四川 寇大武

注重知行合一、学以致用，有自主探究和发现、解决问题的意识和能力是物理教学的关键，中学物理教学要致力于培养学生物理观念、科学探究、科学思维、科学态度和责任等物理核心素养。

2022年1月10日，教育部印发的《普通高中学校办学质量评价指南》指出：坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，全面贯彻党的教育方针，健全立德树人的落实机制，引领升华教育教学改革，全面提高普通高中办学质量，遵循教育规律和人才成长规律，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。要培养学生：“注重知行合一、学以致用，有自主探究和发现、解决问题的意识和能力。”教学的主阵地在课堂，如何在课堂上有效提高学生的物理观念、科学探究、科学思维、科学态度和责任等物理核心素养是关键。

一、营造教学情境，激发思维活力

《学记》中有言“故安其学而亲其师，乐其友而信其道。是以虽离师辅而不反也。”强调了学生的迁移能力，学生亲近师长，乐于与群众交朋友，虽然远离了教师，却仍然可以学习。《论语·为政》中“学而不思则罔，思而不学则殆”强调了学生的思考能力，学习应该是知识的内化过程。意大利教育家玛利娅·蒙台梭利则认为“我听过了，我就忘了；我看见了，我就记得了；我做过了，我就理解了”，强调了动手能力的重要性。从古至今，从国内到国外，教学采取的形式可以是多样的，教学的核心在于学生，只有学生“亲其师”才能“思其道”，只有“我做过了”才能“悟其道”。因此，物理课堂教学应以实验为基础，通过实验教学提出问题，通过课堂学习，解决问题，最后形成物理观念。如下以《超重与失重》中部分教学片断为例简要说明。

1.1 实践体验，感受超重现象

将弹簧测力计竖直放置，末端固定重物，如图1所示。

图1 弹簧测力计与重物

实践体验：请同学们小组合作完成实验

1.1.1 让弹簧测力计和重物处于静止状态，记下弹簧测力计的读数

1.1.2 让弹簧测力计和重物缓慢匀速上升，记下弹簧测力计的读数

1.1.3 让弹簧测力计和重物竖直向上做加速直线运动，观察弹簧测力计的读数，读数会变大还是变小？

实验现象：当弹簧测力计和重物竖直向上做加速直线运动时，观察弹簧测力计的读数会变大(激发学生兴趣，思考现象产生的原因)。

设计意图：通过分组实验，让学生切身感受向上加速的物体，拉力会大于重力，形成基本物理概念，超重就是指物体对支持物(或悬挂物)的作用力大于物体所受重力的现象。激发学生学习兴趣，大胆地运用牛顿第二定律解释现象，有利于培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。

任务驱动：是否是向上运动的物体就一定会处于超重状态呢？是否有同学注意观察弹簧测力计在即将停止时的实验现象？

1.2 建立模型，分析超重、失重现象的原因

将力学传感器(如图2所示)与数据采集器连接，数据采集器与电脑连接。将重物固定在力学传感器下端，运行相关软件。

图2 力学传感器

实验探究：请一名同学将力学传感器和重物一起由静止向上加速，通过软件描绘图像(如图3所示)，其他同学观察实验图像，思考图像变化产生的原因。

图3 向上加速实验图像

实验现象：在力学传感器和重物一起由静止向上加速的过程中，力学传感器测量出拉力先要大于重力，而后又要小于重力。

任务驱动：向上加速过程中会出现拉力先大于重力，而后又小于重力的现象的原因。

建立模型：对重物受力分析(如图4所示)。

图4 重物受力分析

分析推理：由牛顿第二定律可得F-mg=ma，当F>mg时，物体处于超重状态，加速度a方向向上。物体向上运动，初速度v0方向向上，加速度a方向也向上，则物体向上加速运动；当即将停止运动时，物体处于减速阶段，速度v方向仍向上，但加速度a方向向下，由牛顿第二定律可得mg-F=ma，则F

建构知识：物体是处于超重状态还是失重状态，决定因素不是物体的运动方向，而是物体的加速度方向，当物体具有向上的加速度时处于超重状态，物体具有向下的加速度时处于失重状态。

设计意图：通过实验探究，引导学生运用牛顿第二定律解决问题，通过建立模型，从受力分析的角度解决超重与失重概念的难点，有助于培养学生的科学探究能力和科学思维能力。

二、精心设计课堂提问，细分思维层次

物理学习中，学生的最近发展区在哪里？学生的学习难点在哪里？学生需要什么样的脚手架？教师可以通过有效设计课堂提问来搭建这些脚手架，这些问题应该具有层次性、关联性、逻辑性和创造性。

例如《楞次定律》中，教师提出的具有层次的问题：1.灵敏电流计电流的流入方向与输入电流方向的关系。2.在螺线管中电流的方向是顺时针还是逆时针。3.同学们觉得感应电流的方向取决于哪些因素。4.可不可以引入一个和“中介”感应电流产生的磁场。5.能把刚刚总结的规律归纳成一句话吗。

设计意图：其中问题1与问题2是为右手螺旋定则做铺垫；问题3引导学生分析感应电流的方向取决于哪些因素，根据实验数据，提出自己的猜想；问题4引导学生思考感应电流产生的磁场这一关键“中间量”，问题5则是对规律的最终总结。本节课属于实验规律探究课，需要的是根据实验现象，发现实验规律，得出实验结论。

三、创设认知冲突，培养创造能力

质疑的行为大致可以分为两个层次，一是对知识了解不够，无法解决具体问题，提出疑问，这是低层次的；二是发现所观察到的现象与已有认知不吻合，或者发现其与已有认知之间不能自洽，从而对现有认知的科学性和合理性提出疑问，以至于萌发出新的猜想，这是高层次的。应倡导高层次的质疑行为，物理学的重大发现都是由高层次的质疑行为引发的。发现、质疑、猜想、分析、设计，都是创造的基本要素，课堂上让学生经历这些行为，就是在培养创造能力。

例如将一玻璃缸装水后放在台秤上，将一绑有小铁块的塑料小球放入水底，外部用一个电磁铁吸住。记录断电后小球上浮过程中，台秤示数与断电前的变化，并进行理论分析。

设计意图：在完成实验前，绝大多数学生认为加速上升的小球处在了超重的状态，因此他们会认为台秤示数会增大。但是实际的实验结果却与他们的分析完全相反。正是利用了这种完全相反的答案来形成强烈的反差，让学生产生质疑，在问题的驱动下，进行猜想和分析，最终了解到是加速上升的塑料小球与加速下降的水共同作用后让示数变小。学生通过对现有认知的科学性和合理性提出疑问，通过萌发出新的猜想，真正的在体验、质疑和探究中形成科学思维。

四、为题目创设实验模型，培养建模能力

如图5所示，在光盘下挂一物体，如图6所示，在水槽中装满水，四周用纸板遮住(防止从侧面看到水下的物体)，将光盘置于水中，从水面上观察，能否看到物体。改变物体与光盘中心的距离，能否看到物体。

图5

图6

建立模型如图7所示，计算过程如下：

图7

设计意图：通过以下的实验步骤提出问题。①在圆形水槽中装满水，四周用纸板遮住，放入光盘；②用摄像头代替“眼睛”，可以发现在水面上任何位置都看不到物体。提出问题：看不见能否代表没有呢？请同学们猜一猜到底有什么样的物体；③取下四周纸板，用摄像头代替“眼睛”，发现光盘下有物体，提出问题：为什么有物体，刚刚从水面上看不到，从侧面却能看到；④改变物体距离光盘中心的距离，用摄像头代替“眼睛”，可以发现从水面能够看到物体，提出问题：改变物体与光盘中心的距离，我们实现了从不能看到物体到能看到物体的转变，请问这个距离的临界值是多少？学生通过对模型的转换，建立光的全反射模型，提升学生的科学建模能力。

五、总结