基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)下課堂教學(xué)有效性的思考

摘?要：物理學(xué)科核心素養(yǎng)是高中物理教學(xué)活動中的關(guān)鍵，而培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科的核心素養(yǎng)有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)和實踐能力。文章以“曲線運動”的教學(xué)過程為例，簡要闡述如何將物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落實到具體課堂教學(xué)中，并實現(xiàn)課堂教學(xué)的有效性。

關(guān)鍵詞：物理學(xué)科核心素養(yǎng);教學(xué)有效性;曲線運動

一、?高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的主要內(nèi)容

物理學(xué)科核心素養(yǎng)是將核心素養(yǎng)的內(nèi)在價值滲透于物理學(xué)科教學(xué)當(dāng)中的實際體現(xiàn)，是指物理學(xué)科的基本技能知識、研究方法、思維方式和觀念。物理學(xué)科核心素養(yǎng)由物理觀念、科學(xué)思維、實驗探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四部分構(gòu)成。

曲線運動是高中物理教學(xué)大綱中極其重要的內(nèi)容，上承牛頓運動定律，下接平拋、圓周運動、萬有引力，是高考中著重考查的重要知識。文章將以曲線運動的教學(xué)為例，闡述基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)提高課堂教學(xué)的有效性。下表是基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)來確定本課課堂教學(xué)的目標，課堂教學(xué)設(shè)計，教學(xué)目標的具體內(nèi)容。（如表1）

二、?基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)提高課堂教學(xué)有效性

（一）創(chuàng)設(shè)實際情景，構(gòu)建物理觀念

在課堂教學(xué)中，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生從生活實例、現(xiàn)象中感知、分析、歸納概括出物理知識，構(gòu)建物理概念。文章就如何通過課堂教學(xué)使學(xué)生正確形成“曲線運動”的概念和模型，進行詳細的說明。

教學(xué)活動1：從以下三個方面，引導(dǎo)學(xué)生回顧直線運動相關(guān)知識：

教學(xué)活動2：播放鏈球運動員拋球情景視頻（視頻鏈接：https：//v.youku.com/v_show/id_XMTUwMzYwNzQzMg==.html）。通過對比直線運動學(xué)習(xí)的三個方面的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生從運動軌跡上對曲線運動進行分析。因此，教師可提出問題：從運動軌跡上分析，視頻中的鏈球在運動員脫手后做的什么運動？

（二）設(shè)計實驗，科學(xué)探究物理規(guī)律

在獲得了物理概念之后，通過直線運動知識的遷移，我們將對如何確定物體做曲線運動的速度方向，以及物體做曲線運動的條件進行研究。為此，我們給定如圖2所示的實驗裝置（俯視圖），請同學(xué)們通過實驗確定物體做曲線運動的速度方向與條件。

實驗一：確定物體做曲線運動的速度方向

1.?確定圖中A點的速度方向（直線運動），通過實驗觀察和分析，可確定A點的速度方向為該直線的方向，或可描述為該點切線的方向;

2.?通過將1、2兩塊板移開，確定圖中B點的速度方向（曲線運動任意點），由實驗的現(xiàn)象可以得到速度方向為B點的切線方向;

3.?基于A、B兩點的實驗現(xiàn)象與結(jié)論，預(yù)判C點（曲線運動中的任意點）的速度方向，并通過將3、4兩塊板進行實驗驗證，從而證明預(yù)判的正確性。

最終在教師的引導(dǎo)下總結(jié)實驗的結(jié)論：曲線運動中某一點（位置）的速度方向即該點（位置）的切線方向。

實驗二：探究物體做曲線運動的條件

1.?讓沾有墨水的小鐵球從一定的高度沿著滑道滑下，使小鐵球做直線運動。對小球進行受力分析（如圖3所示），可知其所受的合力（摩擦力）與速度方向共線，滿足做直線運動的條件。

2.?做出以上步驟，將條形磁鐵的一端靠近做直線運動中的小鐵球，可觀察到小球的運動軌跡變?yōu)榍€。此時可讓學(xué)生分組討論，引導(dǎo)學(xué)生對小球的受力情況進行分析（如圖4所示），從而得出小鐵球做曲線運動是因為合力與速度方向不共線。

3.?基于以上的分析，請同學(xué)們再做一次實驗，驗證結(jié)論的正確性。

（三）實例應(yīng)用，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感

播放并介紹2016年里約奧運會中我國鏈球運動員張文秀以76.75m獲得鏈球比賽項目銀牌的事實新聞。并基于該信息完成對應(yīng)的課堂練習(xí)題：在2016年里約奧運會中，我國運動員張文秀以76.75m的成績獲得鏈球比賽銀牌，請在圖5中畫出鏈球運動員脫手的范圍。

（四）構(gòu)建物理模型，提升科學(xué)思維

本課教學(xué)過程中，我們主要從以下三點提高學(xué)生的科學(xué)思維。

1.?實驗探究過程，培養(yǎng)學(xué)生從特殊到一般的思維

在兩個實驗的探究過程中，我們研究已掌握的直線運動（特殊情況），接著通過改變物理條件，由直線運動的研究過渡到對曲線運動的研究（一般情況）。例如：在研究物體做曲線運動的速度方向時，我們先研究直線運動中的A點進行研究。之后，我們?nèi)∏€運動的任意B點、C點進行研究。

2.?理論推理速度方向，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的極限思維

除了應(yīng)用實驗的方法得到物體做曲線運動時瞬時速度的方向為該點的切線方向外，我們還可以讓學(xué)生通過數(shù)學(xué)上的求極限的方法從理論上進行推理。

如圖6所示，設(shè)有一物體從A點運動到B點，AB間的連線在數(shù)學(xué)上稱為割線用x表示其長度，根據(jù)平均速度的方向與位移的方向一致，我們可以得到A點運動到B點物體平均速度的方向是沿著割線由A指向B（圖6-①）;減小x若讓物體由A運動至B1點，其平均速度的方向是沿著割線由A指向B1（圖6-②）;AB間的割線x無限小（趨近于零）時，AB兩點幾乎重合，A到B的平均速度及A點的瞬時速度，割線所在的方向即A點的切線方向（圖6-③）。從而可得到曲線運動速度的方向及該點的切線方向。

3.?知識遷移與歸納，培養(yǎng)學(xué)生輻合型思維

將學(xué)習(xí)直線運動的方法和側(cè)重點遷移到曲線運動的學(xué)習(xí)中，從而使學(xué)生掌握物體做曲線運動時，其軌跡的特征、速度方向的確定、應(yīng)滿足的條件。在課堂總結(jié)時，通過對比直線運動與曲線運動的規(guī)律，更進一步歸納直線運動與曲線運動的內(nèi)在規(guī)律及相互聯(lián)系（如圖7所示）。主要體現(xiàn)為：直線運動是一維的運動，而曲線運動是二維的運動;曲線運動取極限可視為由一小段一小段的直線運動組成（極限思維）;直線運動和曲線運動是高中物理中主要研究的機械運動，也是構(gòu)成高考中對機械運動進行重點考查的主要內(nèi)容。

綜上所述，本次教學(xué)活動，首先，通過生活實例的觀察，物理模型的抽象，構(gòu)建物理觀念;其次，以科學(xué)的實驗探究為基礎(chǔ)，在實驗方案的設(shè)計，實驗結(jié)果的分析過程中培養(yǎng)學(xué)生誠實、嚴謹?shù)难芯烤窈涂茖W(xué)態(tài)度;而后結(jié)合實際時事背景對知識進行應(yīng)用，使學(xué)生充分感受物理知識的重要性，增強學(xué)生的社會責(zé)任感;進而在教學(xué)的過程中循序漸進、水到渠成地提升了學(xué)生的知識遷移、歸納總結(jié)、極限思維、輻合型思維等科學(xué)思維。最終再發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，實現(xiàn)課堂教學(xué)有效性的同時，使學(xué)生能夠掌握物理知識與規(guī)律，發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律之間存在著緊密的內(nèi)在聯(lián)系，理解物理知識對生活實踐、社會生產(chǎn)、科技發(fā)展的重要性，將物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落實到實踐。

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作者簡介：鄭雅梅，福建省福州市，福建省漳平第一中學(xué)。