基于核心素養(yǎng)導向的高中物理教學研究
——以“超重和失重”為例

呂有功

(江蘇省沙溪高級中學,江蘇 蘇州 215400)

核心素養(yǎng)是提升個人能力和適應社會發(fā)展所必需的品質.基于核心素養(yǎng)的教學活動是未來教育發(fā)展的重要方向,同時也滿足國家培育人才的實際需求.作為高中階段的重要學科之一,高中物理能夠為學生準確呈現(xiàn)科學探究過程,培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新意識, 可以有效保障學生未來發(fā)展[1].

1 觀察現(xiàn)象,提出探究問題

物理現(xiàn)象不僅存在于課堂教學,在現(xiàn)實生活中也非常常見.例如,“超重和失重”現(xiàn)象在電梯運行中時刻存在.教師可以將此作為課堂講解素材,讓學生感到親切,并培養(yǎng)他們精益求精和求真務實的科學態(tài)度,進而發(fā)展他們的科學探究精神.為了進一步深入探索和加深學生對“超重和失重”知識的理解,教師可以設置以下實驗場景:在電梯中放置電子秤,觀察電梯上升和下降時電子秤的示數(shù)變化.為方便展示,實驗過程以視頻形式呈現(xiàn).接著,教師提出問題:“在電梯上升時,電子秤顯示的示數(shù)是什么?何謂失重與超重?在失重與超重環(huán)境中的變化是什么力?”學生思考這些問題,將所學到的物理知識應用于實驗分析,從而幫助他們輕松理解物體在超重或失重情況下重力不會發(fā)生變化的理論.

2 構建情境,鍛煉科學思維

學生對物理學科的學習興趣直接影響到學科思維的發(fā)展.因此,提高學生的思維的首要之務是激發(fā)他們的學習興趣,從而調動他們的學習積極性.為此,高中物理教師在開展課堂教學時需以合理的方式增添趣味性.例如,構建生活化的思維情境,將學生日常生活中的常見物理現(xiàn)象引進教學,或基于生活現(xiàn)象建立物理學習模型.這樣可以幫助學生輕松理解物理知識,并基于生活經(jīng)驗產(chǎn)生更深刻的學習印象.

例如在教學“超重和失重”時,教師可以通過視頻將電梯常見的超重現(xiàn)象引入教學.視頻中,一個彈簧秤被放置在電梯底部,當電梯靜止和升降時,彈簧秤的讀數(shù)也發(fā)生了變化.在與學生共同觀看視頻時,教師可以引導學生思考如下問題:“在電梯運動過程中,彈簧秤的讀數(shù)是如何產(chǎn)生的?其中蘊含了哪些物理量?彈簧秤讀數(shù)的不斷變化說明了什么問題?”基于現(xiàn)實生活的常見現(xiàn)象不僅可以為教師導入新課提供便利,而且可以使學生對超重與失重產(chǎn)生感性認知,從而達到激發(fā)學生科學思維的目的.

3 巧用物理史,拓展學生視野

物理學的發(fā)展史充滿著戲劇性,同時也有許多有趣的科學實驗.因此,將課堂上的科學實驗與教學知識相結合,既能增加課堂教學的趣味性,激發(fā)學生的學習興趣,又能培養(yǎng)學生求真務實、積極探索的科學精神.例如,在講解物理界伽利略、牛頓等名人的事跡和觀點時,教師可以引入相關實驗并與學生一起探討,以鼓勵學生勇于面對困難和挑戰(zhàn),培養(yǎng)其對科學的探索精神.此外,教師還可以結合學生的興趣來適當延伸物理教學的內(nèi)容.例如,講述伽利略因宣傳哥白尼日心說而被終身監(jiān)禁的故事,讓學生感受到物理學家不畏艱險的高尚品質和獻身于科學的精神,從而堅定學生追求物理的信念.同樣地,在講解“超重和失重”現(xiàn)象時,教師也可以引入相關的物理學史故事,如笛卡爾在研究力與運動方面的成果,以開拓學生的視野并促進他們真正熱愛物理這門課程.

4 借助實驗活動,促進自主探究

實驗是有效培養(yǎng)學生物理思維的方式,因此教師應充分考慮學生學情和物理教學內(nèi)容來設置實驗活動.為了給予學生實踐探索物理知識的機會,教師需彰顯學生在實驗教學中的主體地位,深化學生對物理知識的了解.此外,實驗教學也需符合學生興趣以激發(fā)其參與實驗的積極性.為此,教師需在實驗類型方面多下功夫,組織學生開展模擬、探究類實驗,發(fā)展學生的科學思維.例如,在教學“超重和失重”時,教師可通過設置探究性的實驗給學生的實驗探究過程提供有效指引,教師可在實驗開始前提出問題引導學生思考.隨后的實驗過程中,教師可結合填空的形式設計實驗方案,要求學生遵循操作步驟進行觀察并做好記錄工作.觀察彈簧秤示數(shù)的過程包括觀察彈簧秤在靜止、減速上升以及加速上升狀態(tài)下的示數(shù)變化;觀察其在減速下降與加速下降時的示數(shù)變化.最后,經(jīng)由對實驗現(xiàn)象的觀察,教師再組織學生對實驗現(xiàn)象展開探討,幫助學生掌握超重與失重的本質.

合理的實驗方案設計不僅能彌補理論教學的不足,還能改變學生被動接受物理知識的狀態(tài).同時,由于實驗相關結論是經(jīng)過學生親自動手實踐得出,因此能夠有效激發(fā)學生的學習主動性,并發(fā)展學生的動手實踐意識和能力.更重要的是,實驗過程還聯(lián)系了學生此前所學的牛頓運動定律,通過聯(lián)系舊知識,學生的科學思維發(fā)展過程也將更具系統(tǒng)性,這對學生科學思維的全面發(fā)展也有很大幫助.

新課程改革標準要求學生具備準確表達自身觀點的能力.然而,高中物理教師在教學時雖然面向全體學生傳授相同的物理知識,但由于不同學生的理解能力不一致,因此針對同一物理現(xiàn)象也可能得出截然不同的觀點或產(chǎn)生多個觀點的情況.面對這種情況,學生應該堅持自己的結論還是接受他人的觀點呢?這需要教師的合理引導來發(fā)展學生的辨別能力.同時,為了發(fā)展學生的探究精神,教師還可以組織學生以分組討論的方式對物理教學相關內(nèi)容展開探討,并通過總結歸納的方式促進學生物理探究能力的有效發(fā)展.

5 強調物理理論,發(fā)展物理素養(yǎng)

高中物理教師在課堂教學中設置邏輯遞進性的題目,不僅能加深學生對超重和失重本質的理解,還能發(fā)展學生的觀察、分析和總結能力.同時,引導學生利用牛頓運動定律解決現(xiàn)實生活中的具體問題,也能有效提高學生的物理素養(yǎng),為他們的后續(xù)學習打下堅實基礎.

案例:設置問題,引導學生判斷觀察到的物理現(xiàn)象.

題目1:“物體向上為超重,物體向下為失重”的說法是否正確;

題目2:結合牛頓第二與第三定律,分析物體做向上勻速運動時的拉力情況;

題目3:如果物體在自由落體運動中,則其拉力是多少?

通過引導學生學會知識遷移,以升華學生情感為目標.例如,結果外推,認知完全失重現(xiàn)象.

教師:根據(jù)失重現(xiàn)象和F=mg-ma公式,我們可以得出F會隨著加速度的增大而逐步減小.那么當F=0時,物體的加速度是多少?

學生:物體的加速度等于重力加速度g.

教師:如果一個物體以等于g大小的加速度進行垂直下落運動,且沒有彈力作用于支持物和懸掛物,那么這種現(xiàn)象被稱為完全失重.

教師:完全失重是指物體不受重力作用嗎?

學生:不是,是受到的支持力或壓力為0.

評析:圍繞失重現(xiàn)象的原因進行外推,可以利用學生所學的數(shù)學知識來探究在物體向下運動時,其加速度會逐漸增大,F也會不斷減小;當物體向下運動的加速度大小等于g時,便處于完全失重狀態(tài).這樣一來,既能減輕學生的知識理解難度,又能發(fā)展學生的創(chuàng)新應用能力.

6 強化課堂總結,全面梳理知識

許多高中教師在開展物理教學后,很少對課堂教學過程進行總結.這導致他們無法全面掌握學生的學習狀況,同時也限制了學生科學思維的發(fā)展.對此,教師需積極總結課堂教學過程,再結合思維導入、知識樹等方式來幫助學生對所學的物理知識加以整合,以此才能幫助學生形成完善的知識鏈,繼而發(fā)展學生的物理核心素養(yǎng)[2].在教授“超重和失重”這一主題時,教師可以利用表1來幫助學生全面梳理本節(jié)的知識點.

表1 “超重和失重”相關知識

當學生完成章節(jié)知識梳理后,為了更好地培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng),教師可以為學生布置一個課后小實驗來拓展課堂教學的內(nèi)容.例如,在一次性水杯的側面打孔,將水裝入紙杯后再將紙杯拋向空中,觀察水是否會從水杯側面的小孔處流出.通過這個有趣的實驗,教師可以激發(fā)學生的探索興趣,并幫助他們總結其中包含的物理知識.

總之,高中物理教學需要運用多種教學方式來激活學生的思維并拓展他們的知識面.同時,無論課堂還是實驗教學,教師都應該讓學生在學習中扮演主體角色,這樣才能激發(fā)學生的學習興趣,并為發(fā)展學生的物理學科核心素養(yǎng)打下堅實的基礎.