物理學科核心素養培養對策探微

◇ 河南 馮琳琳 謝西京 黃 濤

在高中物理教學過程中，教師就題論題，會導致學生對問題的理解過于膚淺.如果問題的情境稍有變化，學生由于思維淺層化，會難以變通而不知所措.鑒于此，教師在教學過程中要將對學生核心素養的培養作為導向，選擇聯系實際、有層次、有深度的高考題，活化學生思維，重視探究過程，從而促進學生物理學科核心素養的提升.

1 培養學生科學探究素養

例1某同學設計一個發電測速裝置，圖1為工作原理示意圖.一個半徑為R=0.1 m 的圓形金屬導軌固定在豎直平面上，一根長為R 的金屬棒OA，A端與導軌接觸良好，O 端固定在圓心處的轉軸上.轉軸的左端有一個半徑為r=R／3的圓盤，圓盤和金屬棒能隨轉軸一起轉動.圓盤上繞有不可伸長的細線，下端掛著一個質量為m=0.5kg的鋁塊.在金屬導軌區域內存在垂直于導軌平面向右的勻強磁場，磁感應強度B=0.5T.a 點和導軌相互連接，b 點利用電刷和O 端相互連接，測量a、b 兩點之間的電勢差U 能夠計算鋁塊速度.鋁塊靜止釋放，下落h=0.3 m，測得U=0.15V（細線與圓盤之間沒有滑動，金屬棒、導線、導軌及電刷的電阻均不計，重力加速度g 取10m·s-2），求此時鋁塊的速度大小.

分析在解答此題時，要考慮金屬棒OA 轉動切割磁感線所產生的電動勢的計算方法，明確金屬棒A端轉動線速度和物體m 下落速度之間的關系.

圖1

由同軸轉動物體角速度相等和v=rω 可知，只要得到金屬棒A 端轉動的線速度，就能得到物體m 下落的速度.

2 發展學生的科學論證能力

例2某個學生使用以下方法研究機械能是否守恒：在紙帶上選擇多個計數點，計算到起始點O 的距離h 和相應計數點對應的重物速度v，描繪v2-h 的圖象.進行以下判斷：如果圖象為一條過原點直線，那么重物下落過程中的機械能守恒，請分析該學生的判斷依據是否正確.

分析該學生的判斷依據不正確，在重物下落h的過程中，如果阻力f 恒定，由0，得到v2=2（g-f／m）h.也就是說v2-h 圖象是過原點的直線，要想利用圖象方法對機械能是否守恒進行判斷，還需要觀察圖象斜率是否接近2g.

此題滿分為4 分，判斷出不正確得2 分.在分析及論證的過程中涉及斜率知識點才能再得到2分.通過閱卷教師反饋情況分析，部分學生散亂地寫了一些公式，不僅沒有明確表達正確或者錯誤的觀點，也沒有將動能定理及牛頓運動定律作為基礎進行推理論證.部分學生明確表達了正確的觀點，在論證過程中主觀添加了不計空氣阻力的條件，導致該題未能得分.其實，這些考生都了解其中的緣由，但是缺少根據條件推理結論這一嚴謹的論證習慣，因而無法推理出清晰的物理關系.

3 提高學生的科學推理能力

在高中階段重視學生科學思維的發展，能有效培養學生的推理分析能力，使學生能提出自己的觀點，具備批判性思維.

例3如圖2 所示，大光滑圓環固定在桌面上，環面平行于豎直平面，將小環套到大圓環中，使小環從大環最高點從靜止狀態逐漸下落，則小環在下落過程中大環對它的作用力（ ）.

A.一直不做功 B.一直做正功

C.一定指向大環圓心 D.一定背離大環圓心

分析大環是光滑的，所以二者之間不會產生摩擦力，同時大環對小環支持力垂直于小環速度的方向，所以大環不會對小環做功，選項A 正確.

有學生反映，明明在上課時聽懂了物理概念和方法，但在做題時就什么也不會了.這主要是因為學生沒有掌握物理科學思維，只會背公式及概念，對定理形成過程不了解，并且不會使用科學方法.所以，教師要培養學生對題目的推理能力及綜合分析能力，以此發展科學思維.

圖2