基于物理核心素養的課堂設計

汪良俊 李衛東

摘?要：新課標要求將核心素養融入課堂教學。在伽利略對自由落體的研究課堂教學中，通過創設情境，融入物理歷史，重演物理學家探究過程，采用層層推進的方式，將核心素養落實到具體課堂實踐中，使學生直觀感受到科學思維、科學探究和科學態度與責任。

關鍵詞：核心素養;課堂教學;物理史;教學設計

文獻標識碼：B

新課標中指出：學科核心素養是學科育人價值的集中體現，新的物理課堂應該基于核心素養來設置教學目標和教學任務，設計具有吸引力、引導性、啟發性、探究性的課堂流程，要摒棄傳統課堂照本宣科的做法，使學生能夠逐步形成核心素養所要求的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。

在對“伽利略對自由落體的研究”課堂教學設計中，結合此課程特有的歷史性，以物理學科核心素養為最終目標，按照情景引入、探究方法、具體實踐、歸納總結的教學線索，以學生的一系列思考與活動為課堂主體，使學生直觀的觸碰到物理學科核心素養。可將課堂流程劃分為6個任務分部實施，每個任務具有各自的教學目標，以學生活動為主體，通過師生互動進行串聯。通過先前物理知識的學習，學生已經掌握了自由落體運動的概念和規律，并且已經具備了一定的邏輯推理能力和實驗探究能力，但學生的認知水平較低，解決問題容易受到主觀意識的影響。

1?設置情景，引入課堂

教師設計問題及教學目標如表1。

教師先組織兩名學生扮演亞里士多德和伽利略，在課堂上上演話劇“穿越時空的對話”，分別闡述觀點。在話劇表演結束后，學生被新奇的引入方式所吸引，教師讓學生進行分組討論，選出自己支持的觀點。隨后教師在黑板上以圖畫的形式展示伽利略的質疑及其邏輯推導，指導學生得出正確的結論。

教師利用小球展示自由落體運動，采用講授法的方式向學生介紹伽利略對自由落體運動規律的猜想：自然界的運動規律是簡單的，物體做自由落體運動時速度的變化是均勻的，即v∝t。

2?探究驗證伽利略猜想的方法

教師設計問題及教學目標如表2。

教師將學生分組進行討論，思考如何測量做自由落體運動時物體的速度。學生根據以往經驗，得出可以利用打點計時器來測量。學生進行分組討論，教師進行整合，證實利用打點計時器確實可行。隨后教師設置限制條件，要求學生在伽利略的時代背景下進行驗證，并繼續分組討論。在學生遭遇困難后，教師引導學生轉換思維，間接測量位移s，并進行邏輯推導驗證其可行性，得出s∝t2。

3?探究準確測量時間的方法

教師設計問題及教學目標如表3。

在學生進行多次重復之后，發現由于自由落體運動用時太短，時間測量會出現較大誤差。教師引導學生再次進行分組討論，探究解決方案。學生提出可以增大釋放小球的高度，以增加運動時間，方便準確測量。教師指出在伽利略的時代，并沒有秒表這樣的測時器材，并引導學生結合生活實際，提出“沖淡重力”概念，引出“沖淡重力”斜面實驗。學生分組討論實驗方案，隨后師生討論，得出最佳實驗方案。教師給出圖1，提問學生斜面實驗與自由落體運動規律有什么關系？并由此引導出給出伽利略合理外推的思想，當把斜面傾角逐漸增大到90°時，小球下落仍然是勻變速直線運動，而此時小球做的正是自由落體運動，由此得到自由落體運動的規律，并提出問題，讓學生進行討論分析，促進學生物理學科核心素養的形成。

4?實驗并總結

教師設計問題及教學目標如表4。

為完成上述實驗方案，采用自制教具，如圖2。通過單片機技術，使得每隔一秒，斜面上小球所處位置的小燈會自動亮起;可以通過左側豎直桿調節斜面傾角。學生在教師的指導下進行實驗，記錄不同單位時間下的位移s，并按照之前方案，對不同小球和不同斜面傾角重復進行實驗。教師帶領學生回顧伽利略的整個研究過程，對探究步驟進行歸納總結。

5?課外探究

教師設計問題及教學目標如表5。

在對探究方法和探究過程進行總結之后，教師提出課外探究任務，將學生分為兩部分，對不同的問題進行課外探究，要求學生結合課堂經驗，按照觀察提問—猜想假設—設計方案—進行實驗—收集證據—解釋總結的科學探究方法進行科學探究，嘗試自主完成研究報告。

6?教學反思

本節課堂設計充分利用教學內容蘊含的歷史性，以話劇這樣新奇的方式引入課堂，隨后引導學生經過觀察、猜想假設、邏輯推理、探究創新、實驗論證等步驟，重走伽利略的探究歷程，不僅拉近學生與歷史上偉大物理學家的距離，提高學生對物理的興趣，而且在探究過程中也充滿著科學思維、科學探究的方法，同時也能使學生直觀感受到物理學科所需要的科學態度及責任。學生經過本節課堂，學科核心素養得到發展，學習興趣得到激發，信心也得到增長。

教師也從中獲得經驗，可利用物理學深厚歷史中的傳奇性、科學性，令學生眼前一亮，抓住課堂教學中涉及物理歷史的機會，激發學生學習興趣，提高學習效率，以達到更好的教學效果，更好地培養學生核心素養。這種教學方式對教師也有啟發作用。通過在課堂中融入物理學史的教學方式，對教學效果起到了積極的影響，教師在今后的教育教學活動中應該更加重視和更好利用。

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