基于物理科学思维培养的微专题教学

在高考复习中，微专题课是一种针对特定主题进行的深入学习形式。通常围绕一个核心问题展开，通过一系列相关问题的设计和解决，帮助学生深入理解和掌握相关知识。本文以微专题课“力学三大观点解决板块模型问题”为例，探讨将学科思想方法融入高三复习课教学的做法与策略，从而更好地提高教学质量，提升学生的综合素质和能力。

一、科学思维

科学思维是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，是基于经验事实构建理想模型的抽象概括过程；是分析综合、推理论证等科学思维方法的内化；是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判，进而提出创造性见解的能力和品质。“科学思维”主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素。其中，学科思想方法属于科学思维的范畴，是高中物理学科核心素养的基本构成要素之一。【1】

二、教材和学情分析

力学是高考考查的重点，本节课涉及的力学知识点有牛顿运动定律和运动学规律、动能定理和能量守恒定律、动量定理和动量守恒定律。这些观点共同构成了力学的基础理论框架，用于描述和研究物体的运动及其相互作用规律。在此之前，学生虽然已完成了高中物理的第一轮复习，也基本掌握了力学的三个基本观点，具备了一定的抽象逻辑思维，有应对简单物理情景的能力，但碰到比较复杂或是综合性较强的问题时，学生不能进行科学的推理，常常出现“一听就会、一做就错”的情况。究其原因，一方面是审题不清、概念模糊、思维惯性等因素导致的，另一方面的原因就是学生考虑问题不够全面，缺乏科学的思维方法，缺乏建构模型的意识和能力，导致不能灵活迁移知识、无法有效探究物理问题。

三、教学设计思路

笔者尝试以学习进阶理论和深度学习理论为指导，以具有挑战性的问题情景为载体，设计“以学为中心”的课堂教学。在教学活动中突出学生的主体地位，把问题情景、建模意识和思维提升贯穿于教学环节中，实现对物理知识和规律的深度学习和沉浸体验。问题是思维的源泉，有针对性的问题可以促使学生的思维向纵深发展。因此，本节课围绕一个核心问题-----“板块模型”，通过一系列相关问题的设计和解决，帮助学生深入理解和掌握力学知识，引导学生构建物理模型，探究、思考、归纳解决问题的不同方法与途径，帮助学生突破思维障碍，提高其解决问题的能力，促进学生物理学科核心素养的发展。

知识观念目标  理解并掌握力学的三大观点，建立高中力学的知识体系，能熟练应用相关知识解决实际问题。

科学思维目标  学生通过建构“板块模型”来探究滑块和木板的运动规律，并能从不同角度思考和解决相关问题，培养学生的科学推理能力、物理建模能力、问题迁移与创新的能力，使其形成正确的科学态度和价值观念。

教学流程设计  首先，整合相关考点，呈现问题情景，激发学生的探究兴趣。其次，通过学生观察、思考、讨论等活动，归纳、总结出问题情景中的共同本质特征，引导学生将情景转化为物理模型，并且将物理模型和规律正确应用到问题情景中。再次，通过“一题多问、一题多解”，探究从几个不同的角度解决“板块模型”问题的思路和方法，促进学生深度学习，提升思维能力，培养学生探索的意识和创新的精神。

四、教学流程

1.创设情景，激发深度思考

教学片段1  教师先展示PPT，以思维导图的形式梳理知识网络，归纳、整合力学的三大观点。接着呈现问题情景：如图所示，平板车左端紧靠着一个光滑圆弧形轨道，轨道的末端与平板车上表面恰好相切。小滑块沿轨道下滑后水平滑上平板车。

引导学生思考并归纳“板块模型”的特点。

师：小滑块滑上平板车后两者的受力情况和运动过程是怎么样的？

学生活动1：用“隔离法”对滑块和平板车分别进行受力分析后，发现两者间产生摩擦力，导致滑块做匀减速运动，同时平板车做初速度为零的匀加速运动。

师：滑块和平板车组成相互作用的系统，在摩擦力的作用下发生相对滑动，我们把这样的系统称为“板块模型”。

设计意图 导入环节由教师带领学生梳理整合相关考点，能迅速唤起学生对旧知识的记忆。问题情景是教学活动的载体，选择“滑块和平板车”这一情景素材，是为了实现对力学知识和规律的深度挖掘。引导学生自主思考、归纳问题情景中的动力学特征，一方面了解学生对知识的掌握情况及存在的问题，另外也引导学生强化建模意识。

2.以问题为导向，引导深度分析

教学片段2 例1 如图，长为L的长木板静止在光滑水平面上，一质量为m的滑块以水平向右的初速度滑上木板左端。①若长木板固定，则滑块离开木板时的速度大小为；②若长木板不固定，则滑块恰好不滑离长木板。滑块可视为质点，重力加速度大小为g。求：

（1）滑块与木板间的动摩擦因数μ；

（2）木板的质量M；

（3）两种情况下，滑块从木板左端滑到右端的过程中，摩擦力对滑块的冲量大小之比。

学生活动2：分析滑块和木板的运动过程和受力情况，判断这个情景是否符合板块模型的特征。

师：请大家先从动力学的角度解决第（1）问，接着思考、讨论解决这一问有无其他的思路和方法。

生：还可以用动能定理求解。

设计意图 从一道试题出发，设计一系列相关问题，通过问题的解决来引导学生进入深度学习和思考。第（1）问考查受力分析、牛顿运动定律、匀变速直线运动规律和动能定理。学生在解决物理问题的过程中，往往会从已有经验出发，形成思维惯性。所以，教师先让学生从较为熟悉的动力学角度去思考解决。然后引导其从能量的角度去分析，对比总结两种方法的优缺点和适用条件，促进学生进一步思考，有利于培养学生的思维深度。

六、反思

高中物理学习的重要目标是发展学生的科学思维，培养学生建构模型的能力和科学推理的能力，使学生能从不同角度思考和解决问题，追求科学创新。

在情景创设环节中，需要针对课程标准、学业要求、学生学情创设能够引发学生认知冲突的问题情景，产生认知需要，激发学生的思维活动。

在解决问题的环节中，笔者围绕滑块和木板，从情景到模型，再从模型到情景，试图让学生能够根据物理模型去建构问题情景，在应用模型解决问题时，能把情景问题跟已经构建的模型进行匹配，从而解决问题。

在思维进阶环节中，笔者以板块模型为基础设计问题链，将模型涉及的力学知识、规律和科学思维方法转化为系列问题，引导学生在问题解决过程中逐步将知识和科学思维方法内化，学生的思维水平由低阶思维逐步向高阶思维过渡。

科学思维是物理课程的培养目标之一，也是物理教学改革的难点问题.教师合理的教学设计能够有效地培养学生的科学思维。教学实践表明，按照从“情景创设”到“模型建构”再到“思维进阶”的流程开展教学是非常有效的方法，能培养学生分析、解决问题的能力，将知识型课堂向思维型课堂转化。该教学方法不仅应用在微专题复习课中，也可应用于新授课和实验课教学中，真正落实对学生物理学科核心素养的培养。

参考文献：

【1】人教版高中《物理》（必修2）教材学科思想方法的研究 司德平; -《物理教学》- 2016-10-18