找尋物理課堂亮點 培養學生核心素養

趙黃磊 吳曉松

【摘要】通過對人教版必修一前面兩章運動學的幾處教學片段為例，找尋并發現其中所蘊含的教學亮點，以學科課堂教學完成科學核心素養的培養任務。

【關鍵詞】課堂亮點? 核心素養? 科學態度

課堂是教學過程一個最重要的地方，根據教師的地位賦予其在課堂上實施教學和釋疑傳道的作用，進而把學生內在的潛質挖掘和開發出來。一堂好課的標準之一就是讓聽課者有回味無窮的“亮點”。這些亮點是教師和學生在教學過程中雙邊互動產生出來的。由于課堂是培養學生科學素養的主要渠道，我們更要善于在課堂中找尋和發現教學亮點，以學科課堂教學完成學科核心素養的培養任務，而不需要在課堂以外添加不必要的“活動”。就物理學科而言，更重要的是每一節如何落實物理素養，如果單節課本身不能體現和培養物理素養，那么N節課和課后組成的大單元也不可能落實素養發展的任務。因此素養培養的關鍵在于我們在設計和實施每一節課時有沒有素養理念，有沒有素養培養策略，能否找尋其中的閃光點。筆者以必修一前面兩章運動學的教學片段為例談談體會。

一.勻變速運動的“五大公式”------形成物理觀念和科學思維

物理觀念和科學思維是物理學科核心素養的兩個重要方面，物理觀念并不是物理概念與規律這些知識本身，而是學習者經過一定的學習過程后所形成的對物理事實，物理問題，物理概念和規律的理解與認識，它是物理概念與規律在學習者頭腦中的升華。而科學思維是根據物理學科的本質特性而形成的關于物理概念與規律的認識方式，是基于經驗事實進行的模型建構。在必修一第一章運動的描述中涉及到五個物理量，即位移x，時間t，初速度v0，t時刻的速度v，加速度a.這五個物理量不是孤立的概念，而是相互聯系的，第二章就是研究這幾個物理量之間的定量關系的，即勻變速直線運動的相關規律。對于一個確定的勻變速直線運動來說，V0和a是常量，t，V，x是三個變量，其中v-t，x-t，v-x就是教材中研究的速度時間，位移時間，速度位移關系。對這些物理量的研究有利于具體地形成物理過程中常量和變量的概念，有利于用常量和變量的視角來認識物理公式中的各物理量的特點和相互關系。實際上一切勻變速直線運動的差異就在于它們各自的V0，a不完全相同。

勻變速直線運動中的五個物理量：x，t，v0， v，a中任意四個可由一個公式聯系，根據排列組合規律可知應該有五個關系式：

這就是勻變速直線運動中的“五大公式”，從這“五大公式”中可以看出勻變速運動公式的數學對稱性以及體現出的和諧美。這五個公式中可以認為只有兩個是獨立的，其余3個可以通過選取的兩個獨立的方程導出，例如由（1）式變形和（4）式兩式相乘可得（5）式。我們的教科書上是選取前兩個方程為獨立方程的。

二.V-t圖像中的“四片樹葉”------培養科學態度目標

對于直線運動問題，共有以下七種情形：1物體做勻速直線運動;2物體做勻加速直線運動;3物體做勻減速直線運動;4物體做加速度減小的加速運動;5物體做加速度增大的加速運動;6物體做加速度減小的減速運動;7物體做加速度增大的減速運動。當我要求學生畫出以上七種情形的V-t圖像時，所有能畫對的學生都幾乎畫出如圖1所示的情形，這顯然毫無美感，學生在畫圖過程中更不可能有美的情感體驗和美的享受，也就不可能對所學內容感興趣。當我把同學們的圖像進行“乾坤大挪移”并考慮到反方向的運動時得到了如圖2所示的V-t圖像時，所有學生同時驚嘆：“哇！樹葉，好美！”學生的情緒和積極性瞬間高漲，我趁機追問：真的美嗎？（稍作停頓，讓學生保持這種美好的情感）然后我會深情地告訴學生：“物理學其實很美，真的！所以物理學習也是美好的事情，高中三年將是我們感受物理學美的快樂時光，如果你喜歡這幅美麗的圖畫，就帶著美好的心情，按照老師的要求再畫一次”。這一節課下來感覺大部分學生學的輕松愉快，而且主動找運動學的相關問題進行嘗試。

其實我們老師也曾無數次地畫過V-t圖像，但新課改之前并沒有完整地概括出這種美，學生學習起來也是疑惑重重，或許是“只緣身在此山中”沒有能站到一定的高度，亦或許是沒有真正把“科學態度”放在教學的首要目標，因而缺乏這種美的心理。如果我們真正理解了物理學科核心素養的內涵，定會把物理學的這種美藏于心，溢于言，展于表，讓學生在學習中體驗這種美好的心境，物理課堂就會是生動而美好的。

三.瞬時速度的“一孔之見”----踐行科學探究目標

任何事物的變化，包括物體位置的變化，總是伴隨著一個過程。在這一過程中，我們關心兩件事，一件是變化的多少（一般情況下為末量減去初量），另一件是變化的快慢，后者就是變化率。以物體的直線運動為例，位移false是質點位置變化的多少，速度false就是變化率。兩者相比，作為位置變化率的速度是更為核心的內容。速度有平均速度和瞬時速度之分，兩者相比平均速度容易理解一些因為它是一個與真實過程相聯系的計算，即真實的位移與真實的時間間隔的比值。相比較而言，瞬時速度就難以理解了，因為瞬時速度是指某時刻的速度，而某時刻物體的位置是一個確定的值，它不是位移，怎么會有速度呢？但我們應該注意到物體的運動是絕對的，機械運動時，可以說質點既在某一位置也可以說它不在某一位置，應該說質點不會停留在這一位置。瞬時速度不是看某一時刻的位置，而是要看后續發展情況，即此一時刻后false物體位置的變化false，物體運動經過某個位置，這個位置雖然是固定的，但是運動物體不是停留在這一點，只是經過這一點。在這一點的速度應理解為在這個位置附近的很短時間內false的值。否則又會陷入芝諾的“飛矢不動”論了。

為加深學生對瞬時速度的理解，一老師安排了下面的實驗，如圖3所示，讓滑塊沿一傾斜的氣墊導軌做加速運動，將滑塊放上不同的遮光片，測出每個遮光片通過光電門小孔所用的一段時間間隔，從而算出它們經過光電門時的平均速度。測得的結果如表1所示。

學生可以明顯地看到當遮光片的寬度在3.8厘米以下時平均速度的數值已經不再變化了，學生自己都可以總結出在這么短的時間內平均速度就可以認為是A點的速度了。老師再適時指出，這表明當位移足夠小時，我們的測量儀器已經分辨不出變速運動和勻速運動的差別，可以認為運動快慢已不再變化了。（歸納）當所取得位移足夠小時（或時間足夠短時）在測量儀器的精度內，所得的平均速度就等于A處的瞬時速度。至此，瞬時速度的概念已經呼之欲出了，老師不妨引導同學們再想一想如果繼續縮短遮光片的寬度，又會出現什么情況呢？通過剛才的討論，相信同學們對物體在某一時刻的瞬時速度的意義有了較深刻的理解了。

參考文獻：

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[3] 趙斌 ，由四片樹葉到新課改得再思考[J].物理教學，2014，11：14-15

作者簡介：吳曉松，生日：1984年10月26日，男，研究生，中學物理一級教師，研究方向主要為數理問題的探討，教材與教法，競賽與輔導，物理學史等。