物理核心素養(yǎng)視域下“牛頓第二定律”教學(xué)設(shè)計(jì)

林志強(qiáng)

摘 要：培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)是社會(huì)發(fā)展的迫切要求，本文以牛頓第二定律的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，闡述如何改善物理教學(xué)，提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，希望能對(duì)一線教師在實(shí)際教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)有所幫助。

關(guān)鍵詞：牛頓第二定律;物理核心素養(yǎng);教學(xué)設(shè)計(jì)

一、物理課堂的教學(xué)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的物理教學(xué)，教師枯燥的傳授課本知識(shí)，大搞題海戰(zhàn)術(shù)，學(xué)生被動(dòng)的接受知識(shí)，缺乏探索的欲望，課堂活躍度不足，師生之間缺乏有效的互動(dòng)，那么即使是精心準(zhǔn)備的教學(xué)也無(wú)法取得理想的效果。物理學(xué)科一直都是很多學(xué)生的薄弱科目，枯燥的教學(xué)，抽象的理論，極易讓學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒。所以讓物理教學(xué)走近學(xué)生，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中提升物理的核心素養(yǎng)，成了擺在廣大物理教師面前的難題。

二、培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的重要性

物理學(xué)習(xí)不能局限于讓學(xué)生被動(dòng)的接受知識(shí)，而是要鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)知識(shí)、探究知識(shí)、思考問(wèn)題。2016年我國(guó)提出的物理核心素養(yǎng)包括以下四點(diǎn)內(nèi)容：物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。核心素養(yǎng)本質(zhì)上是對(duì)應(yīng)教學(xué)三維目標(biāo)。合理的教學(xué)設(shè)計(jì)要培養(yǎng)學(xué)生探究精神，讓學(xué)生積極探究更多新的物理學(xué)知識(shí)，并用物理學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。教師引導(dǎo)學(xué)生掌握知識(shí)，提升個(gè)人綜合能力的同時(shí)，還要全方位培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)品德，提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。

三、物理核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)

1、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維，靈活應(yīng)用課堂實(shí)驗(yàn)

學(xué)生客觀的看待問(wèn)題，驗(yàn)證問(wèn)題的真實(shí)性需要科學(xué)思維。教師教學(xué)過(guò)程中物理公式還應(yīng)該采用直觀的教學(xué)，科魯版牛頓第二定律的公式推導(dǎo)，教師可先簡(jiǎn)單溫習(xí)舊知識(shí)例如：第二章運(yùn)動(dòng)描述中第三節(jié)的速度與加速度，以及第五章中力的分解等相關(guān)知識(shí)，讓學(xué)生做好新舊知識(shí)的銜接。然后實(shí)驗(yàn)開始時(shí)讓學(xué)生組成4人小組做傳統(tǒng)的“小車實(shí)驗(yàn)”，教師引導(dǎo)學(xué)生利用木條搭設(shè)一個(gè)可調(diào)節(jié)的簡(jiǎn)易長(zhǎng)斜面，把小車放在斜角傾斜的上方后，準(zhǔn)備好計(jì)時(shí)器和米尺。準(zhǔn)備完成后，分步完成實(shí)驗(yàn)第一步：A同學(xué)讓小車在靜止?fàn)顟B(tài)下從上端A點(diǎn)滑落至底端B點(diǎn)，然后B同學(xué)記錄所用時(shí)間。第二步：讓C同學(xué)測(cè)量移動(dòng)距離s并算出小車的加速度a。第三步：最后讓D同學(xué)設(shè)小車質(zhì)量為mg，然后測(cè)量斜面垂直高度，最后設(shè)合外力為F=mgh/s，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生在傾斜的滑板上靈活的使用正交分解法來(lái)分析合外力。教授正交分解時(shí)應(yīng)提醒學(xué)生要確定好斜板的直角坐標(biāo)系，再把豎向的力設(shè)Fy，水平方向的力設(shè)為Fx，這種方法求共點(diǎn)力非常簡(jiǎn)便。三步驟準(zhǔn)備好后只需要調(diào)整斜面傾斜角度就能得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由此驗(yàn)證“質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度和合外力是否成正比”。這樣的實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易懂，通過(guò)學(xué)生的合作、探究，讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)變量規(guī)律，一定程度上提升物理學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的物理邏輯思維和科學(xué)探究精神。實(shí)驗(yàn)之后，教師把推導(dǎo)步驟及推導(dǎo)方式用幻燈片演示，可用動(dòng)畫圖像演示公式F=ma變量關(guān)系。

2、鼓勵(lì)學(xué)生科學(xué)探究，掌握物理公式變式

“小推車”這種傳統(tǒng)簡(jiǎn)易的實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)過(guò)于單一，教師還可以在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行改善，比如在光滑的水平板上，放置具有一定摩擦力的長(zhǎng)布條，在控制其他變量不變情況下，記錄小車的速度，再對(duì)比光滑面的數(shù)據(jù)，觀察合外力因受到摩擦力而產(chǎn)生變化后是否會(huì)對(duì)小車的速度產(chǎn)生影響。教師用實(shí)驗(yàn)方法讓學(xué)生推導(dǎo)出公式變式。通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生掌握牛頓第二定律基本公式和公式變式，能舉一反三，靈活解題，還有助于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維和解決生活實(shí)際問(wèn)題的能力。

教師在講解科魯版高中物理必修一118頁(yè)中的例題“求列車從啟動(dòng)到達(dá)最大運(yùn)行速度需要多少時(shí)間”時(shí)，指導(dǎo)學(xué)生先思考，是否存在阻力導(dǎo)致合外力產(chǎn)生變化，再把題目中存在的摩擦力進(jìn)行方向分析，簡(jiǎn)單的畫出摩擦力方向，通過(guò)和牛頓第二定律公式結(jié)合應(yīng)用求得F-f=ma，再由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式V-V0=at，最后求的所需要的時(shí)間t。教師在教授課本中例題的教學(xué)一定要循序漸進(jìn)，因?yàn)閷W(xué)生在初次接觸新知識(shí)時(shí)，對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容還不夠熟悉，教師每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，每個(gè)公式都要在課堂上剖析出來(lái)，只有多次的解讀，才能讓學(xué)生在解題過(guò)程中加深理解掌握牛頓第二定律的知識(shí)。

3、從生活觀念入手，養(yǎng)成問(wèn)題推理意識(shí)

物理教學(xué)還應(yīng)走出課堂，要讓學(xué)生在生活中進(jìn)行物理推理?？启敯娓咧形锢肀匦抟恢信ｎD第二定律“實(shí)驗(yàn)與探究”課本實(shí)例是煤礦車，教師可將加速度、力和質(zhì)量的關(guān)系用生活中的事例進(jìn)行闡述，例如：學(xué)校公園推垃圾車的清潔工，在垃圾車裝滿垃圾和空車兩種情況下，用相同的外力推車是否會(huì)影響垃圾車的推動(dòng)速度。以及在裝滿垃圾的情況下，學(xué)生和清潔工分別推垃圾車，在外力不同的情況下速度是否有區(qū)別。這樣的實(shí)景教學(xué)讓學(xué)生感受生活中處處有物理，結(jié)合實(shí)際生活應(yīng)用更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)樂(lè)趣，幫助學(xué)生形成問(wèn)題推理的意識(shí)，以及培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

4、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任

通過(guò)物理教學(xué)不僅讓學(xué)生掌握物理知識(shí)，發(fā)展科學(xué)能力，還要讓學(xué)生通過(guò)物理學(xué)習(xí)養(yǎng)成了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和高度的社會(huì)責(zé)任感，如：科魯版高中物理必修一P121作業(yè)中的題目3，要求結(jié)合牛頓第二定律，以我國(guó)自行研制的“長(zhǎng)征二號(hào)乙”捆綁式火箭升天為題，根據(jù)題目數(shù)據(jù)計(jì)算出火箭起飛的加速度。這種與我國(guó)科研相關(guān)的綜合題型，不僅讓學(xué)生在讀題過(guò)程中科普了火箭長(zhǎng)度、直徑以及每個(gè)推進(jìn)器的規(guī)格，還能激發(fā)學(xué)生探究精神和為國(guó)家的強(qiáng)大而讀書的社會(huì)責(zé)任意識(shí)。筆者建議教師在課程結(jié)束后布置的作業(yè)，可以多以此類綜合題型為主，為提升我國(guó)公民的整體科學(xué)素養(yǎng)和培養(yǎng)高素質(zhì)的科研儲(chǔ)備人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]龐茜.基于核心素養(yǎng)下高中物理教學(xué)實(shí)踐研究，2017.5

[2]趙志成.培養(yǎng)高中學(xué)生物理核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)研究，2018.4

[3]鄭丹.高中物理牛頓運(yùn)動(dòng)定律教學(xué)研究[D].華中師范大學(xué)：2010.

[4]邢紅軍胡揚(yáng)洋.高中牛頓第二定律的高端備課[J].湖南中學(xué)物理，2016