核心素養下的高中物理教學設計

王勉勵

（懷遠縣常墳中學 安徽蚌埠 233413）

教師的工作對于學生的發展起到了至關重要的作用，物理核心素養是所有學生應該具有的關鍵、必要的基礎素養，而核心素養可以通過接受教育來形成和發展，教師就充當了一個重要角色。核心素養不僅能提升學生的知識和能力，更對其未來有著重要作用。

一、物理核心素養

物理課程核心素養主要包括“物理概念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面。

1.物理觀念

“物理觀念”是從物理學的角度對于物質、運動與相互作用、能量等的正確認識；是對所學的物理概念和規律等進行提煉與升華的結果；是從物理學視角解釋自然現象和解決實際問題的基礎。“物理觀念”主要包括物質觀念、運動與相互作用觀念、能量觀念等要素。

2.科學思維

“科學思維”是從物理學的角度對身邊事物的真實屬性、客觀規律及其關系的理解方式；是以經驗事實為基礎進行物理模型構建的過程；是分析、綜合、推理、論證等方法在物理學科的具體運用；是從事實證據出發，通過科學推理對不同觀點和結論進行質疑和批判，進行檢驗和修正，進而提出有創造性的看法的能力與品格。“科學思維”主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等要素。

3.科學探究

“科學探究”是指在觀察和實驗的基礎上發現或提出物理問題，形成猜想和假設，制定計劃，并設計方案，獲取證據和處理數據或信息，得出結論，并做出相應的解釋，最后能進行交流、評估、反思的能力。“科學探究”主要包括發現問題、獲取證據、結論解釋、交流表達等要素。

4.科學態度與責任

“科學的態度和責任”是指在認識事物本質，理解科學、技術、社會、環境關系的基礎上，逐漸形成的探索科學的內在動力，嚴謹求實、持之以恒的科學態度，以及遵守道德規范，保護環境，并推動其可持續發展的責任感。“科學態度與責任”主要包括科學理念、科學態度、社會責任等要素[1]。

二、物理核心素養的重要性

物理核心素質是接受教育過程中逐漸形成的一種基本特征和能力，是適應個體終身發展和社會發展的需要。學生的科學素養的關鍵一部分是通過物理學習而內化的一種物理特性品質[2]。

十年樹木，百年樹人。教育是人類發展的一個重要途徑，因此，教育樹人就顯得尤為重要。

教育是提升學生核心素養的重要組成部分，而教學設計是教育過程中不可或缺的一部分。每一個教師都應該具有正確的教學設計理念，還要具備較強的教學設計能力。那么，如何做一個好的教學設計就是教師需要思考的。教師的教學方式對學生的思維方式有著深遠影響，物理教師應基于學生的思維方式進行教學設計，而教學的方式有很多種，基于物理學科的特點，實驗探究與討論是一個不錯的方法。教師要發揮組織者引導者的作用，從而在物理教學中加強學生的核心素質培養。教師的物理觀地影響著學生，學生的物質觀和能量觀不是短時間就能樹立起來的，教師的責任就是帶領學生了解自然世界的奇妙，加強學生的論證能力。此外，教師的言行地影響著學生，所以教師應反思自己，把握物理學的本質，提高自我素養，這也是對學生物理核心素養培養的重要部分。

三、基于學生物理核心素養提升的教學案例

下面我們以“自由落體運動”一課為例，進行教學設計研究，提升學生的物理核心素養。

【教材分析】

生活中有很多落體運動，伽利略的研究對于學生了解落體研究做出了重大貢獻，本節的學習是要讓學生清楚認知何為自由落體運動，通過實驗分析，了解其基本概念和規律。

【學情分析】

在此之前，學生學過了平均速度、瞬時速度、加速度，已經具備了一定的獨立思維能力，這一節將采用實驗和討論的方式來學習自由落體運動，基于對于勻速直線運動和勻變速運動的理解，將更容易地學習本節知識。通過實驗和探討，學生的邏輯能力因此提高，動手能力也得以加強。

【教學目標】

對什么是落體運動有一個基本認知，了解何為自由落體運動。

了解物體自由落體運動的條件是什么。知曉生活中哪些是自由落體運動，了解自由落體運動它所需的條件，及自由落體運動的規律。

在熟知自由落體運動的基礎上，運用從自由落體運動得出的規律解決生活中簡單的物理問題。

通過自主動手實驗探究，讓學生知道物理學是對自然的現象的描述與解釋，物理學研究的很多問題就在生活中，提高學生對自然的好奇心，使學生有更深層的探究興趣。

【教學重點】

1.了解自由落體的概念及其條件。

2.掌握自由落體的規律，并用規律解決實際問題。

【教學難點】

理解自由落體運動，并用于實際問題的解決。

【教學方法】

1.以實例導入——實踐體驗，分析討論歸納總結，得出結論。

2.通過講解舉例訓練，讓學生學會用自由落體運動分析解決問題。

【教學過程】

（1）新課導入

對于勻速直線運動的內容我們已經學習過了，這節我們來研究生活中常見的一種運動，如下落的樹葉，樹上掉下的蘋果，下雪時候的雪花等。

思考：生活中的落體運動有很多，同學們能舉出幾個嗎？那么，我們提出一個疑問物體下落得速度快慢一樣嗎？落體運動的快慢與什么有關？是否重的物體一定下落得快？

下面我們用以下幾個實驗探究進行解答，我們請兩位同學上來配合實驗。

（2）新課教學

①自由落體運動

【情境一】我們把紙片和一盒粉筆同等高度同時放下，進行觀察。

實驗結論：重的物體比輕的物體下落快。

【分析】學生平常生活普遍對落體運動的認知是認為重的物體比輕的物體下落快，而事實真的是如此嗎。從實驗中對比看出，好像是粉筆下落速度更快，這個是學生自己對于自由落體運動的物理認知，所以要通過實驗讓學生了解和思考。這個實驗在對于發展學生的物理觀念起到了重要作用，對于學生發展科學思維與探究能力也有很大幫助，基于物理核心素養，進行學情分析，確定疑難點，確定目標后，基于物理核心素養進行教學，從學生曾經學習了的常識著手，開展循序漸進的教學，讓學生自己解決真實的物理問題，從中認識物理學的價值，創建能夠讓學生們自己行動的真實情景，引導他們進行概念的構建和探究規律的好奇心，促使他們發展相應的能力，讓他們認識到學習物理的價值以及物理生活的相關聯系。

【情境二】而后，我們請同學把紙片揉成團，再在從同一高度放下，進行觀察。

實驗結論：輕質物體快速下落。

【分析】通過第一個實驗，學生對于落體運動有了一些基本認知，而這個實驗的結果與第一個實驗產生了對比，學生會思考為何兩個實驗的結果會不一樣，經過實驗對比，培養學生的自主思考能力，提升了學生的科學思維。根據兩個實驗的對比，更能夠提起學生的興趣來研究解決這個問題，學生們會思索為什么兩個實驗的下落情況會截然不同，我們就間接地從科學思維方面提升了學生的核心素養。物理課不免顯得枯燥乏味，所以如何避免這一問題就成了重點。我們可以通過探究實驗給學生自己觀察研究問題的教學方式來達到增強討論分析問題的興趣，給學生一個主動的探究環節。

思考：為什么上面兩種實驗得出了截然不同的結果？引導學生猜想是受空氣阻力的影響。

猜想：空氣阻力是影響落體速度的原因嗎？

介紹歷史：公元前4世紀古希臘哲學家亞里士多德經過大量觀察也得到了相同的結論：重的物體下落得快。

過渡：那么，是不是重的物體一定比輕的物體下落快呢？

實驗演示，驗證猜想：牛頓管實驗。

結論：定義：僅在重力作用下從初始速度為0下降的物體的運動稱為自由落體運動。

條件：①沒有空氣或空氣阻力對物體的運動影響不大。②靜止釋放（v0=0）。

物體下落受到空氣阻力的影響。物體下落過程中運動快慢與質量無關。

【分析】這段運用實驗教學運用科學的推理，強化學生的邏輯思維能力。針對高中的物理教學，教師從宏觀角度講知識傳授該學生，建立知識體，我們通過討論問題、分析問題加以科學推理，驗證實驗假設的錯與對，在實際驗證過程中，加強邏輯思維，同學們通過觀察和思考明確實驗結論。

教師活動：師：同學們下面我們來實驗研究自由落體運動，哪位同學想上來動手做這個實驗。

生：（推薦一位同學）

師：好。下面請這位同學給大家實驗演示，我們先將電火花計時器線垂直方向固定到鐵框上，讓膠帶穿過計時器。

生：按照要求將膠帶穿過計時器。

師：然后，我們將重物固定在紙帶上，重物放在定時器下，而后接通電源，定時器穩定后松開紙帶，使重物滑動，計數器將在紙帶上打出一系列的點。

生：固定重物后，釋放重物。

師：這位同學在實驗操作上有一些問題，但是這位同學勇于嘗試實驗探究的精神值得大家學習。

師：同學們，計數器在紙帶上打的一系列的點，將這些點排列，即物體運動的軌跡。

學生活動：師：同學們，下面由你們自主動手實驗，不懂的地方可以請教老師。

生：老師，為什么我的紙帶上沒有點。

師：那是因為你的紙帶與計時器之間沒有固定好。

生：老師，我成功打出了一系列點。

師：好，同學們，通過自主實驗探究已經對自由落體運動有了更進一步的認識。那么，我們打的這些點有什么特點呢?

實驗結論：點的軌跡直線 方向豎直向下

自由落體運動的規律：一種初速度為0的勻加速運動。重力加速度方向：垂直向下大小速度變化且越來越大——比較相同時間內發生的位移。

【分析】本節的教學中心應放在實驗上，讓學生學會歸納、總結、認識、分析，提出設想并研究，得出結論，加強學生自主探究和理解的能力。

教師運用自主實驗、討論探究的教學方式激發了學生自主學習的積極性，培養了學生的思維，增強了學生的求知欲，學習了自由落體運動的概念與規律。

經過層層的實驗論證在學生腦海中形成了一個模型的建構，將物理問題實質簡化討論，并轉變為實際問題加以解決。老師應該做的是帶領學生實驗探討，讓學生積極交流討論，解決疑問。在課堂教學中，往常采用的教學方式都是教師只是一味講課，也不管學生是否聽懂或者理解并思考了。這就要給他們一些思考的時間，尊重學生的思維發展。

②了解熟知自由落體運動

自由落體運動的規律：一種初速度為0的勻加速運動。

自由落體運動的瞬時速度的計算公式為v=g t ；位移的公式為Δs 為距離變化量，g是重力加速度，t是物體墜落的時間。當物體受到的重力等于它所受的阻力時，落體將勻速下落，這時它到達的速度稱為終端速度。比如，跳傘的人不張傘的終端速度為55 m/s，張傘時終端速度5m/s。相鄰相等時間t內的位移差這段時間平均速度

自由落體定律：物體下落的加速度與物體的重量無關，也與物體的質量無關。例如，大投籃和小投籃都是同時進行的。大炮與地球之間的引力應大于小彈丸和地球的引力，伽利略自由落體試驗顯然不能反映重力差。

結語

物理學科的核心素養是在接受物理教學過程中，學生慢慢形成的一種適應其終身受益的必備品德和重要才能。中學的物理教學，重要的在于對學生模型的建構、推理與論證，將物理問題加以解釋運用到實際問題當中，教師所做的應當是引導學生對問題進行論證，進而促進其核心素養的加強。作為教師，應該學會及時捕捉學生思維提升的時機，培養其主動思考的習慣，可以對學生提出的問題進行交流與討論，深層挖掘學生的隱形思維價值，進而提高學生的思維品質。