基于物理核心素養的教學設計

孔啟宏　梁旭

摘要：從任務分解、教學活動、教學建議三方面，以“牛頓第一運動定律”為例，具體闡述如何以教學內容為載體，以情景提問為引導，以探究活動為主體，達成核心素養目標的過程.

關鍵詞：核心素養；教學設計；牛頓第一運動定律；應用

作者簡介：孔啟宏（1980-），男，浙江長興人，本科，中學高級教師，研究方向：高中物理學科教學.

梁旭（1962-），男，浙江上虞人，本科，中學特級教師，浙江省高中物理教研員，研究方向：中學物理教學目標、方法和策略.

1任務分解

任務1：經歷力與運動關系的探究過程.

任務2：理解牛頓第一運動定律.

任務3：牛頓第一定律和慣性的應用.

任務4：探究影響慣性大小的因素.

2教學活動

任務1：經歷力與運動關系的探究過程.

問題情景：如圖1、圖2所示，問題見表1所示.

3如圖2，小球多次從同一位置釋放，小球能到達的位置與釋放位置的高度關系怎樣？如果沒有摩擦和空氣阻力，小球能夠到達的位置有什么特點？

4如圖2，如果沒有摩擦和空氣阻力，將右邊的斜面變成水平，小球將如何運動？會用伽利略理想實驗的方法分析運動與力的關系.能觀察分析伽利略實驗中小球低于釋放高度的原因并提出證實方案

5為什么亞里士多德對力與運動的關系的認識，長時間被認為是正確的？他獲得結論的方法是怎樣的？伽利略又是通過怎樣的方法來獲得結論？認識到僅依靠觀察得到的結論未必正確，須在觀察的基礎上進行實驗、分析、推理、論證才能獲得對本質的認識

6物體的運動狀態可以用哪個物理量來描述？你能否將伽利略的表述概括為對運動和力關系的一般認識？會從伽利略對運動和力關系的表述逐步概括成牛頓第一定律的表述

教學建議：

（1）思維引導建議：由于學生在初中已經學習了牛頓第一運動定律，對問題1，學生可能回答正確的結論，此時教師可引導學生回憶亞里士多德曾得到怎樣的結論，同時指出亞里士多德產生的錯誤并不是他個人的原因，反映了當時人們對物體的相互作用——力還缺乏深刻的認識.對問題2，伽利略認為亞里士多德的錯誤原因是沒有認識到摩擦力的存在，學生因為已經有各種力的概念，能夠對生活中的事例進行清晰的運動和力的分析，可以讓學生舉例說明.問題3和4的推理過程對于學生不是難點，但需要體驗.問題5，通過學生思考，認識到科學研究的方法對于獲得正確結論的重要性，問題6，從力和運動的角度，從具體情境到一般表述，引導學生進行更加本質的概括，通過這一概括過程，認識不同科學家對物理研究作出的貢獻.

（2）實驗探究建議：①演示實驗不一定要選杯子，用粉筆盒等身邊的東西也可以；②演示斜面實驗，應選用小鋼球，斜面可用PVC材料，比較光滑一些或者用鋼卷尺做斜面，方便調節角度.

（3）教學活動建議：問題1至4學生獨立回答；問題5、6在學生思考的基礎上，展示自己的想法，同學與教師補充、完善.

任務2：理解牛頓第一定律.

問題情景：如圖3、圖4、圖5所示，問題見表2所示.

教學建議：

（1）思維引導建議：由于初中就已涉及到固液氣三態的慣性，所以對學生回答的要求不能僅停留在“因為慣性”，需要細化分析、推理過程，注重對學生科學思維能力的培養.例如圖5，學生有可能認為人受到了向前的慣性，所以前傾，我們需要盡可能暴露出學生原有概念的問題，從而示范應用物理規律的科學思維過程，分析開始時人的運動、剎車后車廂的運動和根據牛頓第一定律推理得到剎車過程中人相對車廂的運動，解釋現象，進而提升學生的科學思維.

（2）教學活動建議：讓學生回答，在學生回答的基礎上，進一步規范學生的思維過程和語言表述.

任務4：探究影響慣性大小的因素.

問題情景：如圖8、圖9、圖10、圖11所示，問題見表4.

6圖11為氣墊導軌、光電門裝置，可快速測出滑塊上遮光條通過光電門的擋光時間進行測速，同時測量滑塊經過兩個光電門的時間間隔.“運動狀態改變的難易程度”的表達式是什么？

7如何完成不同速度下的“運動狀態改變的難易程度”的測量？能夠對影響慣性大小的因素提出猜想，設計實驗方案或尋找例子對因素進行分析、判斷

教學建議：

（1）思維引導建議：學生可能會受初中慣性章節后的“制動距離”的影響，已經形成了“速度大慣性大”的錯誤概念.而此處的探究正好讓學生體會要得到一個實際問題的結論需要經歷：物理語言描述（概念界定）、模型建立、實驗設計和方案實施的過程，有利于學生的科學思維和探究能力的提升.

（2）教學活動建議：問題1、2、3可以由學生自主解答；問題3、4可以在獨立思考的基礎上討論，教師引導與點撥；問題5、問題6、問題7可按照學生的程度確定老師引導和學生獨立思考的比例.