淺談基于核心素養(yǎng)的高中物理教學(xué)的思考
——以人教版“力的分解”為例

代小波

（重慶市鳳鳴山中學(xué)，重慶）

2014年教育部頒布的《關(guān)于全面深化課程改革落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見》，提出了培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)是育人的重要目標(biāo)。核心素養(yǎng)是指學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)需要的必備品格和關(guān)鍵能力，而物理學(xué)科的核心素養(yǎng)內(nèi)容應(yīng)關(guān)注以下四個(gè)方面：①物理核心觀念；②科學(xué)思維；③實(shí)驗(yàn)探究；④科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。筆者就以上四個(gè)物理學(xué)科核心素養(yǎng)關(guān)注維度，以人教版“力的分解”這一節(jié)為例，談?wù)劵诤诵乃仞B(yǎng)的高中物理教學(xué)的思考。

一、研讀教材，構(gòu)建力的分解的物理核心觀念

力的分解是高中物理力學(xué)部分的基礎(chǔ)內(nèi)容之一，承接力的合成，依然是等效替代思想的具體應(yīng)用。它是“力的合成”的逆運(yùn)算，利用平行四邊形定則分解力也是今后進(jìn)行矢量分析的基礎(chǔ)。

為了幫助學(xué)生構(gòu)建力的分解的物理核心觀念，筆者在實(shí)施課堂教學(xué)時(shí)，從以下幾個(gè)環(huán)節(jié)展開：

（一）趣味游戲：拔河

兩位大力士與一位淑女間的拔河。讓兩位力氣較大的男同學(xué)使勁拉住繩子兩端，一位女同學(xué)拉住繩子中央，女同學(xué)很容易將兩位男同學(xué)拉得左右搖擺。

提出問題：為什么看起來如此嬌弱的一位女同學(xué)有這么大的力量能把兩位大力士拉得左右搖擺？通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們就能發(fā)現(xiàn)其中的奧妙。

（二）什么是力的分解

演示實(shí)驗(yàn)：將橡皮筋的兩端固定在木板上A、B兩點(diǎn)，先用一個(gè)力F拉動(dòng)橡皮筋至O點(diǎn)，再用兩個(gè)力F1、F2將橡皮筋拉到O點(diǎn)（如圖1所示）。學(xué)生回憶合力、分力、力的合成等概念，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)閱讀課本，整理出力的分解的概念。

圖1

二、初步嘗試力的分解，建構(gòu)科學(xué)思維方法

物理科學(xué)思維方法的核心素養(yǎng)表現(xiàn)為了解并掌握世界的基本思想和方法。在本節(jié)內(nèi)容中，體現(xiàn)為對力的分解的基本方法的形成。在前面知識(shí)及本節(jié)課前面部分教學(xué)的基礎(chǔ)上，學(xué)生很容易想到力的分解同樣遵守平行四邊形定則。所以，教學(xué)中設(shè)計(jì)了以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：

（一）同學(xué)們對演示實(shí)驗(yàn)中力F進(jìn)行分解（發(fā)現(xiàn)有多種分解方法）

基于此，追問：若已知兩分力的方向有多少種分法？在練習(xí)本上對演示實(shí)驗(yàn)中力F進(jìn)行分解（沿OA、OB方向），并求出兩分力大小。

在實(shí)際情境中，為了方便解決問題，我們通常按照力的效果進(jìn)行分解。

（二）明確了力的作用效果也就明確了兩個(gè)分力的方向，所以此時(shí)只有唯一一種分解方法。那么我們?nèi)绾未_定力的作用效果？

演示實(shí)驗(yàn)：一重物放于臺(tái)秤上，此時(shí)臺(tái)秤示數(shù)為重物對臺(tái)秤的壓力。當(dāng)用一斜向右上方的力F拉動(dòng)重物時(shí)，提問：大家觀察到什么現(xiàn)象？①臺(tái)秤示數(shù)減??；②重物向右運(yùn)動(dòng)。所以，拉力F有兩個(gè)作用效果：向上提重物以及向右拉重物。請同學(xué)自行在導(dǎo)學(xué)案上對力F進(jìn)行分解，并求出兩分力的大小及方向。（模型如圖2所示，此模型應(yīng)用于拖拉機(jī)拉耙，如圖3所示）

圖2

圖3

所以，只要知道了力的作用效果，力的分解也就唯一。那么如何確定力的作用效果？

三、拓展思維，實(shí)施科學(xué)的實(shí)驗(yàn)探究

核心素養(yǎng)導(dǎo)向的物理教學(xué)，要求我們的物理課程能夠?yàn)閷W(xué)生以后面臨問題時(shí)提供解決問題的思路及方法。物理課堂教學(xué)應(yīng)該為學(xué)生創(chuàng)造真實(shí)的問題情境，鼓勵(lì)并引導(dǎo)學(xué)生剖析問題、簡化問題、建立物理模型，在此基礎(chǔ)上建構(gòu)物理模型、設(shè)計(jì)方案、解決問題。注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、自強(qiáng)自立。為此，我們設(shè)計(jì)了一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行嘗試。

實(shí)驗(yàn)探究：一重力大小為G的物體靜止放置在傾角α的斜面上時(shí)，探究斜面上物體重力的作用效果，并對重力進(jìn)行分解。提供的器材有：重力為G的小木塊、斜面（帶垂直于斜面的擋板）、薄長方體海綿數(shù)塊。我們知道力的效果是：力可以使物體的形狀發(fā)生改變（簡稱形變），也可以使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變。本實(shí)驗(yàn)中，我們研究的是靜止于斜面的物體，所以提供海綿就為學(xué)生提供了一條思路：用海綿的形變來體現(xiàn)重力的作用效果。

學(xué)生通過討論，能夠設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)：擋板處、斜面上分別放置一塊海綿，當(dāng)重物放于斜面上時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)擋板處、斜面上的海綿均發(fā)生形變。由此判斷出重力的兩個(gè)效果：使物體緊壓斜面、使物體緊壓擋板。由此，重力大小為G的物體靜止放置在傾角α的斜面上時(shí)，重力的兩個(gè)分力方向分別是：沿斜面向下及垂直于斜面向下。所以，斜面上物體重力的分解就明確了（簡化模型如圖4，此模型應(yīng)用于大橋的引橋，如圖5）。

圖4

圖5

課堂進(jìn)行到此處，課堂開始時(shí)的游戲中提出的問題就可以嘗試去解決（簡化模型如圖6所示，可讓學(xué)生通過討論自行建立簡化模型）。用以下兩個(gè)問題進(jìn)行引導(dǎo)：

（一）拉力F在哪兩個(gè)方向上產(chǎn)生了效果？按效果如何對F進(jìn)行分解？

（二）比較分力和拉力F的大??；

（三）你能否解釋為何兩位大力士拔河反而輸給那位淑女？最后，總結(jié)此模型還可以用于拉陷在泥潭中的車。（如圖7所示）

圖6

圖7

四、知識(shí)積淀，形成科學(xué)的認(rèn)識(shí)和責(zé)任

模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證等要素的有效生成，水到渠成得讓學(xué)生以高昂的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任投入到課堂中。很自然，學(xué)生很容易就能通過討論形成力的分解的一般步驟：

（一）按效果確定分力的方向。

（二）以兩分力所在直線為鄰邊作符合實(shí)際情況的平行四邊形。

（三）解三角形分力的大?。ㄒ话銥橹苯侨切危?。

此時(shí)，附以導(dǎo)學(xué)單上適當(dāng)?shù)木毩?xí)，追求有效率的課堂。

通過本堂課的實(shí)踐，基于核心素養(yǎng)而形成的物理知識(shí)，促進(jìn)了學(xué)生對物理知識(shí)的全面感知和理解，讓學(xué)生嘗到了科學(xué)探究的喜悅，對學(xué)生形成科學(xué)的價(jià)值觀有一定的幫助。實(shí)施核心素養(yǎng)導(dǎo)向的物理教學(xué)，需要我們教育工作者轉(zhuǎn)變教學(xué)的價(jià)值觀，把學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中逐步形成的必備品格、行為習(xí)慣、關(guān)鍵能力，作為物理學(xué)科的教育價(jià)值。