關春虹

摘? ?要：物理學科能力一直是學生發(fā)展核心素養(yǎng)過程中物理教育研究與實踐的核心議題。物理學科能力主要表現(xiàn)在由三個能力維度構成：學習理解，應用實踐，遷移創(chuàng)新。本文以高考中高頻考點動量守恒中的碰撞模型的教學為例，闡述如何在課堂上物理教學中以指向核心素養(yǎng)的學科能力的教學實施。

關鍵詞：學科核心素養(yǎng);學科能力;動量守恒定律中碰撞模型

學科核心素養(yǎng)是指學科教育給予學生未來發(fā)展所需要的關鍵能力和必備品格[ 1 ]。學科能力活動又是將知識轉化為能力素養(yǎng)的重要途徑。在課堂教學中，如何通過學科能力活動將知識轉化為能力素養(yǎng)，本文以高考中的高頻考點及高三復習中的重點和難點知識“動量守恒中碰撞模型”的復習教學為例，談談課堂教學中如何實施指向核心素養(yǎng)的物理學科能力的教學。

1? 指向核心素養(yǎng)的物理學科能力的表現(xiàn)及評價

學科知識轉化為能力素養(yǎng)，經(jīng)過“學習理解”“應用實踐”“遷移創(chuàng)新”等關鍵能力活動。物理觀念的形成就是經(jīng)過“學習理解”“應用實踐”過程，而在學習實踐中又不斷提升了學生的科學思維及探究能力。最后經(jīng)過“遷移創(chuàng)新”形成新的科學知識和觀點，新知識又能促進新技術的發(fā)明，有助于形成學生良好的科學態(tài)度并增強學生的社會責任感，從而有效地提升學生的核心素養(yǎng)。從知識能力到素養(yǎng)發(fā)展能力的進階和教學轉化的模型如圖1所示。

2? 指向核心素養(yǎng)的教學意圖

動量守恒中的碰撞模型經(jīng)常涉及多物體，多階段運動問題，綜合性較強，涉及的知識點較多，在學習中能較好地測評學生物理學科能力，所以在歷年高考中反復出現(xiàn)，是高頻考點，在高三復習中，既是難點也是重點。

2.1? 教學目標

（1）物理觀念：回顧碰撞三種類型特點，讓學生觀察、體會運動觀，相互作用觀及能量觀，歸納多物體，多階段運動問題的一般解題規(guī)律和方法。

（2）科學思維：在復習中進行科學推理論證，并對碰撞模型建構，通過訓練，提高學生分析綜合能力，處理復雜問題能力。

（3）科學探究：對所提的問題利用實驗進行驗證。收集實驗數(shù)據(jù)，對結果進行交流反思。

（4）科學態(tài)度與責任：培養(yǎng)學生實事求是的科學精神，形成勇于創(chuàng)新的科學態(tài)度。

2.2? 教學重點、難點

重點：掌握碰撞中多物體，多階段運動問題的一般解題規(guī)律和方法。

難點：能根據(jù)不同階段的運動受力特點，合理選擇動力學、能量觀點或動量觀點解決問題。

2.3? 教學方法

問題情景法、實驗探究法、信息技術融合法。

2.4? 教具

DIS數(shù)字傳感器等、希沃手機同屏。

3? 指向核心素養(yǎng)的物理學科能力的教學實施

3.1? 教學流程圖（見表1）

3.2? 新課教學

3.2.1? 回顧知識方法（“學習理解”能力維度教學的實施）

為了讓學生能夠順利地進行知識回顧和學習理解知識，在這一環(huán)節(jié)教學中，教師在課前提出問題，課上利用問題導向，回顧動量守恒中碰撞的知識、模型和解題方法，同時利用希沃爾手機同屏功能進行有效復習。問題如下：（1）畫出碰撞模型的思維導圖。（2）“一動碰一靜”完全彈性碰撞碰后速度的推導過程。（3）試證明完全非彈性碰撞動能損失最大。在問題的驅動下，學生能很快理解碰撞的類型及特點。為了加深理解，進一步提出問題：能不能用實驗驗證完全非彈性碰撞動能損失最大？引導學生利用手邊的 DIS數(shù)字傳感器等進行實驗論證，通過實驗獲取的信息，得出結論，并進行交流反思，培養(yǎng)了學生科學探究精神。利用這些問題引導學生在復習中進行觀察記憶，對本章知識進行概括論證并進行關聯(lián)整合。

在回顧知識環(huán)節(jié)，“學習理解”能力維度的教學實施，使學生順利地完成知識的回憶和提取、辨識和確認、概括和關聯(lián)、說明和論證的學習理解活動。

3.2.2? 典型問題，規(guī)范求解（“應用實踐”能力維度教學的實施）

教學中隨著“學習理解”能力的實施，物理觀念的不斷形成，如何進一步培養(yǎng)學生的科學思維和科學探究能力，這就需要一個應用實踐的過程。

教學中進一步提問：如何用我們剛才回顧的知識和方法，解決碰撞過程中多物體，多階段運動問題？教師用如下例題引入典型問題。

例1：固定在同一懸點O的兩根長均為L的輕繩分別系著兩個小球質量分別為M、m，如圖2所示。它們在同一豎直面內相向先后從不同高度無初速擺下，在最低點相碰后粘在一起，恰能一起擺到小球M的出發(fā)點。小球m的出發(fā)點與最低點的高度差為■，重力加速度為g，不計空氣阻力，兩小球均視為質點。

（1）求小球m剛擺到最低點時對繩的拉力大小。

（2）若兩球從小球M的出發(fā)點一起無初速擺下，到達最低點時由于小球M上的彈力裝置啟動，小球M把小球m彈開，為了使小球m恰能回到其最初出發(fā)點，小球M應對小球m做多少功？

問題提出后，讓學生分析題中出現(xiàn)的多物體多階段運動問題，確定每一個過程的研究對象及每一個過程中所需的核心知識。確立解題方向如下：

解（1）小球m下擺到最低點過程：

在最低點時：

聯(lián)立，得：

根據(jù)牛頓第三定律：

（2）小球M下擺到最低點過程：

兩小球 在最低點時：

它們上擺又下擺到最低點過程：

在最低點時，小球M對小球m做功：

小球m，恰好擺回初發(fā)點過程：

聯(lián)立，得：

在這環(huán)節(jié)“應用實踐”能力維度教學中，把問題細化分析，引導學生逐一思考、分析解釋，從問題情境中提取關鍵信息，根據(jù)信息調用相應的物理觀念、模型、規(guī)律進行分析，并推論預測，最終達到了學生能應用動量守恒、能量守恒這一核心知識和科學思維解決了多過程問題，多知識的提取與綜合應用這一教學目標。即讓學生體會了多物體、多階段運動問題的解題方法：

①明過程，明對象;

②會分析，找規(guī)律;

③列方程，找聯(lián)系，也明確了如何規(guī)范求解。

3.2.3? 難點問題，深入剖析（“應用實踐”能力維度教學的進一步實施）

綜合應用是在“應用實踐”能力中各項能力的融合，是實踐維度的最高要求。為了進一步訓練學生的綜合應用能力，在學生明確了動量守恒中碰撞模型的知識及模型建構，能規(guī)范解題后，在“應用實踐”能力實施環(huán)節(jié)再拋出新的問題，對難點問題進行深入分析。

例2：在光滑水平面上有一個質量為M的弧形凹槽光滑滑塊，如圖3所示，凹槽半徑為R，A點為凹槽最低點?，F(xiàn)有一個質量為m的小球以速度v0從A點水平向左沖上凹槽，已知當?shù)刂亓铀俣却笮間。問：

（1）當v0=時，小球能否到達B點？

（2）如果小球的速度足夠大，小球將做怎樣的運動？

這題也是多物體，多過程問題，而且是水平動量守恒的典型題型，同時也是能量觀和動量觀的綜合應用，難度較大，為了突破難點引導學生建立表2進行分析，提取相應的物理概念和規(guī)律。

在這一教學環(huán)節(jié)中，進一步強調多物體多階段運動問題的解題方法。學生在解題中理清楚復雜情境中的各個步驟及各種關系，構建出相應的物理過程及模型，同時在分析過程中綜合多方面的知識對難點問題，深入剖析，提升了解決實際問題的能力。

3.2.4? 復雜問題，靈活處理（“遷移創(chuàng)新”能力維度教學的實施）

遷移創(chuàng)新能力是學生在應用實踐中形成的知識和能力，是更高層次的能力表現(xiàn)，是學生利用已學的知識和方法進行遠距離聯(lián)想和遷移應用至新情境，創(chuàng)建新的模型，以解決相關新的問題，發(fā)現(xiàn)新的知識和新的方法的能力。

在上一問題情境下，進一步提出問題：小球在返回A點時的運動方向？這種問題看似陌生及不確定性，這時如果能根據(jù)物體運動時水平方向動量守恒，系統(tǒng)機械能守恒等特點進行直接聯(lián)想，可以知識遷移水平方向彈性碰撞模型，再結合“學習理解”實施環(huán)節(jié)中的問題（2）“一動碰一靜”完全彈性碰撞碰后速度的推導過程，那么這個問題就迎刃而解了。同時進一步知識遷移提出問題：根據(jù)這個例題，還能提出什么物理問題？如提出以下問題①求小球到達B點的最小速度v0;②求M得最大速度v2等，引導學生進行探尋新知識和新方法，主動合理構建新模型，針對新的問題情境，在質疑和批判的基礎上，通過理論創(chuàng)新進而有效地解決了碰撞中的難點和重點問題。

4? 教學反思

本節(jié)課在課堂教學過程中充分給學生提供了自主合作學習的機會，順利生成課堂教學目標：①規(guī)范格式：格式、思維、計算。②問題生成：收集、分析、反思、鞏固。③課堂生成：資源、問題、錯題。同時也培養(yǎng)了物理學科能力：學習理解，應用實踐，遷移創(chuàng)新。從“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態(tài)度與責任”四個方面有效地提升了學生的核心素養(yǎng)。是指向核心素養(yǎng)的物理學科能力的教學的一次實踐。

參考文獻：

[1]郭玉英. 基于學生核心素養(yǎng)能力研究[M]. 北京：北京師范大學出版社，2017：9-10.