以核心素養為導向優化物理教學設計策略

惲 明

（江蘇省常州市西夏墅中學，江蘇 常州）

《普通高中物理課程標準》在“相互作用與運動定律”中提出：“要通過物理實驗，讓學生探究物體運動的加速度、物體受力、物體質量等關系，理解牛頓運動定律，并運用牛頓定律來解釋生活現象，認識失重、超重等。”物理核心素養是物理教學中幫助學生內化必備品格和關鍵能力的重要目標，以人教版高中物理“牛頓第一定律”教學為例，探析其教學設計策略。

一、從教材研讀中確立核心素養目標

“牛頓第一定律”是探析運動與力的關系的重要科學知識，在提升學生物理核心素養教學設計中，需要挖掘教材內容，確立教學目標。在物理觀念上，需要讓學生認識“物質”“運動”“能量”等概念。在科學思維方面，需要融入“斜面實驗演示”，讓學生從觀察中認識科學事實和邏輯推理；在科學探究方面，結合實驗史料以及“斜面實驗”，探析牛頓第一定律的發現過程；在科學態度與責任方面，學習亞里士多德的科學貢獻，體會伽利略的質疑精神，并從冰壺運動、汽車碰撞等現象中培養學生的科學態度與責任感。

二、挖掘教材內容，構建學生物理觀念

在物理觀念的滲透中，如“慣性”的理解，其作為牛頓第一定律的重要內容，讓學生從“慣性”問題中分析慣性現象，了解生活實例，并體驗慣性的發生。如在乘坐汽車中突然啟動、剎車、左轉彎、右轉彎等過程中我們的身體表現，并說明原因。同樣，對“慣性”的理解，既然一切物體都有慣性，那么慣性的大小與哪些因素有關？我們可以引入分組討論，通過人推自行車、人推汽車等分析，來了解“慣性”與“物體質量”的關系。接著，對“牛頓第一定律”的理解，該節是教學的重點，也是難點。高中生的邏輯思維力相對不足，對“一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態”的理解，我們從定律內容進行剖析，所謂的“一切”指所有的事物；所謂“總”暗示了固有屬性；所謂“或”，表明靜止或勻速直線兩種狀態。然后，對于前半句之意，意在表明“一切物體都具有靜止或勻速直線運動的慣性”；對于后半句，則意在說明“外力作用來改變其原來狀態。當外力的合力為零，則運動狀態不變，否則將改變狀態”。由此，從牛頓第一定律所包含的物理觀念來看，主要有“力”和“慣性”兩個概念。最后，通過觀看和分析冰壺運動，當阻力很小時，冰壺可以保持較長運動時間，且速度、方向不變，逐漸將物理觀念內化到學生的思維中。

三、注重知識重演，讓學生從中體會科學思維方法

培養高中生的核心素養，不能僅限于對物理知識的識記，更要讓學生自己去重演物理現象，去發現物理規律，去建構科學思維與方法。在牛頓第一定律學習中，對于“理想的實驗”僅為理論分析提供便利，我們可以自制斜面實驗，讓學生從演示中感受、分析、體驗科學推理過程。如我們將生活中窗簾軌道作為實驗材料，利用鋼絲進行兩頭連接完成不同斜面高度的“弓”形結構，可以從中對比不同斜面下的運動狀態。利用電池，分別包裹毛巾和白紙，使得電池表面粗糙程度不同，來觀察不同摩擦力下的運動差異。分別挑選學生進行斜面實驗，當斜面傾角變化時，觀察不同電池從同一斜面釋放后的運動狀態。發現阻力越小，物體上升的高度越接近起始高度；如果斜面沒有摩擦力，則將回到等高線位置；當斜面高度降低時，觀察運動距離，發現斜面越高運動距離越遠，如果沒有摩擦力，則電池將一直運動下去。最后，我們在自制實驗中，重點演示不同高度、不同摩擦力作用下的運動狀態變化，探析影響運動的因素，并結合學生分組討論，滲透實驗設計思路：觀察現象，假設猜想，邏輯推理，得出結論，讓學生從中感受物理實驗的科學思維與方法。

四、動手實驗，讓學生體驗物理科學探究精神

在高中物理教學設計中，實驗部分不可省，而且應該挖掘實驗內涵，特別是在培養學生科學探究精神上，借助于物理實驗，激發學生的科學思維，展現科學魅力，讓學生從實驗親歷中調動學習熱情，感受物理知識與規律。如引入“抽紙”實驗，分別將鐵條、粉筆放置在紙條上，讓學生快速抽出紙條，觀察鐵條和粉筆的狀態。該實驗可以在課前進行設計，讓學生從感性了解物理現象，為后續教學奠定基礎。課堂實驗要有新意，如在前述自制斜面實驗中，生活化取材，真實性再現，讓學生便于觀察、動手體驗和探究，整個實驗內容簡單、便于操作，效果明顯。在課尾實驗要有對比、有深意。在本節教學的最后，我們引入“撕紙”游戲，將一塊紙用剪刀剪成三段，每段都預留一小部分未剪斷。用手快速撕兩邊，會斷成幾截？為什么？通過學生動手實驗，如果在中間紙塊上夾上鑷子，再快速撕兩邊，結果又如何？讓學生從對比分析中感受慣性，理解慣性與質量的關系。

總之，在高中物理課堂設計上，以核心素養為導向，積極主動融入物理觀念、科學思維、科學精神與責任感等品質，讓學生從動手實踐、觀察分析中走進物理，“學中做”“做中學”，突破教學難點，構建核心素養。