基于核心素养培育的新高考物理情境探讨

摘要：《中国高考评价体系》作为指导我国新一轮高考改革发展的理论支撑和实践指导性文件，对核心素养背景下的新高考命题及课堂教学改革提供指导。本文主要对高中物理情境研究的必要性、分类、应用物理情境培育学生的核心素养等几方面进行了论述，并从学科核心素养培育的角度出发，深入探讨了新高考背景下教学情境研究的重要性，以及通过创设多样高效的物理情境来提升学生核心素养的方法。关键词：核心素养新高考高考评价体系物理情境一、物理情境研究的现实需要教育部考试中心于2020年正式发布《中国高考评价体系》，该评价体系重新界定和构建了素质教育中高考的核心功能、考查内容及要求等理论框架体系，从高考层面集中阐述了“为什么考、考什么以及怎么考”的关键问题。同时，新体系还规定了以情境作为考查内容的载体以培养学生终身发展所需要的关键能力和学科素养。最新版《普通高中物理课程标准》也特别重申“要想培养学生的物理学科核心素养，构建真实的问题情境进行教学具有不可忽视的重要意义”。可见，无论是高考评价体系，还是课程标准，都强调了学生的综合素质和关键能力。因此，教师在教学中创设真实有效的问题情境是培育学生学科素养的关键所在。此外，高考情境试题所占比例在近几年呈波动上升之势，其主要目的是希望发挥高考的价值引领作用，引导中学教学改革并以此评估学生的综合素质和跨学科思维能力。综上所述，在新课改的大背景下，情境试题的分析与创设对于指导当前物理课堂教学具有现实意义。二、物理情境的分类从不同的角度考虑，物理情境有多种分类方式，如从创设物理情境的角度可分为生活情境、科技情境、历史人文情境等等；我们还可以根据物理学科的特点，将物理学科的问题情境划分为学习探索问题情境和生活实践问题情境。本文从这两大分类出发，研究2023年高考物理情境问题。（一）学习探索情境问题学习探索问题情境通常以教材和试题中的问题为载体，一般聚焦于学生的物理学科的学习和探究，基于新高考评价体系中素质教育所要求的各项具体考查内容，在物理学科情境教学中占有不可忽视的特殊地位。例如2023年全国新课标卷第25题就以密立根油滴实验为素材，创设真实的实验场景考查必备知识，丰富了试题的探究意味。学生在运用科学思维进行比较、分析、科学推理的过程中，初步感知人类利用带电粒子的运动规律巧妙探究运动粒子电性的研究方法，其实验原理在当今物理科学前沿仍发挥作用。（二）生活实践问题情境生活实践问题情境是将物理学科的必备知识与学生日常生活生产中的实际问题相结合形成的情境，该情境设置旨在使学生在解决实际问题的过程中形成学科素养。例如2023年高考理科综合全国甲卷第14题，以体育比赛活动来设计生活实践问题情境，将学科内容与体育比赛中的铅球运动紧密结合，引导学生积极参加体育运动，增强健康意识。其涉及的物理学科必备知识包括牛顿运动定律、平抛运动以及机械能守恒定律等，主要考查学生的物理观念、科学思维、关键能力等，以及能否在实际问题中灵活选用恰当的模型的能力，突出考查的基础性和应用型特点。由此可见，新高考评价体系将学科核心素养的考查内容凝练为“四层”即核心价值、学科素养、关键能力、必备知识，那么如何选取鲜活的素材来设计真实问题情境，就是新高考需要着重考虑的问题了。新高考不仅应该引导物理教学创设多样的问题情境，还应引导学生从自身生活和社会中发现问题、提出问题，培养其应用物理知识和物理思维深入思考并提出解决方案的能力，让学生不仅能够“解题”，更能“解决问题”，从而更好发挥高考评价体系“引导教学，服务选材”的核心功能。三、物理情境在培育学生核心素养中的应用新的高考制度凸显了依托情境化问题来实现新高考评价体系中的考查要求，评估学生的综合素质。新高考作为指导和评估素质教育的实践体系，对中学课堂教学也具有引领性功能。本研究对日常物理教学过程中如何构建真实物理场景进行了详细探讨，并从学生学科核心素养培育的角度提出以下针对性方法：（一）设计情境中加强物理观念在传统的物理教学模式下，有些教师往往在没有做好启发或准备的情况下就直截了当地展示物理概念或定律，导致学生在学习过程中不知道知识的来龙去脉，不能深入透彻地理解基本概念和物理规律，已有知识也不能灵活有效地迁移，核心素养的培育也就不能得到有效贯彻。在新的课程标准的要求下，教师应当创设适宜的问题情境，引导学生在有效的物理情境中探究，学习物理概念和物理规律，从而生成物理观念。以下从三个角度论述如何在情境教学中促进学生物理观念的形成：1.巧设情境促进探究能动性一个有效的物理课堂场景，不仅能为课堂注入新鲜有趣元素，增强课堂活力并调动学生的探究欲望和参与感，还能激发他们的学习热情和主观能动性。例如，当教师引入一个新的物理概念或定律时，可以通过设计相关的实验或生活实例，让学生亲自观察、思考和探索，从而让他们主动发现问题并提出问题。这样，学生不再是被动地接受知识，而是主动地参与到知识的探究过程中，从而培养他们的科学思维和创新能力。例如，在学习“楞次定律”一课前，教师让两个相同的小磁铁从等长的铜管和塑料管中下落，学生发现磁体在铜管中的下落速度变慢了，学生感到惊奇，继而思考：“是什么原因使得磁铁的下落变慢了呢？”激发了学生探究的主动性。2.借助物理情境深化物理认识由于物理概念比较抽象，而学生往往喜欢根据具体的现象进行思考。通过创设物理情境，将抽象知识转化为具体的现象，学生在感悟和理解物理知识的过程中，也就自然而然地掌握了相关的物理概念和物理规律。例如在学习“向心力”一课时，教师演示用细绳牵引小球在光滑的水平桌面上做圆周运动，以此引导学生讨论做圆周运动的小球运动有何特点？为什么会做这样的运动？在此基础上教师松手，小球沿切线方向飞出，再引导学生分析小球的受力，明确绳的拉力即为球的合外力，且拉力始终沿绳指向圆心。这样可以更好地让学生理解向心力的特点——始终沿着半径指向圆心。教师通过设置学生熟悉的物理情境，引导学生分析向心力的特点，极大地促进了学生对向心力的理解。3.利用实验情境探究物理规律物理学科素养的基础内容之一是物理概念和规律的学习。而在以教师为中心的传统的单向教学模式中，教师已经习惯于将物理知识及规律以讲授方式展现或强行灌输给学生，学生往往知其然而不知所以然，被动接受知识，导致其在理解和运用这些规律时出现困难。而让学生参与知识的形成过程则是一个很好的解决办法。例如，在探究物体做离心运动的条件时，我们可利用钩码牵引小车在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动，通过增大速度或者减小钩码重力，观察小车运动路径。学生借助实验亲手操作，组内讨论总结，即可水到渠成地归纳出离心运动的条件和本质。（二）优化情境中发展科学思维在实际教学中，要提升和发展学生的科学思维能力。在日常教学中创设行之有效的情境是一种非常好的教学方法，这不仅可以帮助学生将抽象的物理概念和规律与日常生活相结合，还可以促进学生物理观念的形成以及科学思维和关键能力的发展。主要方法如下：1.巧设物理情境培养创造性思维在物理教学中，创造性思维的培养至关重要，教师在实际教学过程中需要创设引导学生思考的各种物理情境，促使学生打破传统思维的束缚，通过各种手段激励学生在深入思考的基础上提出各种实验方案并充分考虑方案的可行性，对整个实验方案不断修正从而达到激发学生创造性思维的目的。例如，学生完成教材中的实验“验证机械能守恒定律”之后，教师引导学生在教材实验基础上思考机械能守恒遵循的条件有哪些？还有哪些情境也满足机械能守恒？该情境是否可以复制？需要注意什么问题？速度如何测量？学生在深入讨论交流速度的测量以及测量方案是否可行过程中切实培养了创造性思维能力。2.巧设问题情境构建物理模型构建物理模型至关重要，应用物理模型来解决实际问题是学生关键能力达成的重要体现，学生在不同情境中的模型建构能力也是学生的科学思维能力和体现。2023年新课标卷第24题以大家在水边玩耍经常进行的休闲活动——“打水漂”游戏为素材来设计生活实践问题情境，需要学生将石子在空中的运动抽象为平抛运动，引导学生运用必备知识构建物理模型，来求打水漂现象的最小抛出速度。本题将物理知识与日常真实情境相联系，凸显了物理学科从自然生活中来，到自然生活中去的科学魅力。（三）亲历情境提高科学探究能力在课堂教学过程中，教师应该尽可能地通过创设若干彼此关联且富有层次性的真实实验情境，增强学生的主动探究意识，提升学生的各项科学探究能力。例如，在学习“向心力”一课时，学生首先要明确影响向心力的物理量可能有哪些，在此基础上进行合理猜想，并在正确的情境中进行分析和探究，验证猜想是否正确。因此教师在定量探究之前，可让学生先根据自己的生活体验大致进行猜想，在此基础上让学生用手带动小球在水平面上转动。通过改变变量，例如小球质量、转动速度以及圆周半径，亲身体会向心力大小的变化。接下来，教师通过层层问题引导学生如何借助向心力演示仪来定量探究向心力与质量、半径以及角速度之间的关系。在探究向心力与角速度的关系时，教师还可以借助DIS操作系统向学生展示向心力和角速度之间的数据关系拟合，并让学生思考如何作图才能使向心力和角速度的关系图像更直观，进一步提升学生分析数据、处理数据的科学探究能力。（四）巧设情境培养科学态度和社会责任感在物理学科的学习过程中，核心素养的达成是至关重要的。作为物理学科核心素养的重要组成——科学态度与责任是学生通过课程学习必须形成的科学价值观和必备品格，也是教育的最终目的。例如，在学习“7.4宇宙航行”一课时，教师可通过多媒体播放“神舟十四号”载人飞船的发射、在轨运行和返回着陆的视频，结合我国航天领域的前沿科技，介绍我国航天成就，以此激发学生的爱国意识和民族责任感。教师还可以进一步展示航天员的太空生活，如失重状态下的两物体碰撞、液体表面张力等，让学生了解微重力环境下的物理现象，进一步拓展学生的物理视野，让学生体会到物理学在推动人类进步、促进社会发展中的重要作用，同时引导学生思考如何将自己