例談落實物理學科核心素養的教學準備

吳茂贏 劉艷潔

【摘要】物理課堂教學是落實核心素養的主陣地。本文以物理經典案例“自由落體運動”為例，闡述新課標下培養關鍵能力落實核心素養課前需要思考的問題，有助于理清教學思路，提高教學效果。

【關鍵詞】教學準備;核心素養;自由落體運動

普通高中物理課程標準（2017年版）指出：普通高中物理課程是普通高中自然科學領域的基礎課，旨在實現立德樹人的根本任務，旨在落實立德樹人根本任務，進一步提出學生的物理學科核心素養，為學生的終身發展奠定基礎，促進人類科學事業的傳承與社會的發展。本次課程的修改完成從“知識點”到“核心素養”的轉變。教學內容要實現教學生“解題”向“解決問題”轉變。使學生在教育過程中逐步形成適應個人終身發展和社會需要的必備品格和關鍵能力。根據物理學科素養的要求，筆者對粵教版“自由落體運動”的課前準備進行了以下思考建議。

一、課程標準解讀與分析

1.新舊課標內容要求的變化

新課標：

1.1.4 通過實驗，認識自由落體運動規律。結合物理學史的相關內容，認識物理實驗與科學推理在物理學研究中的作用。

例6 查閱資料，了解亞里士多德關于力與運動的主要觀點和研究方法。

例7 查閱資料，了解伽利略研究自由落體運動的實驗和推理方法。

舊課標：

（3）經歷勻變速直線運動的實驗研究過程，理解位移、速度和加速度，了解勻變速直線運動的規律，體會實驗在發現自然規律中的作用。

例4 用打點計時器，頻閃照相或其他實驗方法研究勻變速直線運動。

例5 通過史實，了解伽利略研究自由落體運動所用的實驗和推理方法。

從以上的對照當中可以發現，舊課標沒有在內容標準中對自由落體運動提出要求，只是在舉例中提到，而且要求很低，通過史實，“了解”而已，對自由落體運動的規律沒有提出任何要求。新課標對自由落體運動的要求明顯與舊課標的不同，而且提高了不少，明確提出：

（1）要通過實驗，即要經歷實驗過程;

（2）是認識而不是了解，即要經歷人腦反映自由落體的特性與聯系的思維活動;

（3）認識規律，即經歷實驗和思維活動，發現并掌握自由落體運動的規律。

2.內容要求變化的目的

2.1新課標就是希望高中物理的教學，要選取物理學史上在認識自然過程中經典的、已取得成功的案例或素材，讓學生：

（1）模擬、經歷類似的認知過程

（2）通過心理歷程，感悟道理、內化品質、提升能力

（3）會應用，最后能遷移到別的領域，解決新問題，形成必備的品質和創新能力。

2.2“自由落體運動”就是經典的、已取得成功的素材，現在的高中學生沿著這個思路和方法，可以完成“自由落體運動”知識的構建。

（1）落體運動是生活中常見的運動;

（2）學生經過質點和勻速直線運動的模型建構過程，具備將落體運動抽象為自由落體運動模型的能力;

（3）經歷勻變速直線運動特點及規律的學習，學生可以完成自由落體運動特點及其規律的實驗探究。

二、教學對象分析

1.學生興趣分析

學生在生活和學習中積累了大量的經驗，對落體運動已經有了初步的感性認識。他們不但有好奇心，而且有相當的求知欲。但是對自由落體運動沒有形成完整的概念，特別是還存在觀念上的一些錯誤如：重的東西落得快。所以在課堂上不僅要用實驗激發他們對新奇事物的興趣，還應該注重學生自己動手動腦進行實驗的技能培養。

2.學生知識基礎分析

學生已經學習了勻變速直線運動的規律，掌握了一般勻變速直線運動規律的獲得方式;掌握了測量勻變速直線運動的加速度的方法。

三、依據教學內容確立教學目標

1.依照課標要求，比較課表變化，分析教材設計意圖本節課內容可分解為以下：

（1）從落體運動的認識到分析物體下落快慢的原因;

（2）從求證物體下落的原因到建立自由落體概念;

（3）通過實驗認識什么是自由落體;

①自由落體運動的特點和性質是什么;

②自由落體運動的規律是什么。

（4）應用自由落體規律解決生活實際問題。

2.教學目標（核心素養）

（1）物理觀念：分析和求證物體下落快慢的原因，改變原有認識建立自由落體概念。培養學生“運動與相互作用”觀念。

（2）科學探究：通過學生實驗，找尋物體下落快慢與質量因素無關以及自由落體是特殊勻變速直線運動的證據，培養學生科學探究的方法和能力。

（3）科學思維：通過思考、質疑、比較、猜想、驗證等活動培養學生建立物理模型，應用數學方法形成對探究的理論支撐。

（4）科學態度及責任：利用實驗和生活實例激發學生學習興趣，培養學生合作的精神和對科學的求知欲。培養學生實踐──認識（規律）──實踐（解決實際問題）的思想。養成實事求是、嚴謹認真的科學態度。能說明生活、生產中采用應用自由落體運動的實例，發展觀察、歸納等能力。

四、思考設計理念及思路

1.設計理念

1.1要注重科學素養，重視科學精神、提升人文內涵與建立正確的物理知識體系、培養物理思維能力的統一。本節課采用貼近生活的生活實例視頻引入，用身邊的實驗來探究，體現物理就在我們身邊，科學發展離不開物理。

1.2要重視學生現在，著眼學生未來，突出思維方法要求，提高了探究力度。本節課大部分時間都是以學生自主探究為主，使學生感受物理規律的發現過程，并著重培養學生發現問題，解決問題的能力。從而形成自身技能。

2.設計思路

立足解決生活實際的問題，從解決問題的過程中讓學生：經歷觀察，發現問題，做出假設，進行實驗，得出結論，解決問題，形成應用、判斷的能力。

2.1解決自由落體運動概念

課堂開始可以創設物理情境切入新課，使學生在情境中遇到問題，該怎么解決問題？通過學生思考提出怎樣解決簡單又方便？這樣很容易調動學生積極性和熱情。通過討論發現問題帶著問題進入課堂。體現“從生活走進物理”的新課程理念，也激發了學生求知欲。通過引導，很容易將現實情境抽象為課堂實驗模型，學生通過觀察現象發現了落體運動的一些特點，通過比較發現下落物體有快有慢，形成初步結論。再通過牛頓管的比較與原有概念形成沖突，在同化的過程中形成對比。從而形成客觀的、統一的認識。

2.2解決自由落體的性質和規律

在自由落體運動的概念基礎上提出假設，尋找自由落體運動是特殊勻變速直線運動的證據。使學生經歷了假設——實驗求證——再假設——再實驗求證的科學思維。養成科學的思維習慣。通過實際應用，思考公式的適用情境，并分析起合理性。從而形成了統一的、科學的解決問題的方法。即學生將蘊含在知識載體中的觀念，思維和態度轉化為個人的行為準則。

參考文獻：

[1]教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018年1（2018.2重印）.

[2]王希希.“自由落體運動”教學觀摩的思考與教學優化探索[J].中學物理教學參考，2019（8）：71-72.