運用“四化”策略 提升核心素養
——以“生活中的圓周運動”教學為例

張東風 于文高

(1. 江蘇省蘇州工業園區星海實驗中學，江蘇 蘇州 215021；2. 江蘇省淮安市教學研究室，江蘇 淮安 223000)

在“新課程、新教材、新高考”的背景下，教育部門舉辦了系列培訓活動，幫助廣大教師領會新課標，用好新教材，應對新高考，提升教師專業素養，打造優秀教師團隊。筆者有幸參加了教學磨研活動，并展示了一節基于“四化”(情境化、深度化、活動化和自主化)策略的多學科教師參與的研究課，引發了一定范圍的討論。該教學設計基于課程標準，課堂上選取的視頻、實驗和實例不僅是為學科知識學習準備的，更是希望學生能在物理課堂上對日常生活中有關物理事例進行深入思考，能解決生產、生活中的實際問題。

1 “四化”策略簡介

1.1 情境化策略

情境是“水”，知識是“米”，“米”只有融合到“水”里才能熬成好的“粥”。知識在情境中是活的、有生命力的，知識只有融合到情境中才能被學生理解、消化和升值。賦予學習以“情”、以“境”，使學習變得情趣化、背景化、問題化和形象化。

在教學中可以通過聯系生活，創設生活情境；可以借助實物，創設形象、直觀的情境；可以通過演示實驗，創設真實問題情境；可以通過播放視頻等，創設媒介情境；可以通過復習舊知，創設聯系情境；可以通過預設問題，創設求知情境。筆者將以“火車轉彎”“汽車過橋”等為例進行說明。

1.2 深度化策略

成尚榮先生說過：“所謂學科的本質，應包含以下三個方面內容：一是學科的本質屬性，二是學科的核心任務，三是學科的特殊方式。”用物理學特有的文化去培育學生的核心素養，用物理學特有的魅力和美感去激發學生的學習動力，這才是課堂教學應有的深度。

在深度學習中，既要分清學科邊界，體現學科個性，也要展示學科魅力，倡導問題導向，聚焦核心知識。從教師方面來看，深度教學要求教師深度開發教學資源，而不僅僅局限于課本，對教材和學情要鉆研得深、透；從學生方面來看，深度學習要求學生進行深度思維，提高科學思維能力，養成科學態度。筆者將以“受力分析”“運動分析”等為例進行說明。

1.3 活動化策略

科學探究的核心環節是“提出猜想與假設”和“設計實驗與驗證”，只有當學生真正參與了這兩個環節，真正意義上的科學探究才得以產生，要讓學生的思維活起來，必須讓學生動起來。首先，學生是學習的主體，學生對教學過程的參與度要高，而不是由教師直接講解和傳授。知識的習得和能力的提升要經歷一定的過程，而不是直接從教材獲得結論。第三，體驗和感悟是活動的內涵，活動是一個過程，過程比結果更重要。筆者將以“小組合作”“實地走訪”“專家訪談”等為例進行說明。

1.4 自主化策略

自主化就是要求學生以自主的方式進行學習，本質是對學生獨立性的尊重和學習潛能的信任。自主學習強調學生的主體性，并不否定教師的主導性，“翻轉課堂”“學講計劃”“對分課堂”等都是極好的自主化學習模式。筆者將以“課前準備”“學生展示”“學生優化”等為例進行說明。

2 “生活中的圓周運動”教學案例分析

2.1 視頻引入

以視頻“慘痛的4.28膠濟鐵路重大交通事故”引入。

設計意圖：用生活實例引入課題，對學生形成視覺沖擊，加強交通安全教育。

2.2 實例分析

例1:分析火車轉彎處路面不一樣高的原因。展示圖1、圖2，介紹軌道和火車輪的構造，引導學生對車輪設計提出初步猜想。

圖1

圖2

設計意圖：知識來源于生活，科學規律蘊藏在現象之中。

問題1：火車在水平彎道轉彎，若內外軌道一樣高，什么力提供了火車做圓周運動的向心力？有何優缺點？

學生回答：(1) 向心力由外側軌道對車輪輪緣的彈力提供。(2) 缺點：由于火車質量很大，故輪緣和外軌間的相互作用力很大，鐵軌容易損壞、變形，發生危險。

設計意圖：搭建臺階，層層遞進，實現深度化學習。在這個過程中也可以通過壓力傳感器進行模擬實驗，運用控制變量法來研究，引導學生用儲備的物理知識解決生活中的問題。

問題2：如何對上述方法進行優化？說說你的設計思路？

學生回答：使外軌略高于內軌，最佳方案是向心力完全由重力G和支持力FN的合力提供。

設計意圖：以學生為學習主體，學生自主探究，合作生成設計思路。創設情境，營造探究氛圍，激發學生的興趣，誘發他們的探究動機。教師重視引導，聯系生活實際，培養學生的探究能力。

問題3：如圖3所示，如軌道對輪緣無擠壓，此時火車的速度v0為多大？若火車速度大于或小于v0，軌道對輪緣有擠壓嗎？

學生回答：(1) 當速度v大于v0時，外軌對輪緣產生向內的彈力，可以運用正交分解法進行求解；(2) 當速度v小于v0時，內軌對輪緣產生向外的彈力，也可以運用正交分解法進行求解。

圖3

設計意圖：從軌道彈力的有無，到運用控制變量法進行理論和實驗探討、改進，也可以實地考察，測量軌道面傾度θ、軌距L等。走出課堂，發揮主觀能動性，進行深度研究。鍛煉學生受力分析能力，促進物理觀念的形成。

問題4：觀察圖4、圖5，說說賽道修建的物理學依據。如速度過大，會看到什么現象？

學生回答：可以舉一反三，比較異同，類比于“火車轉彎”。

圖4

圖5

設計意圖：在教學中可以播放視頻，也可以進行實驗驗證。通過推理和建模培養學生的科學思維能力，通過理論和實驗有序開展科學探究，引導學生依托實驗、學以致用，解決實際問題，培養他們的科學態度和責任感。

例2:汽車過橋。展示橋的圖片，引發學生思考。

問題5：為什么生活中比較常見的是凸形橋而不是凹形橋呢?

學生猜想后回答，教師通過視頻慢放進行展示，也可組織學生到現場驗證猜想。

設計意圖：學生對汽車過凸形橋和凹形橋的受力進行分析、比較，得出結論，促進了物理觀念的形成，提高了核心素養。

問題6：以凸形橋為例，假如車的速度不斷增大，將會發生什么現象呢?

學生回答：若速度v繼續增大，合外力不足以提供汽車做圓周運動的向心力，則汽車會飛出去。

教師播放“飛車”視頻。

設計意圖：步步為營，從生活來，到生活中去，學生自主獲取知識，形成能力。

問題7：如果把地球看成一個巨大的拱橋，會不會出現這樣的情況：當車的速度大到一定程度時，地面對車的支持力是零？

學生舉一反三，通過類比得出結論。教師播放我國航天發展視頻。

設計意圖：通過我國航天發展歷程的介紹，激發學生的熱愛科學、航天報國的熱情，滲透社會主義核心價值觀教育。

例3:揭開“過山車”和“水流星”之謎。

組織學生自制“水流星”，分組演示。

問題8：如何解秘“水流星”和“過山車”？

學生提出對它們在最高點和最低點的受力進行分析。

設計意圖：引發學生思考，解決生活中的曲線運動問題，其中受力分析和運動分析是關鍵，學生通過自主探究習得知識，獲取能力。

例4:離心運動。

教師演示：在“開心大轉盤”盤面距轉軸遠近不同的地方放置物品，旋轉轉盤使物品脫離，展示離心運動現象，提出問題，學生深入思考。師生共同得出結論：“供”“需”是否平衡是決定物體做離心運動的原因。

問題9：請同學們分享生活中離心運動的實例，談談如何積極利用和有效防止離心現象。

學生回答：(1) 離心運動的應用：離心甩干、離心拋擲、離心分離等；(2) 離心運動的防止：過彎道速度過快引發的交通事故，高速運轉的砂輪破裂等。

設計意圖：引發學生深度思考，解決生活中的圓周運動問題。

3 課堂教學反饋

教師1：張老師在物理課堂上所采用的教學方法和手段、學生學習活動組織形式都很新穎，在教學中切實踐行了以學生為主體、突出探究和實踐的課程理念。

教師2：我特別關注張老師問題串的設計，他在教學中一步一步地引導學生，每一個問題都是精心設計的。作為新教師，我們要多學多思。

教師3：張老師的課堂語言精煉，在板書時早已搭好了框架，看上去整齊有序，體現了思維的嚴謹性。

教師4：作為物理老師，更能聽出其中的門道，張老師的每個設計都是從實例到理論分析，實驗、視頻的展示時機恰到好處，層層深入，思維難度也漸次上升。

教師5：張老師在課堂中關注學生的主體地位，學生的課堂參與度是變化的。從一開始的被動思考，到自主思考、發言，再到深入參與教學，主動走到臺前做實驗，學生參與度的變化正是課堂魅力的體現。

教師6：教學設計與課堂引導基于情境，源自生活。能靈活地解決學生的生成性問題并給與科學引導，教師在教學的最后階段帶領學生一起歸納提煉總結。關注學生學習的參與度、專注度，特別關注學生對所學知識的理解、掌握和應用情況，真正做到“教與學相結合”。

筆者運用“四化”教學策略，對“生活中的圓周運動”的教學進行了思考、實踐與反思，提升了學生的核心素養。