基于核心素養導向的高中物理教學設計初探
——以“牛頓第三定律”為例

宋淑飛

（溫州市龍灣中學，浙江 溫州）

“核心素養”無疑是當前教育界熱議和研究的主要內容之一。構建各學科核心素養框架，建立各學科、各級學生發展核心素養體系已成為課程改革的基本要求，也是我國提升教育水平、適應世界教育改革發展趨勢、落實立德樹人根本任務的一項重要舉措。

高中物理課程作為高中自然科學領域的一門基礎課程，擔負著進一步提升學生的物理核心素養、為學生的終身發展打下基礎、為人類科學事業的傳承和發展作貢獻的歷史使命。物理核心素養是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，是學生通過物理學習內化的帶有物理學科特性的品質，是學生物理核心素養的關鍵成分，主要由物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度與責任四個方面的要素構成。

本文以人教版必修1“牛頓第三定律”為例，按照物理核心素養的要求，探索基于核心素養導向的高中物理教學設計。

一、基于物理核心素養進行教學內容分析，明確教學目標

物理學科的核心素養包括物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度與責任四個要素，在確定課題后，首先根據教學內容，具體分析該課題在發展學生物理觀念、科學思維能力和實驗探究能力方面的價值，分析該課題與學生生活、科技發展、社會進步等有哪些聯系，蘊含哪些科學本質、STSE的教育因素等，進而確定教學目標。

“牛頓第三定律”這節課在力是物體間的相互的作用基礎上，明確了作用力和反作用力的概念，通過實驗探究總結出牛頓第三定律，進而分析了物體受力分析時應注意的問題。牛頓第三定律不僅揭示了兩個物體間相互作用的規律，而且為解決物理問題、轉換研究對象提供了理論基礎，拓寬了牛頓第二定律的適用范圍。通過讓學生經歷牛頓第三定律的探索和驗證過程，有助于豐富學生的物理活動經驗，培養思維能力；通過對演示實驗和生活實例的分析，可以使學生形成經典物理的物質觀、運動觀、相互作用觀等，并能用其解釋自然現象和解決實際問題。

表1 “牛頓第三定律”教學目標

二、基于物理核心素養進行學情分析，確定教學重難點

明確教學目標后，針對課題分析學生現有的物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度與責任等物理核心素養要素的發展水平，分析學生現有水平發展與課程標準要求水平間的差距，學生思維和能力的發展障礙等。

以“牛頓第三定律”為例，本節內容學生有良好的知識基礎，初中階段就學過力的概念，已有“力是物體間的相互作用”的認識，知道二力平衡的知識，加上必修1部分知識的學習，對牛頓第三定律涉及的現象有著一定的理解和生活體驗，故他們對定律的認識既熟悉而又較片面，這就需要深入理解規律來彌補已有知識在處理相關問題時的缺陷。

按以往的教學經驗，學生經過牛頓第三定律的學習后，在物體受力分析的問題上，區分平衡力跟作用力與反作用力上仍然會犯很多錯誤。究其原因，一般是受力分析時研究對象混亂，力的分析混亂，導致求合力以及牛頓第二定律的表述上錯誤頻出。在根本上，就是沒有明確掌握牛頓第三定律和二力平衡的異同點。

表2 “牛頓第三定律”教學重難點

三、基于學生物理核心素養的培養,設計教學過程

核心素養要求學生獲得概念建立的體驗，經歷基于實驗事實建構理想模型的抽象概括過程，養成基于事實的分析綜合、推理論證的科學推理習慣，形成對不同觀點和結論提出質疑、批判、檢驗和修正的能力與品質，在活動探究中養成科學的態度與責任。

基于學生物理核心素養的培養，在設計教學過程時應注重以下幾點：

一是創設合理的物理情境，促進學生形成物理觀念。物理教學中，恰當的問題情境能夠拉近學生和知識的距離，也是聯系學生和物理觀念的橋梁。為此，情境要真實、生動，適合學生，注意聯系生活實際。在教學過程中，要注意引導學生觀察和思考的順序，循序漸進，邏輯清晰合理。

二是關注物理思想方法，促進學生形成科學的思維素養。物理學本身就是一門具有方法論的科學，在物理教學中，引導學生經歷、體驗物理科學方法，是促進學生形成科學思維素養的重要途徑。

三是加強物理實驗教學，培養學生實驗探究素養。物理是一門實驗學科，物理實驗是學生學習物理知識、理解物理概念、掌握物理規律的重要途徑和手段，也是培養學生實驗探究素養的重要途徑。

四是內化物理學科知識，培養學生科學態度與責任。在教學中，要注意梳理知識的創建過程，培養團結合作、實事求是的科學精神；培養保護環境、節約資源的意識，使學生認識到知識對于個人和社會的價值，促進可持續發展的責任感的形成。

下面以《牛頓第三定律》這節課為例，設計了具體的教學過程、教學任務，創設物理情境，也提出了一些教學建議，僅供參考。

表3 “牛頓第三定律”教學過程

四、基于學生物理核心素養的掌握，反思教學設計

在物理教學設計中，創設恰當的問題情境，設計合理的物理實驗，激發學生探索興趣，是促進學生形成正確物理觀念、科學思維的重要途徑。再以問題為中心，引導學生自主實驗探索，使學生積極參與建立物理規律的全過程，加深理解認識，體驗到發現的成功和快樂，培養科學的態度與責任。再用定理、定律來解釋生產生活現象和解決實際問題，學以致用。還可以發現學生對教學內容的理解和運用中存在的問題，進而反思教學設計中還需要改進的地方，優化教學設計。

牛頓第三定律是反映物體間相互作用的規律，而掌握規律的最好辦法是在實驗中探索。因此在教學設計時，通過實驗的引入，觀察分析，逐一突破作用力和反作用力的關系的難點，重視學生探究過程，注重學生體驗遙控車的實驗設計、小磁針的運用、傳感器視頻等，手段多樣，實驗效果明顯，學生興趣濃厚。每一個教學環節學生都充分參與，情景與問題設計與學習任務關系緊密，邏輯關系清晰連貫。通過創設情境，激發學生的學習興趣，激活學生已有的生活經驗；通過學生主體探究實驗以及視頻展示分析牛頓第三定律的案例，讓學生在觀察和體驗中，由淺入深、由定性到定量，最后從比較的角度進行分層探索。當學生對基本知識掌握之后，引入具體事例檢測學生的學習效果。

核心素養的提出正在改變物理教學的現狀，基于核心素養培養的教學方法、方式、設計正在發生變化，教師將學生核心素養的培養貫穿于整個教學過程，將物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度與責任落實到具體的教學環節中，努力培養學生適應未來社會發展需要的學科關鍵能力和必備品格。