巧設趣味探究培育核心素養

趙承忠

物理學科的核心素養是在認識客觀事物的本質屬性、內在規律和相互關系的過程中提出物理問題，形成猜想和假設，獲取和處理信息，基于事實證據和科學推理對不同觀點和結論提出質疑、批判，從而得出結論或合理解釋，使得物理概念和規律等在頭腦中得到提煉和升華的能力和品質。具體包括物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度與責任等。為培育學生的物理核心素養，筆者在教學中做了以下嘗試：

一、杠桿與摩擦力的模型建構

模型建構是基于生活情境進行抽象概括，從而獲得認知對象的一種定性或定量簡要描述的過程。作為一種重要的科學方法，它可以加深學生對相關概念的理解。

筆者在執教人教版《物理》九年級上冊《杠桿》一課時，借助拍攝到的生活情境：農宅主要在樓房旁臨時拉一個篷布，三方都找到了拉繩栓掛處，獨有鄰居屋角處要外撐固定最后一個棚角。如果在墻上鉆孔插桿會有傷墻體。到底該怎么辦呢？一個懂得力學原理的大叔順手取了一根帶拐角的棚架鋼管、一個樹兜，解決了這個難題。讓學生據此建構杠桿模型，進行受力分析。學生小組討論后，畫出模型圖（如圖1），并分析如下：樹兜夾在墻體與鋼管之間，在自身被擠壓的同時對桿產生一個垂直于鋼管向墻外的彈力F3。篷布一角對鋼管產生的拉力F1和系在窗戶上的繩對鋼管產生的拉力F2會形成一個斜向墻體的合力F12。F12、F3對于鋼管ABO形成一個桿桿平衡系統，即F12×lA=F3×lB。有趣的是當篷布所需的拉力F1增大時，由牛頓第一定律可知F1會隨之增大，F12相應增大，杠桿對樹兜的作用力F3增大，其反作用力F'3增大，再次維持桿桿系統的平衡。

二、重力和彈力的趣味探究

有探究才會有發現，物理學科的一個重要職能就是培養學生的探究意識。如何激發學生的探究意識呢？課堂語言創新是途徑之一，要求教師在提出問題和講述重要物理知識時，從內容和表現手法上做些文學和藝術化的處理。

筆者在執教人教版《物理》九年級上冊《重力》一課時，是這樣導入的：“同學們，你們喜歡吃蘋果嗎？是否聽過四個蘋果的故事？”學生一臉詫異，只聽說過三個蘋果的故事，怎么還有第四個蘋果呢？筆者解釋道，第一個蘋果砸著了夏娃，便有了人類（夏娃偷吃禁果）；第二個蘋果砸著了牛頓，發現了重力；第三個蘋果砸著了喬布斯，誕生了蘋果公司，推進了計算機與娛樂界的創新與跨越式發展。這第四個蘋果嘛？也許會砸著你！想被砸中嗎？那就需要有敢為人先、不斷探索的精神和持續思考的執著。詼諧的語言激發了學生的探究熱情。

又如，在執教《彈力》一課時，筆者用“哪里有壓迫，哪里就有反抗”類比，這樣既生動，又有利于學生明白壓力和彈力的關系、搞清彈力的方向。

課堂語言的創新可以凸顯相關物理概念的典型特征并激發學生的探究熱情。

三、眼睛和眼鏡的類比推理

類比推理又稱類比或類推，是根據兩個事物有部分屬性相同，而推出它們其他屬性也相同的推理。是科學研究中常用的方法之一，利于學生科學思維的形成。

筆者在執教人教版《物理》八年級上冊《眼睛與眼鏡》一課時，引導學生將眼睛與眼鏡類比，根據眼睛的成像原理推導出眼鏡的成像原理。眼睛的成像原理是：晶狀體和角膜共同作用相當于凸透鏡，它把來自物體的光會聚在視網膜上，形成物體的像。視網膜上視神經細胞受到光的刺激，把這個信號傳給大腦，我們就看到了物體。眼睛會出現近視和遠視等眼科問題。其中，近視的成因是晶狀體太厚，折光能力強，使得成像在視網膜前；遠視的成因是晶狀體太薄，折光能力弱，使得成像在視網膜后。為矯正此類眼疾，眼科專家特地發明了近視眼鏡和遠視眼睛。近視眼鏡是一個凹透鏡，它將來自物體的平行光進行適度擴散，再經過已經變厚，折光能力較強的晶狀體，使得物體剛好成像于視網膜上。而遠視眼鏡是一個凸透鏡，它先將來自物體的平行光進行適度會聚，再經過已經變薄，折光能力較弱的晶狀體，使得物體的成像也能剛好落于視網膜上。根據眼睛的成像原理進行合理類推，使得學生對近視眼鏡和遠視眼鏡的鏡面類型和成像原理有了清晰的認知。

（作者單位：宜都市教研室）

責任編輯 孫愛蓉