核心素養下高中物理校本課程研究

霍依然

隨著高中物理課程改革的不斷深入，新課程標準要求將物理學科核心素養貫穿于教學之中。在實際課堂教學當中，學生對理論知識的學習往往積極性不高、主動性不強，所以從培養學生核心素養的角度出發，高中物理校本課程的設立和研究顯得尤為重要，將校本課程與理論知識相結合，既加深了學生對理論知識的理解，又培養了學生的動手能力。本文以高中物理人教版選修3～5 的教學為基礎，進行了相應校本課程的研究，設計制作了新型三助推水火箭。水火箭是高中“動量守恒定律”和“反沖現象”的重要應用，以往水火箭利用噴出的水流反沖升空，存在氣密性不好、不易起飛、射程太短等問題。所以，本文在傳統水火箭的研究基礎之上，設計了新型三助推水火箭，解決了傳統水火箭存在的不足，在校本教學當中應用效果良好。

一、理論概述

（一） 核心素養

核心素養以培養“全面發展的人”為核心，學生應具備適應自身和社會發展的必備品格和關鍵能力，更加強調個人修養、社會關愛、家國情懷，更加注重個體自主發展、合作參與以及創新實踐。

（二） 校本課程

根據學校自身的特色及學生實際情況自主開發一部分課程，以滿足學生的實際發展需要。

（三） 新型三助推火箭

新型三助推水火箭是對傳統水火箭的繼承創新，由三個助推器、火箭主體和降落傘艙構成，由三個助推器內酒精燃燒后噴出的大量氣體提供動力，射程更遠;降落傘艙的設計保護了火箭體，也提高了實驗的安全系數。

二、背景

目前，國內很多中學都在發展校本課程，讓學生能夠得到全面的發展。水火箭是《普通高中物理課程標準（2017 年版）》倡議的學生活動，水火箭制作及發射的原理正是高中物理人教版選修3～5 中動量守恒定律、反沖現象的應用，通過課堂教學對動量守恒的學習獲得必備知識，水火箭的制作發射將動量守恒定律進行拓展遷移使學生獲得關鍵能力，火箭成功發射的一瞬間學生會獲得民族自豪感，以培養學生的愛國情懷。

三、新型三助推水火箭的制作與發射

水火箭由降落傘艙、火箭主體和發射架三部分構成。

（一） 降落傘艙的制作

1.所需材料：易拉罐、可樂瓶、絲綢布、萬能膠、膠帶、剪刀、棉線、針。

2.制作方法：將絲綢布剪成缺口向內的扇形，用細線將絲綢縫合起來，每兩塊絲綢的連接處拴一根細線，細線的另一端打個結，如圖1 所示。

將易拉罐上底挖掉;可樂瓶減掉下半部分，只留上面弧形部分、直徑略大于易拉罐，套在易拉罐的上方，這就是降落傘艙，如圖2 所示。

在可樂瓶蓋上鉆一個孔，在降落傘的頂端連一根粗棉線，將粗棉線穿過小孔在頂端打個結;降落傘細線的公共端粘在易拉罐底面中心處，將降落傘疊好放入傘艙內，用萬能膠將易拉罐底部與火箭主體的易拉罐連接起來，并在外端纏上膠帶固定連接處。

當火箭向上飛行時，火箭受到向下的重力和向下的空氣阻力，向下的空氣阻力使降落傘艙上端的可樂瓶套在下端的易拉罐上;當火箭下降時，空氣阻力向上，使上端的可樂瓶與易拉罐分離，降落傘被拉出打開。

（二） 三助推火箭主體的制作

1.所需材料：易拉罐4 個，AB 膠，膠帶。

2.制作方法：將3 個易拉罐有開口的一端裁去一個圓形，剪成3 個有洞的圓柱體，用AB 膠將3 個無底易拉罐并排粘在一起且朝向一致，第4 個易拉罐用AB 膠粘在中間易拉罐的正上方，外側用透明膠帶將兩裝置的連接處固定，以保證裝置氣密性良好，如圖3 所示。

（三） 火箭啟動裝置的制作

1.所需材料：電子點火器、擋物盤、支架、遙控按鈕。

2.制作方法：發射架由電子點火器、擋物盤、支架、遙控按鈕組裝而成，通過調整支架和擋物盤，可以實現不同方向火箭的發射，如圖4 所示。

（四） 新型三助推水火箭的發射

1.選擇一個空曠的環境，進行新型三助推火箭的發射。將發射架置于空地處，調節電子點火器桿豎直。

2.手持三助推火箭，向火箭噴氣口噴灑適量95%濃度的酒精，并讓酒精與空氣充分混合，目的是讓酒精在點火的過程中充分燃燒，提供最大的推力。

3.火箭的噴氣口朝下，將3 個電子點火器插入3 個火箭助推器瓶內，將火箭放置在發射架的擋物盤上，打開點火器的開關，人員遠離現場遙控點火。

4.點火后火箭體內的酒精充分燃燒，釋放出大量氣體，由于反沖運動，向下噴出的氣體給火箭一個向上的沖量使火箭發射升空。

5.在火箭下落過程中，空氣阻力向上，使可樂瓶與易拉罐箭體分離，降落傘被拉開，火箭安全著陸，既保護了火箭體又保證了試驗人的安全。

6.回收火箭體。火箭在升空的過程中氣體要對外做功，內能減少，導致氣體氣溫驟降，酒精氣體不會再燃燒。

四、 新型三助推水火箭的創新之處

（一）本實驗改變了以往在反沖教學和火箭升空教學中觀摩式教學的模式，本實驗的創設使學生能夠真正參與到教學之中。

（二）本實驗利用電子點火器引燃酒精噴出大量氣體提供動力，改善了傳統水火箭氣密性不好不易起飛以及噴出的水隨處飛濺的現象。

（三）三助推結構火箭增大了火箭上升過程中的動力，提高了火箭上升的高度。

（四）在火箭頂端增加了降落傘艙，保護火箭箭體免受損傷。

（五）點火采用遙控裝置，更加安全，保護了試驗人員的安全。

（六）火箭低端支架可調節，可改變火箭發射的角度，應用于不同內容的物理教學之中。

五、 在物理教學中的應用分析

新型三助推水火箭應用了牛頓第三定律、動量守恒定律及反沖現象，同時支架的角度可進行調節以改變火箭的發射方向，可使火箭做豎直上拋運動、平拋運動和自由落體運動，因此該水火箭發射裝置可用于高中物理人教版選修3～5“動量定理和動量守恒定律”的教學當中，還可應用于“平拋運動”和“斜拋運動”的教學之中。

綜上，學生核心素養的培養任重而道遠，需要在各個方面投入大量的精力;物理校本課程的研究與開發，是其中至關重要的一環;在校本課程的學習中，凸顯了學生的主體地位、培養了學生的興趣、促進了學生的發展，提升了學生的核心素養。與已有的研究相比，新型水火箭裝置改善了氣密性不好、飛不高等缺陷，利用噴出的氣體助推，更加符合事實;在制作和發射的過程中，激發了學生的科學思維，促進了學生物理觀念的形成，培養了學生的科學態度與責任心，增強了學生的愛國情懷。目前，在物理校本課程的教學中應用效果良好。