華雪俠 向?qū)庫(kù)o 曾利霞

摘要：物理學(xué)科基于核心素養(yǎng)教育理念的新一輪基礎(chǔ)教育課程改革的目標(biāo)已由三維課程目標(biāo)演進(jìn)為發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)，本論文主要是基于核心素養(yǎng)的理念對(duì)“動(dòng)量定律和動(dòng)能定律”實(shí)施過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)。采取實(shí)驗(yàn)探究的方式開(kāi)展教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);教學(xué)設(shè)計(jì);實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1 教學(xué)設(shè)計(jì)的理念

自 2017年12月，《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》正式頒布以來(lái)，物理學(xué)科核心素養(yǎng)正式被提出。物理學(xué)科基于核心素養(yǎng)教育理念的新一輪基礎(chǔ)教育課程改革的目標(biāo)已由三維課程目標(biāo)演進(jìn)為發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)，對(duì)于物理學(xué)科而言，關(guān)于核心素養(yǎng)的研究方面，《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》將其界定為四個(gè)方面，包括物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。從“三維”到“多維”目標(biāo)，從學(xué)生的知識(shí)與技能的習(xí)得到方法與情感態(tài)度與價(jià)值觀的培養(yǎng)再到現(xiàn)在的多方位適和個(gè)人終身發(fā)展所需的必備品格和關(guān)鍵能力的培養(yǎng)，更加有助于學(xué)生的終身發(fā)展，同時(shí)給基礎(chǔ)教育帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。

2 “動(dòng)量定律和動(dòng)能定律”課堂設(shè)計(jì)

高中物理中的“動(dòng)能定理”、“動(dòng)量定理”的教學(xué)內(nèi)容，傳統(tǒng)教學(xué)是由牛頓第二定律和勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度與時(shí)間、加速度與位移的關(guān)系式聯(lián)立解方程推導(dǎo)出動(dòng)量定理和動(dòng)能定理。而公式中所涉及到的沖量、功、動(dòng)量和動(dòng)能等概念并沒(méi)有深刻的體會(huì)，這樣只追求了一個(gè)知識(shí)方面合乎邏輯的結(jié)論，實(shí)際對(duì)動(dòng)量、沖量、動(dòng)能、動(dòng)能的定義式前的系數(shù)學(xué)生們并沒(méi)有深刻的認(rèn)知和體會(huì)。我們?cè)诮虒W(xué)中利用實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情景，使同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)的過(guò)程中主動(dòng)地進(jìn)行探索、學(xué)習(xí);“發(fā)現(xiàn)”新規(guī)律，“定義”新的物理量。實(shí)現(xiàn)從學(xué)習(xí)知識(shí)和技能的過(guò)程中感受學(xué)習(xí)物理方法，培養(yǎng)科學(xué)探究和科學(xué)思維的能力。

2.1 在學(xué)生自主學(xué)習(xí)的前提下，提出任務(wù)和問(wèn)題，導(dǎo)入新課

科學(xué)素養(yǎng)中勇于探究的精神是不可或缺的一部分，應(yīng)用于物理教學(xué)中就是在新課開(kāi)始之前我們要先自主去學(xué)習(xí)本節(jié)課的知識(shí)，了解本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在，理解本節(jié)課的新概念、定理、定律、公式以及推導(dǎo)式。為新課程的學(xué)習(xí)打下一定的基礎(chǔ)，從而更容易把握新課程的知識(shí)，能夠有效快速的掌握新知識(shí)。

在學(xué)習(xí)“動(dòng)量定律”和“動(dòng)能定律”前讓學(xué)生先進(jìn)行預(yù)習(xí)，并提出問(wèn)題，力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的關(guān)系，牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律給了我們一個(gè)力與加速度的瞬時(shí)關(guān)系，那么力作用在物體上有沒(méi)有有沒(méi)有積累的效果？讓學(xué)生舉例說(shuō)明這種情景。也就是力F與速度v、時(shí)間t、位移s等物理量有沒(méi)有關(guān)系？這些物理量之間的關(guān)系如何？

這樣在教學(xué)的開(kāi)頭，從已知的物理理論展開(kāi)思考，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系實(shí)際，例如“踢足球的過(guò)程”“推桌子的過(guò)程”都是“在力的作用下物體的速度發(fā)生了改變”?！耙粋€(gè)是力作用了一段時(shí)間”，“一個(gè)是力作用了一段位移”，兩種情況的規(guī)律如何？展開(kāi)討論，對(duì)力的積累效果有初步的認(rèn)識(shí)。加強(qiáng)學(xué)生理解物理源于生活。

一般基于核心素養(yǎng)的課前導(dǎo)入環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)要充分的體現(xiàn)核心素養(yǎng)中的人文底蘊(yùn)、健康生活、科學(xué)素養(yǎng)、責(zé)任擔(dān)當(dāng)和實(shí)踐創(chuàng)新等這些去影響學(xué)生。在學(xué)生的心中慢慢的影響學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生，健全科學(xué)素養(yǎng)體系。

2.2 通過(guò)科學(xué)探究尋找結(jié)論

從討論中引入科學(xué)探究的動(dòng)力，學(xué)生很想通過(guò)自己的探究尋找這些關(guān)系，我們?yōu)閷W(xué)生提供氣墊導(dǎo)軌道實(shí)驗(yàn)室讓學(xué)生測(cè)得∑F、m、a、v、t、s這些物理量，獲取大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和整理。

教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行大量的組合和猜想，可以引導(dǎo)學(xué)生思考如下表達(dá)式：a、∑F·t、∑F·s、v2-v1、（v2-v1）2、v22-v12、m·（v2-v1）、m·（v2-v1）2、m·（v22-v12）……學(xué)生通過(guò)數(shù)據(jù)的整理和計(jì)算這些表達(dá)式的結(jié)果，條件允許情況下可提倡學(xué)生用計(jì)算機(jī)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，可用Excle處理數(shù)據(jù)并擬合，要求學(xué)生收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有以下三項(xiàng)：（1）M和m保持不變，改變s的大小;（2）m和s保持不變，改變M的大小;（3）M和s保持不變，改變m的大小。每項(xiàng)至少測(cè)六組數(shù)據(jù)，以消除偶然誤差。

通過(guò)數(shù)據(jù)整理結(jié)果的觀察，細(xì)心的同學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)，每一組的F·t的值與m·（v2-v1）的值很接近的：因此在數(shù)學(xué)上應(yīng)該存在這樣的關(guān)系：

Ft=M（v2-v1）=Mv2-Mv1（1）

兩組數(shù)據(jù)并不存在相同的關(guān)系，但仔細(xì)觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)，第二組數(shù)據(jù)的數(shù)值是第一組的2倍（同樣是第二組中有兩個(gè)數(shù)存在問(wèn)題），即它們存在著如下的關(guān)系：

Fs=12M（v22-v21）=12Mv22-12Mv21（2）

不過(guò)上面的兩個(gè)數(shù)學(xué)關(guān)系式，是在砝碼質(zhì)量m不變（即系統(tǒng)所受合外力∑F=mg不變）和系統(tǒng)質(zhì)量M不變的條件下，從實(shí)驗(yàn)中得出的。當(dāng)這兩個(gè)物理量的一個(gè)發(fā)生變化，或者兩個(gè)都變化時(shí)，上面的兩個(gè)數(shù)學(xué)關(guān)系式是否仍然成立就要求學(xué)生完成另外兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理后下結(jié)論。在上述過(guò)程中，把學(xué)生放在主體地位，教師只是去做恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)。因此作為一個(gè)合格的教師就要學(xué)會(huì)引導(dǎo)學(xué)生去合作討論來(lái)解決問(wèn)題，并讓學(xué)生自己敘述自己的觀點(diǎn)，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.3 進(jìn)一步思考和概念的理解

在得到兩個(gè)等式Ft=Mv2-Mv1和Fs=12Mv22-12Mv21以后，學(xué)生就會(huì)思考它們?yōu)楹螘?huì)有這種關(guān)系，教師指導(dǎo)他們來(lái)理解這兩個(gè)等式的物理意義：F·t是力在時(shí)間上的積累，這個(gè)積累所產(chǎn)生的效果是物體的M·v的積發(fā)生變化;F·s是合力在空間上的積累，它所產(chǎn)生的效果是使物體的12Mv2發(fā)生了變化。然后再給學(xué)生動(dòng)量、動(dòng)能、動(dòng)量的增量、動(dòng)能的增量、外力的沖量、外力的功等一系列物理概念的理解和標(biāo)量與矢量的區(qū)別。最后根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，推導(dǎo)動(dòng)量定理和動(dòng)能定理。

3 教學(xué)設(shè)計(jì)效果分析

這樣這種教學(xué)過(guò)程比直接把一些抽象的物理概念和公式教給學(xué)生給學(xué)生的印象更深，學(xué)生通過(guò)自己的思考、探究、理論分析經(jīng)歷了整個(gè)實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程，再告訴學(xué)生科學(xué)家都是經(jīng)過(guò)這樣的過(guò)程得出一條條物理的定律，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)自己實(shí)踐過(guò)程的認(rèn)可和自豪感，逐漸使學(xué)生形成解覺(jué)問(wèn)題的方式和方法。

參考文獻(xiàn)：

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基金項(xiàng)目：陜西省教育科學(xué)“十三五”項(xiàng)目號(hào)：SGH17H17， 咸陽(yáng)師范學(xué)院校級(jí)科研項(xiàng)目，項(xiàng)目號(hào)：XSYK17010。服務(wù)咸陽(yáng)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展項(xiàng)目，項(xiàng)目號(hào)：16XFY005