基于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的高中物理教學(xué)研究
——以“超重和失重”為例

呂有功

(江蘇省沙溪高級中學(xué),江蘇 蘇州 215400)

核心素養(yǎng)是提升個(gè)人能力和適應(yīng)社會發(fā)展所必需的品質(zhì).基于核心素養(yǎng)的教學(xué)活動是未來教育發(fā)展的重要方向,同時(shí)也滿足國家培育人才的實(shí)際需求.作為高中階段的重要學(xué)科之一,高中物理能夠?yàn)閷W(xué)生準(zhǔn)確呈現(xiàn)科學(xué)探究過程,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識, 可以有效保障學(xué)生未來發(fā)展[1].

1 觀察現(xiàn)象,提出探究問題

物理現(xiàn)象不僅存在于課堂教學(xué),在現(xiàn)實(shí)生活中也非常常見.例如,“超重和失重”現(xiàn)象在電梯運(yùn)行中時(shí)刻存在.教師可以將此作為課堂講解素材,讓學(xué)生感到親切,并培養(yǎng)他們精益求精和求真務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度,進(jìn)而發(fā)展他們的科學(xué)探究精神.為了進(jìn)一步深入探索和加深學(xué)生對“超重和失重”知識的理解,教師可以設(shè)置以下實(shí)驗(yàn)場景:在電梯中放置電子秤,觀察電梯上升和下降時(shí)電子秤的示數(shù)變化.為方便展示,實(shí)驗(yàn)過程以視頻形式呈現(xiàn).接著,教師提出問題:“在電梯上升時(shí),電子秤顯示的示數(shù)是什么?何謂失重與超重?在失重與超重環(huán)境中的變化是什么力?”學(xué)生思考這些問題,將所學(xué)到的物理知識應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)分析,從而幫助他們輕松理解物體在超重或失重情況下重力不會發(fā)生變化的理論.

2 構(gòu)建情境,鍛煉科學(xué)思維

學(xué)生對物理學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣直接影響到學(xué)科思維的發(fā)展.因此,提高學(xué)生的思維的首要之務(wù)是激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣,從而調(diào)動他們的學(xué)習(xí)積極性.為此,高中物理教師在開展課堂教學(xué)時(shí)需以合理的方式增添趣味性.例如,構(gòu)建生活化的思維情境,將學(xué)生日常生活中的常見物理現(xiàn)象引進(jìn)教學(xué),或基于生活現(xiàn)象建立物理學(xué)習(xí)模型.這樣可以幫助學(xué)生輕松理解物理知識,并基于生活經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生更深刻的學(xué)習(xí)印象.

例如在教學(xué)“超重和失重”時(shí),教師可以通過視頻將電梯常見的超重現(xiàn)象引入教學(xué).視頻中,一個(gè)彈簧秤被放置在電梯底部,當(dāng)電梯靜止和升降時(shí),彈簧秤的讀數(shù)也發(fā)生了變化.在與學(xué)生共同觀看視頻時(shí),教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考如下問題:“在電梯運(yùn)動過程中,彈簧秤的讀數(shù)是如何產(chǎn)生的?其中蘊(yùn)含了哪些物理量?彈簧秤讀數(shù)的不斷變化說明了什么問題?”基于現(xiàn)實(shí)生活的常見現(xiàn)象不僅可以為教師導(dǎo)入新課提供便利,而且可以使學(xué)生對超重與失重產(chǎn)生感性認(rèn)知,從而達(dá)到激發(fā)學(xué)生科學(xué)思維的目的.

3 巧用物理史,拓展學(xué)生視野

物理學(xué)的發(fā)展史充滿著戲劇性,同時(shí)也有許多有趣的科學(xué)實(shí)驗(yàn).因此,將課堂上的科學(xué)實(shí)驗(yàn)與教學(xué)知識相結(jié)合,既能增加課堂教學(xué)的趣味性,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又能培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實(shí)、積極探索的科學(xué)精神.例如,在講解物理界伽利略、牛頓等名人的事跡和觀點(diǎn)時(shí),教師可以引入相關(guān)實(shí)驗(yàn)并與學(xué)生一起探討,以鼓勵(lì)學(xué)生勇于面對困難和挑戰(zhàn),培養(yǎng)其對科學(xué)的探索精神.此外,教師還可以結(jié)合學(xué)生的興趣來適當(dāng)延伸物理教學(xué)的內(nèi)容.例如,講述伽利略因宣傳哥白尼日心說而被終身監(jiān)禁的故事,讓學(xué)生感受到物理學(xué)家不畏艱險(xiǎn)的高尚品質(zhì)和獻(xiàn)身于科學(xué)的精神,從而堅(jiān)定學(xué)生追求物理的信念.同樣地,在講解“超重和失重”現(xiàn)象時(shí),教師也可以引入相關(guān)的物理學(xué)史故事,如笛卡爾在研究力與運(yùn)動方面的成果,以開拓學(xué)生的視野并促進(jìn)他們真正熱愛物理這門課程.

4 借助實(shí)驗(yàn)活動,促進(jìn)自主探究

實(shí)驗(yàn)是有效培養(yǎng)學(xué)生物理思維的方式,因此教師應(yīng)充分考慮學(xué)生學(xué)情和物理教學(xué)內(nèi)容來設(shè)置實(shí)驗(yàn)活動.為了給予學(xué)生實(shí)踐探索物理知識的機(jī)會,教師需彰顯學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主體地位,深化學(xué)生對物理知識的了解.此外,實(shí)驗(yàn)教學(xué)也需符合學(xué)生興趣以激發(fā)其參與實(shí)驗(yàn)的積極性.為此,教師需在實(shí)驗(yàn)類型方面多下功夫,組織學(xué)生開展模擬、探究類實(shí)驗(yàn),發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維.例如,在教學(xué)“超重和失重”時(shí),教師可通過設(shè)置探究性的實(shí)驗(yàn)給學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究過程提供有效指引,教師可在實(shí)驗(yàn)開始前提出問題引導(dǎo)學(xué)生思考.隨后的實(shí)驗(yàn)過程中,教師可結(jié)合填空的形式設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,要求學(xué)生遵循操作步驟進(jìn)行觀察并做好記錄工作.觀察彈簧秤示數(shù)的過程包括觀察彈簧秤在靜止、減速上升以及加速上升狀態(tài)下的示數(shù)變化;觀察其在減速下降與加速下降時(shí)的示數(shù)變化.最后,經(jīng)由對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察,教師再組織學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象展開探討,幫助學(xué)生掌握超重與失重的本質(zhì).

合理的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)不僅能彌補(bǔ)理論教學(xué)的不足,還能改變學(xué)生被動接受物理知識的狀態(tài).同時(shí),由于實(shí)驗(yàn)相關(guān)結(jié)論是經(jīng)過學(xué)生親自動手實(shí)踐得出,因此能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性,并發(fā)展學(xué)生的動手實(shí)踐意識和能力.更重要的是,實(shí)驗(yàn)過程還聯(lián)系了學(xué)生此前所學(xué)的牛頓運(yùn)動定律,通過聯(lián)系舊知識,學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展過程也將更具系統(tǒng)性,這對學(xué)生科學(xué)思維的全面發(fā)展也有很大幫助.

新課程改革標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生具備準(zhǔn)確表達(dá)自身觀點(diǎn)的能力.然而,高中物理教師在教學(xué)時(shí)雖然面向全體學(xué)生傳授相同的物理知識,但由于不同學(xué)生的理解能力不一致,因此針對同一物理現(xiàn)象也可能得出截然不同的觀點(diǎn)或產(chǎn)生多個(gè)觀點(diǎn)的情況.面對這種情況,學(xué)生應(yīng)該堅(jiān)持自己的結(jié)論還是接受他人的觀點(diǎn)呢?這需要教師的合理引導(dǎo)來發(fā)展學(xué)生的辨別能力.同時(shí),為了發(fā)展學(xué)生的探究精神,教師還可以組織學(xué)生以分組討論的方式對物理教學(xué)相關(guān)內(nèi)容展開探討,并通過總結(jié)歸納的方式促進(jìn)學(xué)生物理探究能力的有效發(fā)展.

5 強(qiáng)調(diào)物理理論,發(fā)展物理素養(yǎng)

高中物理教師在課堂教學(xué)中設(shè)置邏輯遞進(jìn)性的題目,不僅能加深學(xué)生對超重和失重本質(zhì)的理解,還能發(fā)展學(xué)生的觀察、分析和總結(jié)能力.同時(shí),引導(dǎo)學(xué)生利用牛頓運(yùn)動定律解決現(xiàn)實(shí)生活中的具體問題,也能有效提高學(xué)生的物理素養(yǎng),為他們的后續(xù)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ).

案例:設(shè)置問題,引導(dǎo)學(xué)生判斷觀察到的物理現(xiàn)象.

題目1:“物體向上為超重,物體向下為失重”的說法是否正確;

題目2:結(jié)合牛頓第二與第三定律,分析物體做向上勻速運(yùn)動時(shí)的拉力情況;

題目3:如果物體在自由落體運(yùn)動中,則其拉力是多少?

通過引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會知識遷移,以升華學(xué)生情感為目標(biāo).例如,結(jié)果外推,認(rèn)知完全失重現(xiàn)象.

教師:根據(jù)失重現(xiàn)象和F=mg-ma公式,我們可以得出F會隨著加速度的增大而逐步減小.那么當(dāng)F=0時(shí),物體的加速度是多少?

學(xué)生:物體的加速度等于重力加速度g.

教師:如果一個(gè)物體以等于g大小的加速度進(jìn)行垂直下落運(yùn)動,且沒有彈力作用于支持物和懸掛物,那么這種現(xiàn)象被稱為完全失重.

教師:完全失重是指物體不受重力作用嗎?

學(xué)生:不是,是受到的支持力或壓力為0.

評析:圍繞失重現(xiàn)象的原因進(jìn)行外推,可以利用學(xué)生所學(xué)的數(shù)學(xué)知識來探究在物體向下運(yùn)動時(shí),其加速度會逐漸增大,F也會不斷減小;當(dāng)物體向下運(yùn)動的加速度大小等于g時(shí),便處于完全失重狀態(tài).這樣一來,既能減輕學(xué)生的知識理解難度,又能發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)用能力.

6 強(qiáng)化課堂總結(jié),全面梳理知識

許多高中教師在開展物理教學(xué)后,很少對課堂教學(xué)過程進(jìn)行總結(jié).這導(dǎo)致他們無法全面掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況,同時(shí)也限制了學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展.對此,教師需積極總結(jié)課堂教學(xué)過程,再結(jié)合思維導(dǎo)入、知識樹等方式來幫助學(xué)生對所學(xué)的物理知識加以整合,以此才能幫助學(xué)生形成完善的知識鏈,繼而發(fā)展學(xué)生的物理核心素養(yǎng)[2].在教授“超重和失重”這一主題時(shí),教師可以利用表1來幫助學(xué)生全面梳理本節(jié)的知識點(diǎn).

表1 “超重和失重”相關(guān)知識

當(dāng)學(xué)生完成章節(jié)知識梳理后,為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng),教師可以為學(xué)生布置一個(gè)課后小實(shí)驗(yàn)來拓展課堂教學(xué)的內(nèi)容.例如,在一次性水杯的側(cè)面打孔,將水裝入紙杯后再將紙杯拋向空中,觀察水是否會從水杯側(cè)面的小孔處流出.通過這個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn),教師可以激發(fā)學(xué)生的探索興趣,并幫助他們總結(jié)其中包含的物理知識.

總之,高中物理教學(xué)需要運(yùn)用多種教學(xué)方式來激活學(xué)生的思維并拓展他們的知識面.同時(shí),無論課堂還是實(shí)驗(yàn)教學(xué),教師都應(yīng)該讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中扮演主體角色,這樣才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,并為發(fā)展學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).