劉震寶

《義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》強(qiáng)調(diào)課程的綜合性和實(shí)踐性，推動(dòng)育人方式變革，著力發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)，關(guān)注學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)。應(yīng)用物理知識(shí)解決原始物理問(wèn)題的能力對(duì)學(xué)生具有重要意義。當(dāng)今世界科技日新月異，人們的生活、學(xué)習(xí)、工作方式不斷改變，青少年的成長(zhǎng)環(huán)境也在發(fā)生著深刻變化，人才培養(yǎng)面臨新的挑戰(zhàn)，學(xué)生需要掌握更多解決問(wèn)題的技能，這符合當(dāng)今社會(huì)對(duì)具有綜合能力人才的迫切需求。因此，如何整合原始物理問(wèn)題解決與物理學(xué)科核心能力的培養(yǎng)，為學(xué)生提供更全面的物理學(xué)習(xí)體驗(yàn)，促進(jìn)其問(wèn)題解決能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，已經(jīng)成為當(dāng)前物理教育亟待解決的問(wèn)題之一。

一、整合原始物理問(wèn)題解決與物理學(xué)科核心能力培養(yǎng)的意義

（一）提升實(shí)踐能力

整合原始物理問(wèn)題解決與物理學(xué)科核心能力培養(yǎng)對(duì)于提升學(xué)生的實(shí)踐能力具有重要意義。將物理問(wèn)題融入實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐中，學(xué)生不僅能夠加深對(duì)物理原理的理解，還能在實(shí)際操作中培養(yǎng)解決問(wèn)題的技能。

例如，在學(xué)習(xí)機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)，教師將物理問(wèn)題整合到實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐中，學(xué)生能夠通過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)提升解決問(wèn)題的能力。例如，學(xué)生搭建一個(gè)簡(jiǎn)易的斜面和小車系統(tǒng)，觀察小車在不同斜度下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并測(cè)量小車的運(yùn)動(dòng)速度，不僅深化了對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)原理的理解，而且培養(yǎng)了實(shí)際操作和數(shù)據(jù)分析技能。這樣的綜合性學(xué)習(xí)方法既加強(qiáng)了理論知識(shí)的應(yīng)用，又鍛煉了學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)的創(chuàng)造性思維和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。同時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出與理論知識(shí)相符的結(jié)論。這種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不僅讓學(xué)生親身參與，更能激發(fā)學(xué)生的探究欲望，提升學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)處理方面的技能。

（二）培養(yǎng)創(chuàng)新思維

整合原始物理問(wèn)題解決與物理學(xué)科核心能力培養(yǎng)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維有著重要意義。教師將物理知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用創(chuàng)造性思維解決問(wèn)題，有助于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能。

例如，在學(xué)習(xí)磁場(chǎng)的理論知識(shí)時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考如何應(yīng)用這些知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題，讓學(xué)生探索磁場(chǎng)在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用，如設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的電磁感應(yīng)器，以體驗(yàn)電磁感應(yīng)原理。這個(gè)電磁感應(yīng)器包括一個(gè)銅線線圈和一個(gè)磁鐵，學(xué)生將銅線繞成一個(gè)小線圈，然后將線圈的兩端連接一個(gè)小燈泡和電池。接著，將磁鐵快速移動(dòng)穿過(guò)線圈的中心，觀察燈泡是否發(fā)光。這個(gè)實(shí)驗(yàn)演示了當(dāng)磁場(chǎng)穿過(guò)線圈時(shí)會(huì)感應(yīng)出電流，從而點(diǎn)亮燈泡，體現(xiàn)了電磁感應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用。通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)，學(xué)生不僅理解了電磁感應(yīng)的基本原理，而且親身體驗(yàn)了將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際裝置的過(guò)程。

又如，在學(xué)習(xí)光學(xué)原理時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生思考如何利用光學(xué)知識(shí)解決日常生活中的問(wèn)題，可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)易的光學(xué)儀器或者光學(xué)裝置，如望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡等，以體現(xiàn)學(xué)生對(duì)光學(xué)原理的理解，并應(yīng)用于實(shí)際中。這種活動(dòng)能夠鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生尋找解決方案和獨(dú)立思考的能力。將物理問(wèn)題與創(chuàng)新思維相結(jié)合有助于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，使學(xué)生更加靈活地運(yùn)用所學(xué)的物理知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。這種創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)有助于提升學(xué)生解決問(wèn)題的能力，為其未來(lái)的創(chuàng)新與發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（三）深化學(xué)科理解

整合原始物理問(wèn)題解決與物理學(xué)科核心能力培養(yǎng)對(duì)于深化學(xué)科理解有著重要意義。將物理問(wèn)題與學(xué)科核心概念相結(jié)合，學(xué)生能夠更全面、更深入地理解物理學(xué)科的基礎(chǔ)理論，并將其運(yùn)用于實(shí)踐中。以初中物理中的彈力知識(shí)為例，教師將物理問(wèn)題融入實(shí)踐，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中直觀感受到彈簧的彈性，理解背后的物理原理。教師設(shè)計(jì)彈簧實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)際操作理解彈力與彈簧形變之間的關(guān)系，從而深刻地理解彈簧測(cè)力計(jì)的原理。此外，教師可以設(shè)計(jì)彈簧減震系統(tǒng)，促使學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際情境，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。例如，讓學(xué)生思考如何利用彈簧系統(tǒng)減緩物體的震動(dòng)，這不僅需要他們運(yùn)用彈力的理論知識(shí)，還要運(yùn)用創(chuàng)新思維設(shè)計(jì)出實(shí)用的解決方案。這一過(guò)程有助于同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與實(shí)際應(yīng)用能力，為他們今后深入進(jìn)行學(xué)科研究奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這樣的學(xué)習(xí)方法不僅加深了學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的理解，而且培養(yǎng)了學(xué)生在解決未知問(wèn)題時(shí)的獨(dú)立思考能力。

（四）培育問(wèn)題解決能力

教師要引導(dǎo)學(xué)生面對(duì)真實(shí)而復(fù)雜的物理問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的實(shí)踐技能。例如，在學(xué)習(xí)力學(xué)時(shí)，學(xué)生面臨設(shè)計(jì)一個(gè)模型汽車車架的挑戰(zhàn)，要求學(xué)生考慮力學(xué)平衡、材料強(qiáng)度等因素，并運(yùn)用所學(xué)的力學(xué)原理設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的車架。這一任務(wù)不僅考查學(xué)生理論知識(shí)的掌握程度，還要求學(xué)生將理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際情境中，解決實(shí)際工程問(wèn)題。又如，在學(xué)習(xí)電路原理時(shí)，要求學(xué)生設(shè)計(jì)一種滿足特定功能需求的電路板，這項(xiàng)任務(wù)需要學(xué)生綜合運(yùn)用電路理論、元器件知識(shí)以及創(chuàng)新思維，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際電路設(shè)計(jì)問(wèn)題。這種整合的方法不僅讓學(xué)生直面真實(shí)的物理問(wèn)題，還能夠提高學(xué)生的問(wèn)題解決能力。將理論知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合，有助于培養(yǎng)學(xué)生分析、思考和創(chuàng)新的能力，這樣的學(xué)習(xí)模式強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)物理學(xué)科核心概念的理解，更重要的是增強(qiáng)了學(xué)生未來(lái)面對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的信心。

二、整合原始物理問(wèn)題解決與物理學(xué)科核心能力培養(yǎng)的策略

（一）將物理問(wèn)題納入實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐中，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力

杠桿是初中物理的一個(gè)重要內(nèi)容，是學(xué)生理解物理學(xué)概念的基礎(chǔ)，為培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力提供了豐富的實(shí)踐場(chǎng)景。整合原始物理問(wèn)題解決與物理學(xué)科核心能力培養(yǎng)的策略之一就是將杠桿原理納入實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐中進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)深入理解杠桿原理。如設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生利用木板和支點(diǎn)來(lái)搭建杠桿，學(xué)生可以嘗試改變支點(diǎn)位置或使用不同長(zhǎng)度的杠桿臂，并測(cè)量不同條件下所需的力來(lái)平衡物體。這樣的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛑庇^地展示杠桿的作用原理，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)際操作感受到力的平衡條件，加深學(xué)生對(duì)杠桿原理的理解。

教師可以引導(dǎo)學(xué)生在日常生活中尋找杠桿原理的應(yīng)用，如觀察門鎖，并探究為什么改變門鎖開啟方式需要更大或更小的力；觀察家用工具、游樂(lè)場(chǎng)設(shè)備等，發(fā)現(xiàn)杠桿原理在各種場(chǎng)景中的應(yīng)用，從而讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到杠桿原理在實(shí)際生活中的應(yīng)用。除此之外，將杠桿原理與解決問(wèn)題的能力結(jié)合起來(lái)，教師可以提出一些具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，讓學(xué)生用家里常見的物品制作一個(gè)簡(jiǎn)單的杠桿裝置，如使用鉛筆和書本來(lái)實(shí)現(xiàn)平衡，或者利用積木搭建一個(gè)升降機(jī)。這些任務(wù)不僅要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的杠桿知識(shí)，還要求學(xué)生動(dòng)手嘗試不同的方法，解決實(shí)際問(wèn)題。通過(guò)這些教學(xué)策略，學(xué)生能夠更深入地理解杠桿原理，在觀察、實(shí)驗(yàn)和改進(jìn)中學(xué)會(huì)分析問(wèn)題，并找到解決方案，為今后面對(duì)更復(fù)雜的物理問(wèn)題打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（二）將基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題，加深學(xué)生對(duì)學(xué)科核心概念的理解

在初中物理學(xué)中，物質(zhì)的比熱容是一個(gè)重要的內(nèi)容，整合原始物理問(wèn)題解決與物理學(xué)科核心能力培養(yǎng)的策略之一是將物質(zhì)的比熱容基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題中，以加深學(xué)生對(duì)學(xué)科核心概念的理解。教師可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，如測(cè)量不同物質(zhì)在加熱后的溫度變化，學(xué)生可以選擇使用不同的物質(zhì)，如水、鐵、鋁等，通過(guò)加熱相同質(zhì)量的物質(zhì)并測(cè)量其溫度變化，計(jì)算出它們的比熱容。這樣的實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生直觀地理解不同物質(zhì)的熱學(xué)特性，深化對(duì)比熱容概念的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生探究比熱容在日常生活中的應(yīng)用。例如，思考為什么金屬鋁制成的餐具比塑料餐具更容易傳遞熱量，或者探討為什么在相同的太陽(yáng)光下，沙灘比水升溫更快。這些問(wèn)題可以幫助學(xué)生將比熱容的概念與實(shí)際問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)，加深對(duì)這一概念在日常生活中的應(yīng)用理解。

教師還可以提出一些實(shí)際問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生利用比熱容知識(shí)來(lái)解決。例如，如何在冬季更有效地利用太陽(yáng)能進(jìn)行加熱？或者設(shè)計(jì)一個(gè)裝置，保持飲料的溫度在一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)不變。這些問(wèn)題需要學(xué)生結(jié)合所學(xué)的比熱容知識(shí)，運(yùn)用物理原理尋找解決方案。將物質(zhì)的比熱容基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題中，學(xué)生不僅能夠加深對(duì)物理學(xué)科核心概念的理解，還能夠培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科在日常生活中應(yīng)用的興趣。

（三）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究物理問(wèn)題解決方法，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐操作技能

在整合原始物理問(wèn)題解決與物理學(xué)科核心能力培養(yǎng)的策略中，具體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程能夠引導(dǎo)學(xué)生深入理解物理問(wèn)題的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作技能。以初中物理定滑輪知識(shí)為例，教師可以通過(guò)以下實(shí)踐過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

首先，學(xué)生利用滑輪系統(tǒng)進(jìn)行一系列的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)調(diào)整力的大小和方向，觀察滑輪系統(tǒng)在力的作用下的運(yùn)動(dòng)情況。這一階段旨在讓學(xué)生親身體驗(yàn)力的平衡是如何在定滑輪中體現(xiàn)的，從而建立對(duì)機(jī)械平衡的深刻理解。

其次，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)一步拓展至考慮摩擦力的影響。學(xué)生調(diào)整滑輪系統(tǒng)中的摩擦系數(shù)，觀察摩擦力對(duì)力的平衡的影響。這一步驟旨在引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)際問(wèn)題中不可忽視的因素，提升他們的問(wèn)題解決能力，并將理論知識(shí)有效地融入實(shí)際場(chǎng)景。

再次，為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作技能，學(xué)生親自操控實(shí)驗(yàn)器材，測(cè)量力的大小、調(diào)整滑輪系統(tǒng)的參數(shù)，并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。這一過(guò)程不僅鍛煉了他們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和觀測(cè)技能，還提高了他們對(duì)儀器使用的熟練程度。

最后，實(shí)驗(yàn)以小組合作的形式進(jìn)行，小組成員分工合作，共同完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。這不僅培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，而且加深了學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的理解。通過(guò)小組討論，學(xué)生能夠從不同的角度思考問(wèn)題，提升解決問(wèn)題的綜合能力。

在具體的實(shí)踐過(guò)程中，學(xué)生將更深入地理解定滑輪的核心概念，提高了解決實(shí)際問(wèn)題的能力，同時(shí)提升了團(tuán)隊(duì)溝通能力。這樣的實(shí)踐性學(xué)習(xí)方法加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解，為學(xué)生今后在科學(xué)研究和實(shí)際應(yīng)用中的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（四）探索物理現(xiàn)象背后的原理，提升學(xué)生問(wèn)題求解的數(shù)學(xué)運(yùn)用能力

初中物理中，電壓表的使用是一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)。深入理解其背后的原理，結(jié)合數(shù)學(xué)運(yùn)用能力，能夠幫助學(xué)生更好地掌握物理學(xué)科的核心知識(shí)。以電壓表的使用為例，在電壓表的使用中，理解歐姆定律是至關(guān)重要的，歐姆定律描述了電流、電壓和電阻之間的關(guān)系，即 u=I×R，其中 u表示電壓，I 表示電流，R表示電阻。這一定律不僅是物理知識(shí)，也涉及數(shù)學(xué)中的簡(jiǎn)單代數(shù)運(yùn)算。在學(xué)習(xí)歐姆定律的過(guò)程中，學(xué)生不僅能夠理解電路中電壓、電流和電阻之間的基本關(guān)系，還能夠運(yùn)用代數(shù)知識(shí)解決相關(guān)問(wèn)題。例如，在使用電壓表測(cè)量電路中的電壓時(shí)，學(xué)生需要連接電路，將電壓表正確接入電路中，這一過(guò)程需要了解電路的基本結(jié)構(gòu)，同時(shí)考慮電壓表的內(nèi)阻對(duì)電路的影響，這就需要運(yùn)用歐姆定律來(lái)計(jì)算電路的總電阻，以確保電壓表的接入不會(huì)顯著改變電路本身的特性。

在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)，學(xué)生需要根據(jù)給定的電流和電阻數(shù)值計(jì)算電路中的電壓，這需要運(yùn)用歐姆定律進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算，以獲得正確的電壓值。這種數(shù)學(xué)運(yùn)用能力的訓(xùn)練有助于學(xué)生理解物理現(xiàn)象背后的數(shù)學(xué)原理，并更準(zhǔn)確地解決問(wèn)題。除了歐姆定律，學(xué)生還可以通過(guò)學(xué)習(xí)電路中的串聯(lián)和并聯(lián)關(guān)系來(lái)加強(qiáng)數(shù)學(xué)運(yùn)用能力。這些數(shù)學(xué)運(yùn)算不僅幫助學(xué)生理解了電路中元件的連接方式對(duì)總電阻的影響，而且訓(xùn)練了學(xué)生的代數(shù)運(yùn)算能力。

三、結(jié)語(yǔ)

整合原始物理問(wèn)題解決與物理學(xué)科核心能力培養(yǎng)是構(gòu)建更全面、更綜合的物理學(xué)習(xí)體驗(yàn)的關(guān)鍵。在整合過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生探究真實(shí)世界中的物理問(wèn)題來(lái)提升其核心能力，可以激發(fā)其更深層次的學(xué)習(xí)動(dòng)力。在實(shí)踐中解決問(wèn)題，學(xué)生不僅在知識(shí)上獲得了豐富的體驗(yàn)，更加強(qiáng)了創(chuàng)新思維和實(shí)踐技能。同時(shí)，這一整合也意味著教育者需要?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)方法，將問(wèn)題解決融入課程設(shè)計(jì)中，創(chuàng)造更多互動(dòng)、實(shí)踐、探索的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中掌握學(xué)科的核心能力?？傊显嘉锢韱?wèn)題解決與物理學(xué)科核心能力培養(yǎng)需要教師持續(xù)努力，不斷探索更加切合學(xué)生需求的教學(xué)方法，以促進(jìn)學(xué)生綜合能力的發(fā)展，培養(yǎng)出更具創(chuàng)造力和批判性思維的物理人才。

注：本文系江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度課題“初中學(xué)段原始物理問(wèn)題教學(xué)與物理學(xué)科關(guān)鍵能力培養(yǎng)統(tǒng)整推進(jìn)研究”（課題批準(zhǔn)文號(hào)：B-b/2020/02/224）的研究成果。