基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)下課堂教學(xué)有效性的思考

摘?要：物理學(xué)科核心素養(yǎng)是高中物理教學(xué)活動(dòng)中的關(guān)鍵，而培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科的核心素養(yǎng)有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力。文章以“曲線運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)過程為例，簡要闡述如何將物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落實(shí)到具體課堂教學(xué)中，并實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)的有效性。

關(guān)鍵詞：物理學(xué)科核心素養(yǎng);教學(xué)有效性;曲線運(yùn)動(dòng)

一、?高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的主要內(nèi)容

物理學(xué)科核心素養(yǎng)是將核心素養(yǎng)的內(nèi)在價(jià)值滲透于物理學(xué)科教學(xué)當(dāng)中的實(shí)際體現(xiàn)，是指物理學(xué)科的基本技能知識(shí)、研究方法、思維方式和觀念。物理學(xué)科核心素養(yǎng)由物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四部分構(gòu)成。

曲線運(yùn)動(dòng)是高中物理教學(xué)大綱中極其重要的內(nèi)容，上承牛頓運(yùn)動(dòng)定律，下接平拋、圓周運(yùn)動(dòng)、萬有引力，是高考中著重考查的重要知識(shí)。文章將以曲線運(yùn)動(dòng)的教學(xué)為例，闡述基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)提高課堂教學(xué)的有效性。下表是基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)來確定本課課堂教學(xué)的目標(biāo)，課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，教學(xué)目標(biāo)的具體內(nèi)容。（如表1）

二、?基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)提高課堂教學(xué)有效性

（一）創(chuàng)設(shè)實(shí)際情景，構(gòu)建物理觀念

在課堂教學(xué)中，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生從生活實(shí)例、現(xiàn)象中感知、分析、歸納概括出物理知識(shí)，構(gòu)建物理概念。文章就如何通過課堂教學(xué)使學(xué)生正確形成“曲線運(yùn)動(dòng)”的概念和模型，進(jìn)行詳細(xì)的說明。

教學(xué)活動(dòng)1：從以下三個(gè)方面，引導(dǎo)學(xué)生回顧直線運(yùn)動(dòng)相關(guān)知識(shí)：

教學(xué)活動(dòng)2：播放鏈球運(yùn)動(dòng)員拋球情景視頻（視頻鏈接：https：//v.youku.com/v_show/id_XMTUwMzYwNzQzMg==.html）。通過對比直線運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)的三個(gè)方面的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生從運(yùn)動(dòng)軌跡上對曲線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析。因此，教師可提出問題：從運(yùn)動(dòng)軌跡上分析，視頻中的鏈球在運(yùn)動(dòng)員脫手后做的什么運(yùn)動(dòng)？

（二）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)探究物理規(guī)律

在獲得了物理概念之后，通過直線運(yùn)動(dòng)知識(shí)的遷移，我們將對如何確定物體做曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向，以及物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件進(jìn)行研究。為此，我們給定如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置（俯視圖），請同學(xué)們通過實(shí)驗(yàn)確定物體做曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向與條件。

實(shí)驗(yàn)一：確定物體做曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向

1.?確定圖中A點(diǎn)的速度方向（直線運(yùn)動(dòng)），通過實(shí)驗(yàn)觀察和分析，可確定A點(diǎn)的速度方向?yàn)樵撝本€的方向，或可描述為該點(diǎn)切線的方向;

2.?通過將1、2兩塊板移開，確定圖中B點(diǎn)的速度方向（曲線運(yùn)動(dòng)任意點(diǎn)），由實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象可以得到速度方向?yàn)锽點(diǎn)的切線方向;

3.?基于A、B兩點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論，預(yù)判C點(diǎn)（曲線運(yùn)動(dòng)中的任意點(diǎn)）的速度方向，并通過將3、4兩塊板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，從而證明預(yù)判的正確性。

最終在教師的引導(dǎo)下總結(jié)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論：曲線運(yùn)動(dòng)中某一點(diǎn)（位置）的速度方向即該點(diǎn)（位置）的切線方向。

實(shí)驗(yàn)二：探究物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件

1.?讓沾有墨水的小鐵球從一定的高度沿著滑道滑下，使小鐵球做直線運(yùn)動(dòng)。對小球進(jìn)行受力分析（如圖3所示），可知其所受的合力（摩擦力）與速度方向共線，滿足做直線運(yùn)動(dòng)的條件。

2.?做出以上步驟，將條形磁鐵的一端靠近做直線運(yùn)動(dòng)中的小鐵球，可觀察到小球的運(yùn)動(dòng)軌跡變?yōu)榍€。此時(shí)可讓學(xué)生分組討論，引導(dǎo)學(xué)生對小球的受力情況進(jìn)行分析（如圖4所示），從而得出小鐵球做曲線運(yùn)動(dòng)是因?yàn)楹狭εc速度方向不共線。

3.?基于以上的分析，請同學(xué)們再做一次實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證結(jié)論的正確性。

（三）實(shí)例應(yīng)用，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感

播放并介紹2016年里約奧運(yùn)會(huì)中我國鏈球運(yùn)動(dòng)員張文秀以76.75m獲得鏈球比賽項(xiàng)目銀牌的事實(shí)新聞。并基于該信息完成對應(yīng)的課堂練習(xí)題：在2016年里約奧運(yùn)會(huì)中，我國運(yùn)動(dòng)員張文秀以76.75m的成績獲得鏈球比賽銀牌，請?jiān)趫D5中畫出鏈球運(yùn)動(dòng)員脫手的范圍。

（四）構(gòu)建物理模型，提升科學(xué)思維

本課教學(xué)過程中，我們主要從以下三點(diǎn)提高學(xué)生的科學(xué)思維。

1.?實(shí)驗(yàn)探究過程，培養(yǎng)學(xué)生從特殊到一般的思維

在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的探究過程中，我們研究已掌握的直線運(yùn)動(dòng)（特殊情況），接著通過改變物理?xiàng)l件，由直線運(yùn)動(dòng)的研究過渡到對曲線運(yùn)動(dòng)的研究（一般情況）。例如：在研究物體做曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)，我們先研究直線運(yùn)動(dòng)中的A點(diǎn)進(jìn)行研究。之后，我們?nèi)∏€運(yùn)動(dòng)的任意B點(diǎn)、C點(diǎn)進(jìn)行研究。

2.?理論推理速度方向，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的極限思維

除了應(yīng)用實(shí)驗(yàn)的方法得到物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)瞬時(shí)速度的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的切線方向外，我們還可以讓學(xué)生通過數(shù)學(xué)上的求極限的方法從理論上進(jìn)行推理。

如圖6所示，設(shè)有一物體從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，AB間的連線在數(shù)學(xué)上稱為割線用x表示其長度，根據(jù)平均速度的方向與位移的方向一致，我們可以得到A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)物體平均速度的方向是沿著割線由A指向B（圖6-①）;減小x若讓物體由A運(yùn)動(dòng)至B1點(diǎn)，其平均速度的方向是沿著割線由A指向B1（圖6-②）;AB間的割線x無限?。ㄚ吔诹悖r(shí)，AB兩點(diǎn)幾乎重合，A到B的平均速度及A點(diǎn)的瞬時(shí)速度，割線所在的方向即A點(diǎn)的切線方向（圖6-③）。從而可得到曲線運(yùn)動(dòng)速度的方向及該點(diǎn)的切線方向。

3.?知識(shí)遷移與歸納，培養(yǎng)學(xué)生輻合型思維

將學(xué)習(xí)直線運(yùn)動(dòng)的方法和側(cè)重點(diǎn)遷移到曲線運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)中，從而使學(xué)生掌握物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其軌跡的特征、速度方向的確定、應(yīng)滿足的條件。在課堂總結(jié)時(shí)，通過對比直線運(yùn)動(dòng)與曲線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，更進(jìn)一步歸納直線運(yùn)動(dòng)與曲線運(yùn)動(dòng)的內(nèi)在規(guī)律及相互聯(lián)系（如圖7所示）。主要體現(xiàn)為：直線運(yùn)動(dòng)是一維的運(yùn)動(dòng)，而曲線運(yùn)動(dòng)是二維的運(yùn)動(dòng);曲線運(yùn)動(dòng)取極限可視為由一小段一小段的直線運(yùn)動(dòng)組成（極限思維）;直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)是高中物理中主要研究的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，也是構(gòu)成高考中對機(jī)械運(yùn)動(dòng)進(jìn)行重點(diǎn)考查的主要內(nèi)容。

綜上所述，本次教學(xué)活動(dòng)，首先，通過生活實(shí)例的觀察，物理模型的抽象，構(gòu)建物理觀念;其次，以科學(xué)的實(shí)驗(yàn)探究為基礎(chǔ)，在實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析過程中培養(yǎng)學(xué)生誠實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯烤窈涂茖W(xué)態(tài)度;而后結(jié)合實(shí)際時(shí)事背景對知識(shí)進(jìn)行應(yīng)用，使學(xué)生充分感受物理知識(shí)的重要性，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感;進(jìn)而在教學(xué)的過程中循序漸進(jìn)、水到渠成地提升了學(xué)生的知識(shí)遷移、歸納總結(jié)、極限思維、輻合型思維等科學(xué)思維。最終再發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)有效性的同時(shí)，使學(xué)生能夠掌握物理知識(shí)與規(guī)律，發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律之間存在著緊密的內(nèi)在聯(lián)系，理解物理知識(shí)對生活實(shí)踐、社會(huì)生產(chǎn)、科技發(fā)展的重要性，將物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落實(shí)到實(shí)踐。

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作者簡介：鄭雅梅，福建省福州市，福建省漳平第一中學(xué)。