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基于“四层”的“以题串点”物理复习策略探讨

2024-01-02孙春成

课程教学研究 2023年8期
关键词:一题习题图像

文∣孙春成

“四层”是高考考查内容,是命题的指导和评价试题的标准,也是教师组织教学的重要依据之一。在物理教学中,经过一个阶段教学后都要进行复习,“以题串点”的复习方式可以解决传统复习方式的一些不足,更好地促进学生掌握知识,发展学科素养,提升关键能力,引领核心价值。根据教学目标,精心选择具有基础性、典型性、可变性的习题,通过对习题价值的深度挖掘,采取穷尽信息获取、夯实过程分析、一题多解、一题多问、变换图像等策略,让学生利用不同知识、不同方法理解同一物理情境,使得复习教学能更好地达成目标,更符合“四层”的要求。

一、高考评价体系“四层”

高考评价体系将应考查的素质教育目标凝练为“核心价值、学科素养、关键能力、必备知识”的“四层”考查内容。核心价值主要包含“政治立场和思想观念、世界观和方法论、道德品质和综合素质”。学科素养主要包括“学习掌握、实践探索、思维方法”。关键能力主要包括知识获取能力群、实践操作能力群、思维认知能力群。必备知识是指即将进入高等学校的学习者在面对与学科相关的生活实践或学习探索问题情境时,高质量地认识问题、分析问题、解决问题所必须具备的知识。[1]评价体系不仅是高考命题和评价试题质量的标准,也是教师设计教学,尤其是复习备考的重要依据。评价体系替代原来的考试说明成为除课标、教材之外又一个重要的教学设计依据。教师在日常教学设计过程中,应对照评价体系中的“四层”来设计教学内容,检验教学效果,以期教学能够更好地促进学生综合素质的发展,更好地达成立德树人目标。

二、物理阶段性复习的价值

学生经过一段时间的学习之后需要组织复习,比如章末复习、每一册上完之后模块复习、期末备考复习等,在高三还有一轮、二轮复习。复习对巩固知识、升华认知、训练思维、提升能力有重要作用,是促进学生在掌握必备知识的基础上,培育核心素养、培养关键能力、引领核心价值的重要途径。

(一)复习促进学生掌握必备知识

学生学习知识后会遗忘,根据遗忘曲线,学生只有及时复习巩固才能将短时记忆转化为长时记忆,记住更多的知识。教师有必要过一段时间,根据教学内容和学生情况组织复习。新课教学按章节进行,势必对知识体系进行切割,其好处是分解教学任务、降低难度,但不足是导致知识碎片化。复习能对知识进行梳理、构建联系,形成网络,学生对知识的认识更系统、更深刻。

(二)复习促进学生学科素养的养成

复习促进学生更透彻掌握知识本质,构建完善知识网络,处理习题的过程中可以培养学生信息获取、理解掌握、知识整合等学科素养。复习阶段必定要处理习题,对习题进行变式教学,改变情境和设问,以培养学生科学思维和创新思维。

(三)复习促进学生关键能力的提升

复习是学生知识学习的进阶,是学生知识获取的过程,也是学生习得知识获取能力的过程,可以提升学生的语言解码、符号理解、阅读理解、信息收集、信息整理等能力。复习是指导学生学习方法的需要,学会学习比学会知识更重要,学习能力是学生终身学习必须具备的关键能力;复习是提升学生思维认知能力的过程,知识的复习可以培养学生的归纳与概括能力、辩证思维能力、演绎推理能力等。

(四)复习促进学生核心价值的形成

复习是反思自己的学习过程,监控学习过程的心理认知活动,促进学生正确认识自己,有利于学生养成良好的道德品质,形成正确的世界观和方法论。

三、“以题串点”复习的价值

“以题串点”是指以习题为教学载体,通过习题情境、习题设问的变化,结合一题多解,将众多知识点关联起来,通过个别典型习题的解决复习众多知识点,将碎片化的知识点连成线、串成面。“以题串点”复习有如下优势。

首先,避免知识串讲的枯燥和低效。很多单元复习、模块复习采用“知识串讲+习题巩固”的经典方式,在知识串讲时,学生学习兴趣往往不浓,课堂氛围往往不好,学习效果自然也不好,且会影响后续的习题处理。“以题串点”以习题任务驱动学习,学生会更有兴趣,且更持久。

其次,激发学生学习动力。“以题串点”必定要进行“一题多解”“一题多问”等变式,这让学生的学习任务具有挑战性,激发学生的学习动力。

再次,提高复习效率。“以题串点”的复习方式,学生对知识理解有具体情境为依托,更容易理解,能更好地掌握知识,学生的学习体验更好,有利于树立积极的自我效能感。

最后,有利于学科素养培养。“以题串点”复习过程中,进行变式时对学生知识整合、思维训练作用明显,能更好地实施深度教学,促进学生深度学习,有利于落实学科素养的培养。

四、“以题串点”复习模式步骤

(一)明确教学目标

明确的教学目标是课堂活动的指示灯,是所有教学环节的中心,也是课堂教学取得实效的前提。教师清楚学生存在什么问题,清楚学生的学习需求是什么,才能在组织教学时有的放矢地选择最适合学生的素材,采用最佳的教学手段。[2]物理复习肩负帮助学生构建知识网络、深化知识理解、习得物理方法的重任。为了更好地达成教学预期,每一节复习课都要基于学情设定合理、明确的目标。

在处理热学问题时,学生对图像问题尤其是与图像有关的过程问题分析存在困惑,究其原因有四。第一,图像问题往往涉及多个知识点的关联,学生对一些基础知识的掌握依然薄弱;第二,学生缺乏知识整合能力;第三,学生对物理过程的分析能力较弱;第四,学生读图能力较弱,不能从图像中获取有用信息,并正确处理信息。为此,学习热学模块后,教师将复习目标确定为以下四种。第一,夯实基础知识,构建知识点之间的联系;第二,应用主干知识时,突出物理过程分析;第三,提升学生思维水平;第四,训练学生读图、画图能力。

(二)精选基础习题

要实现“以题串点”的复习模式,提升复习效果,需要选择一道具有典型性、基础性、可变性的习题。典型性就是要紧扣教学目标,紧扣学生知识与能力的短板;就热学的学习而言,通常选择一道能突出物理过程分析的图像题。基础性是为了照顾不同基础和学习能力学生的学习需求,尤其是要让学习能力偏差的学生也能够有所收获、有所提高。可变性是对习题进行变式练习,进行“一题多解”“一题多问”等探究活动,在变式中将知识点连成线、串成面,深化学生对知识的理解,并在变式过程中训练学生思维,发展学生科学思维素养。为此,选择复习习题如下。

A.a→b,压强减小,温度不变,体积增大

B.b→c,压强增大,温度降低,体积减小

C.c→d,压强不变,温度降低,体积减小

D.d→a,压强减小,温度升高,体积不变

图1

(三)穷尽物理信息

信息获取是学生正确解答物理问题的第一步,也是关键一步。信息获取是学生审题素养和基础知识的集中体现。学生具备扎实的基础知识才能准确读懂信息,读懂情境,构建模型。审题的过程其实就是学生获取信息、储存信息的过程,是提升学生获取信息的能力,培养学生信息素养和知识整合能力的重要手段。给学生展示习题后,让学生读题,将题目中能够直接获取的信息全部罗列出来,对学生审题素养提升有很大帮助。例题中可引导学生获取如下信息。

(1)由“ab线段延长线过坐标原点”得a→b是等温过程,Ta=Tb;

(2)由“cd线段与P轴垂直”得c→d是等压过程,Pc=Pd;

(4)由图可知:Pc=Pd>Pa>Pb,Vd=Va

(四)夯实过程分析

过程分析可以提升学生“系统化、多层面、多角度地对新信息进行加工处理”的能力,可以培养学生“运用抽象与联想、归纳与概括、推演与计算模型与建模等思维方法来组织、调动相关的知识与能力”。高中学生的过程分析能力偏弱,需要加强物理过程分析,在此过程中调动学生知识储备,激活学生思维,实现对学生素养和能力的培养。上面详细分析了例题a→b、b→c、c→d、d→a四个物理过程,并在分析过程中求解出所有能够求解的物理量。

(1)a→b:由图像有Ta=Tb,Pa>Pb。由玻意耳定律有PaVa=PbVb,得Va0,所以为吸热过程,吸收的热量全部用来对外做功。

(五)一题多解变式

一题多解是高中物理常用的变式教学手段,让学生先尝试一题多解,然后师生比较不同解法的优劣,学生从不同侧面分析同一物理过程、物理现象,调取不同知识、运用不同思维方法分析问题。此教学手段不仅可以让学生构建知识之间的联系,还可以帮助学生更深入思考问题,拓深认知水平,培养学生“综合运用直觉的、顿悟的、灵感的、形象的、逻辑的方法,提出新视角、新观点、新方法、新设想,创新性地解决生活实践或学习探索情境中的各种问题”。例题每一个过程都可以利用气体实验定律、理想气体状态方程、压强微观表达式分析得到结论。以b→c过程为例,三种分析方法如下。

方法1:利用气体实验定律求解。先假设由b等压变化到e,然后再由e等容变化到d。等压变化由盖-吕萨克定律可得Tb

方法2:利用理想气体状态方程求解。具体解法见前文b→c的过程分析。

其余三个过程也可采用上述三种方法求解,可让学生课后尝试。

(六)一题多问拓展

习题教学能通过一个习题串联更多的知识点,可以在讲解完习题,进行一题多解之后,进行一题多问。首先,不改变题目的条件,从不同的角度提出问题,让学生思考。然后,可以适当改变条件,构建一些形同质异、形异质同的情境,提出物理问题,让学生更好地掌握物理本质。经过一段时间的训练后,可以尝试让学生自己改变物理条件、自己提出问题。一题多问对构建知识结构和提升思维水平,培育学科素养和关键能力都有重要作用。

例题可以从热力学第二定律、分子力变化、分子热运动的角度提问。a→b吸收的热量能全部用来对外做功,不引起其他变化吗?分子间距离如何变化?分子间相互作用力如何变化?b→c温度升高,分子平均动能如何变化?通过这几个问题,将热学中几个相对“次要”的知识点串联起来,拓展学生知识的宽度。

(七)以图像练思维

1.图像变换

结合前面解题过程的分析,可以初步得到P-T、V-T图像分别如图2、图3所示。学生要确定各个状态的位置,需要调动所有信息综合分析,并联系前后状态才能确定。以P-T图像为例,a→b是等温,作好等温线后,a、b谁在上,需要根据压强关系判断;b→c,根据温度升高、压强变大可确定出c在b的右上方,且压强比a大;c→d等压,温度比a高,确定d的位置。同理,V-T图像确定各点的位置。

图2

图3

2.图像修正

变换图像作图时由于没有具体数据,只有各状态参量之间的大小关系,学生很难一次就做出正确图像,甚至可能出现自相矛盾的情况。因此需要对图像进行修正,呈现更准确的结果。修正图像让学生通过缜密分析,从复杂关联中认识事物本质,促使学生思考问题更全面细致,培养学生思维严密性。修正图像的过程也是学生反思作图、重新认识自己的分析过程,对自己的思维进行监控,培养元认知能力。以P-T图像为例,图2虽然大致确定了各个过程的线段、各个状态的位置,但依然存在问题。d的位置究竟在何处,还需要结合d→a的过程为等容来确定。在P-T图像中等容线过坐标原点,将图2修正为图4。同理,在V-T图像中,d的位置要结合c→d是等压,等压线在V-T图像中过坐标原点,将图3修正为图5。

图4

图5

3.图像斜率的意义

五、结语

随着新一轮课程改革逐步进入新阶段,学科核心素养的培养成为课程教学的主要目标,新高考改革的持续推进将逐步与中国高考评价体系相适切。在设计教学时,对标中国高考评价体系“一核”“四层”“四翼”的要求将有利于“教学评”一体化,提升课堂教学实效,不仅可以提升学生的应试效果,还将有利于学生素养的培养。

复习作为高中物理的重要课型,肩负巩固知识、内化知识、应用知识,提升思维品质,发展学生综合能力,提升学生核心素养的重任,也是完善学生认知结构和培养学生素养的“最后一公里”,基于“四层”设计物理复习课,课堂教学将会更贴近“四层”考查内容,必备知识掌握更牢固,关键能力培养更有效,学科素养培养更凸显,核心价值引领更明显。此外,还可以将课堂育人价值取向由能力培养为主转向为培养素养为主,学生将会更加适应新高考改革命题立意的变化。

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