聚焦核心素養的高中物理牛頓運動定律教學

鄭裕明

(靖江市斜橋中學，江蘇 泰州 214513)

0 引言

隨著素質教育的不斷深入，為了保障學生的德、智、體、美、勞全面發展，教師應當貫徹以人為本的教育原則，從多角度培養學生的物理綜合能力。回顧以往的高中物理教育，教師普遍受“分數至上”理念的影響，以培養學生的做題能力、提高學生的考試成績作為首要的教學任務。長此以往，很容易誤導學生的學習心態，導致學生以功利性的態度來面對物理學習。基于核心素養的教育理念，傳統的填鴨式教學、一刀切教學、滿堂灌教學已經無法滿足學生的成長需求。教師應當針對物理核心素養的四大維度“物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度和責任”，深入理解其中的內涵，讓教學目標與核心素養相互呼應。由此，才能提高物理教學的效率，為學生營造和諧、高效的教育環境。

1 情境建模，融合物理觀念

關于物理觀念核心素養，主要要求學生能從物質、能量、運動、物體間的相互作用等角度，對物理現象產生科學的認識。培養物理觀念，通常要讓學生親身體驗或親眼目睹某個具有代表性的場景，將這個觀念印刻在學生的腦海之中[1]。對此，教師可以采用情境建模的方式，給學生帶來優質的學習感受。所謂情境建模，顧名思義，是將創設情境與物理建模結合在一起的教學思路。教師可以借助信息技術，將某個物理現象直觀展示在學生面前。隨后，再使用軟件完成建模，形象并準確地分析其中的物理知識，幫助學生從多個角度完成探究學習。

以牛頓第一定律的教學為例，教師可以展示一段提前制作好的GIF動態圖片，圖片呈現了一座宇宙中的航天站，有一個宇航員正在站外進行維修。突然，宇航員身上的保險繩斷裂了，他不小心飄到了太空之中，離太空站越來越遠，那么這個宇航員會不會遇到危險？如果遇到危險，他該如何自救呢？教師可以先讓學生觀察宇航員身上有什么樣的裝備，結合牛頓第一定律進行深入思考。根據牛頓第一定律的論述，在理想的環境下，任何物體都會保持靜止狀態或勻速直線運動，除非能受到外力改變這個運動狀態。這名宇航員因為安全繩斷裂，不小心滑到了太空。在太空這個環境，會失去空氣阻力、重力、摩擦力的加持。所以，如果放任宇航員不管，他會離航天站越來越遠，直到迷失在太空之中。當學生了解到宇航員的危機之后，教師再播放第二段GIF動態圖片。圖片中，宇航員拿出了隨身佩戴的手槍，利用開槍產生后坐力，推動他向航天站的方向移動，成功脫離了危險。在此基礎上，教師再通過軟件，將兩幅圖片中的物理現象進行科學性的建模。用坐標系的方式，分析這名宇航員身上發生的物理現象。對比以往的教學方式，教師在講解牛頓第一定律時，因為無法在課堂上建立理想的空間，物體只能表現出靜止的狀態，而不能長時間保持勻速運動的狀態。所以，教師在講解牛頓第一定律的定義時，教學過程總是缺乏一定的信服感。而通過情境建模的方式，可以解決傳統教學的問題，呈現理想的運動場景，生動形象地揭示慣性定律的內涵。

2 案例分析，鍛煉科學思維

關于科學思維核心素養，主要指學生在學習過程中，所表現出的質疑、驗證、推理、假設等一系列的思考能力。一般來講，教師培養學生的思維能力，通常會采用提問、做題的方式。但在實際教學中，單純的提問只是教師對學生的單向輸出，學生很難主動思考物理知識，只能在教師的引導下完成思考。而做題的方式又太過于機械，很容易讓物理教學陷入“題海訓練”的誤區[2]。在這種情況下，學生會產生枯燥乏味的學習體驗，降低探究物理知識的熱情與樂趣。針對以上問題，教師可以采用案例分析的教學方式，為學生提供討論的話題，豐富物理課堂的教學層次。同時，這也充分符合以生為本的教學原則，結合高一學生的學情和思維特點，剛剛進入力學，學生在腦海中形成的力學物理模型尚不完整，可以鼓勵學生主動探究、積極互動，在挖掘問題、分析案例的過程中，起到良好的學習效果。

3 改進實驗，培養探究能力

關于探究能力核心素養，主要指學生在學習過程中，必須要具備優秀的實踐操作能力，能結合以往的研究經驗，提出具有創新性的看法。并將自己的想法轉化成科學的研究計劃，完善好實驗流程，在獲取信息、得出結果的基礎上，進行綜合性的歸納總結。實驗是高中物理的重要組成，這不僅是考試的重點，也是理解物理知識的主要途徑[3]。由此可見，想要深入培養學生的科學探究核心素養，教師必須要立足于實驗課程，鼓勵學生在原有實驗步驟的基礎上嘗試改進，以促進學生探究能力的成長。

以牛頓第二定律的教學為例，在探究加速度a 與那些因素有關系時，按照傳統的實驗，一般會采用圖一的思路，通過打點計時器來記錄數據。但圖一的實驗方式很容易造成誤差。首先，本實驗將吊盤與砝碼的重力之和轉化成了小車的拉力F，但前者的數據通常會大于后者，給之后的計算工作造成誤差。其次，紙帶在小車運動的過程中很容易因為外界氣流的影響而造成偏移，導致打擊點之間的間距測量不夠精確。其三，小車運動過程中，摩擦力很難保持平衡的狀態，很容易給小車的運動趨勢造成影響。其四，一旦紙帶、細繩、木板三者之間有任意兩者不平行，均會導致實驗數據出現變化。因此，教師可以帶領學生拓展實驗思維，通過小組合作的方式進行合作交流，在原來實驗的基礎上完成相應的改進。如圖二所示，該實驗的思路明顯更加靈活，用彈簧測力器測定小車在移動時所受的拉力，可以免除吊測定砝碼質量、滑輪質量的過程，也不需要排除鉤碼質量所帶來的誤差影響。再比如圖三的實驗設計，使用光電門代替傳統實驗的打點計時器是其中的點睛之筆，可以避免紙帶摩擦、紙帶不規則移動所產生的實驗誤差。由此，通過教師的精確指導，學生們的集思廣益。物理實驗教學可以改變“教師示范——學生模仿”的沉痼習慣，轉變為“開放思考——大膽創新”的自由學習模式。在此過程中，教師應當充分發揮自身的教育引導作用，在學生遇到難題時，能及時啟發學生，幫助學生突破難關。由此，不僅能營造良好的師生合作關系，對學生科學探究核心素養的發展也能起到積極性的促進作用。

（圖一）傳統實驗思路

（圖二）靈活實驗思路

（圖三）教師指導思路

4 聯系生活，激發責任意識

關于科學態度與責任意識核心素養，是在指導思想：為誰培養人？培養怎樣的人才？怎樣培養人才？需要我們在指導學生學習過程中，對物理學科的一種學習態度。學生需要了解物理科學對社會發展、建設國家能起到哪些積極性的影響作用。探究物理容易對自然、環境造成什么樣的影響，學生應當以什么樣的方式來正確探究物理難題。簡而言之，教師需要通過物理教育，培養學生熱愛祖國、熱愛民族的精神，認識到科學的可持續發展、綠色研究的重要性。能對物理學習抱有健康的思想，抱有良好的拼搏信念，為祖國的繁榮富強、人民的幸福美滿而不懈努力[4]。針對以上目標，教師應當聯系學生的日常生活，通過生活中的真實事跡落實物理教學，從而有效激發學生的責任意識。

5 結語

加強核心素養教育，對學生未來的成長發展意義深遠。教師應當通過情境教學、生活教學等多種方式，有效滲透物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任。由此，才能提高物理教育的質量與效率，有效強化學生的自主學習意識，激發學生的探究熱情，培養學生良好的獨立思考能力，為促進學生物理綜合素質的成長打下堅實的教育基礎，教師在教學過程中展示的實驗教學和學生實驗探索的過程必須本卓建模的思想，但是如何具體到某一點的實施還是我們不斷想象、探索、挖掘的過程，我們任重而道遠！