lián)系，凸顯了物理學(xué)科從自然生活中來，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)過程中，教師應(yīng)該盡可能地通過創(chuàng)設(shè)若干彼此關(guān)聯(lián)且富有層次性的真實實驗情境，增強(qiáng)學(xué)生的主動探究意識，提升學(xué)生的各項科學(xué)探究能力。例如，在學(xué)習(xí)“向心力”一課時，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)自己的生活體驗大致進(jìn)行猜想，在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生用手帶動小球在水平面上轉(zhuǎn)動。通過改變變量，例如小球質(zhì)量、轉(zhuǎn)動速度以及圓周半徑，親身體會向心力大小的變化。接下來，教師通過層層問題引導(dǎo)學(xué)生如何借助向心力演示儀來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，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)度和社會責(zé)任感在物理學(xué)科的學(xué)習(xí)過程中，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)生通過課程學(xué)習(xí)必須形成的科學(xué)價值觀和必備品格，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，教師可通過多媒體播放“神舟十四號”載人飛船的發(fā)射、在軌運行和返回著陸的視頻，結(jié)合我國航天領(lǐng)域的前沿科技，介紹我國航天成就，以此激發(fā)學(xué)生的愛國意識和民族責(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)生體會到物理學(xué)在推動人類進(jìn)步、促進(jìn)社會發(fā)展中的重要作用，同時引導(dǎo)學(xué)生思考如何將自己