(1. 廣東省梅州市教學(xué)研究室,廣東 梅州 514000；2. 廣東省梅州市梅縣區(qū)高級中學(xué),廣東 梅州 514000)

學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價值的集中體現(xiàn),是通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。《普通高中物理課程標準(2017年版)》指出：高中物理課程要注重體現(xiàn)物理學(xué)科的本質(zhì),從物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等方面提煉學(xué)科育人價值,充分體現(xiàn)物理學(xué)科對提高學(xué)生核心素養(yǎng)的獨特作用,為學(xué)生終身發(fā)展、應(yīng)對現(xiàn)代和未來社會發(fā)展的挑戰(zhàn)打下基礎(chǔ)。

在培育學(xué)生物理核心素養(yǎng)的過程中,科學(xué)探究主要以物理實驗為抓手，讓學(xué)生帶著問題去親自動手實踐。科學(xué)探究并非指向問題解決的即時效率,也不強求學(xué)生在課堂上解決多少問題,而是讓每一位學(xué)生都經(jīng)歷探究過程,在問題解決過程中建構(gòu)物理概念，發(fā)展科學(xué)思維，提高探究能力，逐步養(yǎng)成嚴肅認真、尊重實驗事實的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神,促進核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標的達成。

教師通過設(shè)置系列問題,引導(dǎo)學(xué)生運用科學(xué)探究的方法去發(fā)現(xiàn)問題、提出猜想、利用證據(jù)檢驗猜想。問題解決是個體運用一定的策略選擇解決問題所需技能的過程,教師可以引導(dǎo)學(xué)生運用類比等方法設(shè)計實驗,對猜想做出驗證，設(shè)計實驗的過程對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和科學(xué)探究能力具有顯著的作用。本文以人教版教材必修一“力的合成”一節(jié)為切入點,探索如何以問題為驅(qū)動，達成物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的目標。

1 以生活實例引入,學(xué)習(xí)“等效替代”的科學(xué)思維方法

“等效替代”是物理研究的重要方法,由于該方法具有一定抽象性而學(xué)生不易理解,教學(xué)應(yīng)通過實例分析說明在作用效果相同的前提下,力可以互相代替,使學(xué)生對該思想方法有較深認識和體會。因此,在實際教學(xué)中可以設(shè)計如下兩個實例引入新課，通過投影呈現(xiàn)兩組實例(如圖1、2)。

圖2

師：多人共同作用舉起重物與吊車單獨作用舉起重物,產(chǎn)生的效果相同嗎？

生：相同,都是把重物舉起,完成相同任務(wù)。

師：有什么不同的地方呢？

生：用力的多少和形式不同。

師：將重物舉出,多人一起用力，亦可用機械,用一個力提起(如圖1)。

將網(wǎng)中的魚提出水面,可以多人一起從不同角度用力,亦可用起重機吊起(如圖2)。

師：線纜很粗、很重,一個人很難拖動到地槽中(如圖3)。如果用機械可以拖動線纜到地槽中,但如有障礙無法安置機械,那么如何解決呢？

圖3

生：如果人多,可在槽的兩邊分別安排一組工人,大家一起用力拉。

師：從以上幾個實例可以看到,生活中在需要用力完成任務(wù)時,既可以用一個力,也可以用多個力。因為這一個力和多個力要完成的任務(wù)相同,也就是作用效果相同。多個力可以用一個力來等效,多個力稱為這一個力的分力,反之,這一個力稱為這多個力的合力。

當(dāng)面臨一個力可以達到效果,由于障礙無法實施這個力時,我們可以用多個力來達到同樣的效果,這種解決問題的方法稱為等效替代法。

教學(xué)意圖：圍繞核心概念的建構(gòu),發(fā)展學(xué)生的物理觀念。通過問題逐步引導(dǎo),讓學(xué)生思維不斷深入,學(xué)到“等效替代”的科學(xué)思維方法,并掌握“合力與分力”的概念。

2 通過電視節(jié)目中的實驗,激發(fā)學(xué)生探究合力與分力關(guān)系的興趣

教學(xué)中引用中央電視臺CCTV2頻道《是真的嗎？》節(jié)目的一個實驗：用盡全力也拉不直一根晾衣服的繩(如圖4)。

圖4

教學(xué)意圖：充分利用身邊豐富的媒體資源,提高學(xué)生的觀察能力、信息分析和加工能力,通過身邊的事例激發(fā)學(xué)生實驗探究熱情。

結(jié)合視頻材料,提出以下問題讓學(xué)生討論與交流。

問題1：如何判斷晾衣繩拉直了？

問題2：兩邊各1人拉繩,繩子能否被拉直？衣服被拉起不動，說明了什么?

問題3：兩邊各3人拉繩,繩子能否被拉直？衣服被拉起不動，說明了什么?

問題4：繩子為什么就拉不直呢？

在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上,教師加以分析總結(jié)：不管兩個人拉繩還是六個人拉繩,衣服均被拉起不動了,說明兩個人的拉力和六個人的拉力產(chǎn)生的效果都是把衣服拉起來了。繩子為什么拉不直呢？我們要一起來研究合力與分力的關(guān)系,才能給予解釋。

3 引導(dǎo)學(xué)生體驗探究過程,發(fā)展科學(xué)思維和探究能力

3.1 提出問題

既然合力與分力可以相互替代,那么它們之間存在什么關(guān)系呢？

3.2 進行猜想

請學(xué)生思考并提出自己的猜想。

猜想1：合力等于各分力之和。

猜想2：合力與分力可能會構(gòu)成某種幾何圖形。

……

教學(xué)意圖：培養(yǎng)學(xué)生敢于猜想和假設(shè),增強學(xué)生的探索意識,培養(yǎng)其科學(xué)思維能力。

3.3 實驗探究

究竟哪種猜想是正確的？要通過實驗探究予以確定,因而需要讓學(xué)生思考：該如何設(shè)計該探究實驗？在此階段,學(xué)生較難根據(jù)已有認知經(jīng)驗，完整地設(shè)計實驗以證實猜想,教師需針對拉不直一根晾衣服的繩的情景，引導(dǎo)學(xué)生進行實驗探究(如圖5)。

圖5

教師通過以上示范,讓學(xué)生了解實驗設(shè)計的基本策略,決定以橡皮筋代替晾衣繩，用彈簧秤定量測定橡皮筋所受拉力，參照圖5中的實驗設(shè)計，擬定了“研究合力與分力的關(guān)系”的實驗方案(如表1)，根據(jù)探究得到力的合成法則，解決“用盡全力也拉不直一根晾衣服的繩”的問題。

表1

續(xù)表

教學(xué)意圖：發(fā)揮教師的示范作用，通過類比方法引導(dǎo)學(xué)生運用正確的策略去設(shè)計實驗，驗證猜想。學(xué)生通過類比分析設(shè)計實驗，進行實驗,從而得出結(jié)論。這一過程培養(yǎng)了學(xué)生的猜想能力、動手操作能力、合作精神、實踐創(chuàng)新能力,讓學(xué)生體驗完成探究活動的成功愉悅。

4 結(jié)語

在課堂教學(xué)中突出問題導(dǎo)向,引導(dǎo)學(xué)生一步步深入學(xué)習(xí),以實驗探究為抓手,教師注重引導(dǎo)學(xué)生用科學(xué)方法解決物理問題。充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性，重視學(xué)生協(xié)作精神的培養(yǎng),同時也體現(xiàn)了教師的引導(dǎo)作用,整個教學(xué)做到了“形散而神不散”,通過問題解決達到培育學(xué)生物理核心素養(yǎng)的目的。