從核心素養的養成，看教材的“二次開發”

蘇劍軍 楊杰

摘要：2014年3月，“核心素養”首次出現在《教育部關于全面深化課程改革 ?落實立德樹人根本任務的意見》，2016年9月中國學生發展核心素養總體框架正式發布。它以培養“全面發展的人”為核心，六大素養其中之一是“實踐創新”。為了符合新要求，對教材的部分實驗有必要進行“二次開發”式的創新設計。

關鍵詞：核心素養;物理;教材;二次開發

《物理》高中教材是普通高中課程標準實驗教科書，作者是人民教育出版社、課程教材研究所、物理課程教材研究開發中心的多名專家和中學一線教學名師經過精雕細琢編制而成，最大化的將物理思想、物理知識、研究方法以及物理歷史等根據學生的學習規律編排而成，因為它面對的全國性的教育教學問題，當中的規律順序、內容的目的性可謂是完美到不可挑剔。然而靜態的文字和圖片再怎么完美，呈現給學生的信息始終有限，并且各地各校學情和教師教學特點都是千差百異，在用教材上我們不可能一刀切，所以要求教師在用教材的時候要明確好我們是“用教材教學”而不是“教教材”。《普通高中物理課程標準》指出：“倡導不受某一種教科書的約束，吸收和利用有利于學生發展的課程資源，教師應根據本校特點和學生的需求，精選課程資源，充實物理課程的教學內容”，這就要求教師在根據自己的教學特點和學情靈活而有創造性的對教材二次開發，對教材內容和順序適當的調整、對教材內容適當的補充、有條件的甚至替換教學內容和活動（實驗）。

現在以高中物理人教版教材必修2第五章第1節《曲線運動》、人教版教材選修3-1第三章第二節《磁感應強度》為例介紹說明對教材的二次開發必要性和效果。

一、《曲線運動》

（一）教材內容：教材一開始直接給出本節課的任務是找出研究曲線運動的方法，所以本節課都是圍繞著這條主線展開：

1.通過以平拋為例建立坐標系的方法來明確曲線運動的位移，方法是通過分析直角坐標兩個方向上的位置來確定曲線運動的位移。從學生最簡單熟悉的直角坐標入手符合學生的認知的學習規律。

2.關于曲線運動方向的研究，教材先通過觀察一些常見的現象，得至曲線運動中速度方向是時刻改變的，且通過已學知識的遷移理論研究質點在某點的速度改變方向是曲線上該點的切線方向，再結合矢量的特點，給出曲線運動是變速 運動，緊接著舉了平拋的實例分析了兩個分速度與合速度的關系。

3.實例研究：通過觀察和分析紅蠟的運動得出了紅蠟兩個分運動的和合運動速度、位移的關系，并且用數學研究方法得出了運動軌跡方程。讓學生通過實例體會研究曲線運動方法和加深了印象。

4.最后通過實驗從力學角度總結歸納出物體做曲線運動的條件，最后從牛頓第二定律角度的理論上加以分析。本節教材的知識內容和能力因素，是對前面所學知識的補充和加深。是對運動和力的關的進一步理解和完善。

（二）《曲線運動》本節課教材的二次開發：

1.從學生認知過程和知識的遷移情況開展學習：學生感性認識到理性分析的升華。

（1）曲線運動方向的教學把教材中的圖5.1-4演示實驗改裝為學習操作實驗，先通過實驗觀察曲線運動的方向這是感性認識，再接著用已學知識“瞬時速度”的定義是當時間無窮小時平均速度就是瞬時速度的極限思維方法研究曲線運動的方向，這是知識的遷移從觀察現象上升到理論研究。（如圖1、圖2所示為改裝后軌道可拆除的學生實驗）

（2）曲線運動的條件的教學：把5.1-11演示實驗改裝為學生實驗，讓學生通過觀察現象總結曲線運動的受力規律。再接著用已學知識加速度定義是速度變化率來求曲線運動的加速度跟速度不共線從而理論驗證了剛才的實驗總結規律。（如圖3、圖4是學生研究曲線運動條件實驗）

2.教材內容的刪減和順序調整：

（1）本節課重點內容是探究曲線運動方向以及條件，這是對曲線運動的了解和認識。接著才是用運動的分解方法來研究曲線運動的規律，所以將把運動的分解分析放到第二節課，并結合平拋特例來研究這樣更適合我們的思路。也避免了第一節課研究了平拋的位移、方向后到第二節《平拋運動》再來研究一次的重復性。

（2）圖5.1-3思考討論內容改為視頻的形式調到課堂的引入環節，提高學生學習曲線運動興趣。圖5.1-23思考討論內容改為曲線運動的方向學習的驗證環節，學生理論研究后再用真實中的砂輪飛出的火星現象來驗證學生的理論結果。所以突破曲線運動的方向這個重難點上的順序是：學生實驗—總結規律—理論分析—實驗驗證。

3.對教材內容適當的補充：

（1）學生從力的角度分析曲線運動的條件是力和速度不共線后再順著這個思路（力和速度有夾角）討論分析投籃時籃球運動速度變化，讓學生自己畫圖分析得到結論力和速度夾角是鈍角則加速;力和速度夾角是銳角則減速。這也為今后學習圓圓運動的向心力和動能做鋪墊。如圖5所示。

（2）課后作業環節：回顧生活，讓學生應用所學知識解決生活上的問題。如圖所示給一輛少了擋泥板的自行車讓學生思考：所示的自行車，指出車上 缺少什么裝置？該車在泥濘的道路上行駛，有什么不便？請各位同學根據自己的喜愛為自己的愛車畫上缺少部分。

二、《磁感應強度》實驗二次開發

（一）教材實驗內容：

三塊相同的蹄形磁鐵并列放在桌面上，可以認為磁極間的磁場是均勻的。將一根直導線水平懸掛在磁鐵的兩級見，導線的方向與磁感應強度的方向（由下向上），有電流流經導線將擺動一個角度，通過擺動角度的大小可以比較受力大小。

（二）實驗設計：

1.力的測量：

傳統實驗中，利用通電導線擺動的角度來定性分析受力大小。如圖7

3.通電導線長度的改變：

傳統實驗中，通過接通蹄形磁鐵的“2.3”、“1.4”接線柱來改變通電導線長度，只能有3個長度，如圖7所示。

創新方法：

金屬桿放在導軌上，通過改變導軌寬度來改變通電導線的長度，可以達到多組數據。如圖9所以。

根據以上設計方法，匯總成如圖10所示的電路圖

根據電路圖做出的實驗器材如圖11所示

5.實驗方法：控制變量法：

（1）保持其他因素不變，改變長度（L）的大小，記錄L，F;

（2）保持其他因素不變，改變電流（I）的大小，記錄I，F;

（3）改變改變磁板的間距來改變磁場強弱，重復1、2。

6.數據處理：金屬桿M=0.005kg ? ?d=0.006m

（1）保持其他因素不變，改變長度（L）的大小，記錄L，F;如表1所示。

根據表1數據畫F-L圖，得到的圖象如圖12所示：

結論：a相同的磁板高度，圖象斜率相同;b斜率大磁板間距小而磁性強。

引導學生像電場一樣用 來定義磁場強弱。從而突破重難點。通過設計，實驗效果明顯，能做到學生定量探究，更具說服力;并且實驗穩定性強，成功率高;探究過程完整，助于學生思維發展提升科學探究能力;學生用已學知識探究新知識，進一步促進學生核心素養的養成和發展。

結語：高中物理教師想要從平時教育教學中提升學生的物理核心素養，必須對教學教法進行創新性改革，必須對高中教材的進行二次開發，開發目的是服務教學，最大限度的激發學生的學習興趣，培養學生的創新意識，從而達到提升學生的物理學科核心素養，滿足教師和學生的需要，從而高效的完成教學任務。

參考文獻：

[1]羅星凱.中學物理疑難實驗專題研究[M].桂林：廣西師范大學出版社，1998.

[2]余文森.核心素養導向的課堂教學[M].上海：上海教育出版社，2017

[3]普通高中課程標準實驗教科書.人民教育出版社，2004

作者簡介：

蘇劍軍（1983-），男，廣西博白;大學本科;中學一級;主要研究物理高中課程實驗研究。

楊杰（1984-），男，廣西桂平;大學本科;實驗師;物理學。