張士軍 孫梅芳

(1. 安徽省懷遠(yuǎn)第一中學(xué)，安徽 蚌埠 233400；2. 安徽省蚌埠市田家炳中學(xué)，安徽 蚌埠 233010)

學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)貫穿于高中物理教學(xué)的每個(gè)環(huán)節(jié)，高三復(fù)習(xí)階段是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的關(guān)鍵期，是由量變到質(zhì)變的升華期。由于急功近利思想的影響，高三復(fù)習(xí)中存在著大量“刷題”現(xiàn)象，這種“刷題式復(fù)習(xí)法”拉低了復(fù)習(xí)課品味，使得復(fù)習(xí)課游走在淺層次、機(jī)械化、碎片化的軌道上。事實(shí)上，一味“刷題”導(dǎo)致學(xué)生對(duì)問題缺乏深入思考和總結(jié)，無(wú)法建立物理知識(shí)體系，在遇到新問題與新情境時(shí)就會(huì)一籌莫展，難以形成物理觀念，難以提升思維品質(zhì)。高三復(fù)習(xí)需要摒棄這種低效能的復(fù)習(xí)模式，順應(yīng)高考改革形勢(shì)，結(jié)合學(xué)生和高三復(fù)習(xí)課的特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。

1 深度學(xué)習(xí)與物理學(xué)科核心素養(yǎng)

深度學(xué)習(xí)(Deep Learning)是在理解的基礎(chǔ)上批判性地學(xué)習(xí)新知識(shí)和方法，并將其融入已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，建立聯(lián)系并能遷移到新情境中，從而解決問題的學(xué)習(xí)方式。結(jié)合教學(xué)實(shí)際，這里所講的深度學(xué)習(xí)是指在核心素養(yǎng)及高考評(píng)價(jià)體系的語(yǔ)境中，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)化、進(jìn)階式、批判性的學(xué)習(xí)，追根究源，最終達(dá)到“知其然，知其所以然”。

物理學(xué)科核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面，這些方面既相互關(guān)聯(lián)又相互促進(jìn)。物理觀念主要包括物質(zhì)觀、運(yùn)動(dòng)與相互作用觀、能量觀等，是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)中其它方面的前提；科學(xué)思維是指具有構(gòu)建物理模型以及進(jìn)行科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新的意識(shí)和能力；科學(xué)探究是指基于觀察和實(shí)驗(yàn)提出問題，會(huì)使用各種方法和手段獲取、分析、處理信息，能基于證據(jù)形成結(jié)論，并進(jìn)行交流；科學(xué)態(tài)度和責(zé)任是指具有學(xué)習(xí)和研究物理的好奇心與求知欲，以及社會(huì)責(zé)任和擔(dān)當(dāng)。

2 教學(xué)案例分析

筆者以“摩擦力”專題復(fù)習(xí)為例，探討深度學(xué)習(xí)與核心素養(yǎng)的培養(yǎng)相融合的實(shí)踐操作問題。

2.1 深入理解摩擦力，強(qiáng)化物理概念

定義：兩個(gè)相互接觸并擠壓的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，這種力叫做摩擦力。

由摩擦力的定義入手，引導(dǎo)學(xué)生深入理解。

(1) 摩擦力產(chǎn)生條件：兩物體接觸且接觸面粗糙，接觸面間有彈力，有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或趨勢(shì)。

(2) 摩擦力類型：靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力。

在確定了是靜摩擦力還是動(dòng)摩擦力的基礎(chǔ)上，結(jié)合思維導(dǎo)圖(圖1)，重點(diǎn)圍繞著摩擦力的大小展開教學(xué)。

圖1

(3) 靜摩擦力大小:0～Ffmax，物體處于平衡態(tài)時(shí)靜摩擦力大小隨引起其產(chǎn)生的外力變化而變化，處于非平衡態(tài)時(shí)靜摩擦力大小隨加速度變化而變化。

如圖2(a)所示，物塊不動(dòng)，摩擦力隨F變化而變化。如圖2(b)所示，兩物塊以相同的加速度運(yùn)動(dòng)，物塊間摩擦力隨整體加速度的變化而變化。

圖2

(4) 滑動(dòng)摩擦力大小:Ff=μFN，由動(dòng)摩擦因數(shù)和正壓力共同決定，說(shuō)明μ和FN的物理意義和決定因素。

需向?qū)W生強(qiáng)調(diào)：摩擦力有靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力兩種，其大小決定因素不同，判斷前應(yīng)先明確是哪種摩擦力，切忌動(dòng)不動(dòng)都用μFN來(lái)計(jì)算。

2.2 深度剖析力的性質(zhì)，進(jìn)階科學(xué)思維

學(xué)生往往由于對(duì)運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)不夠清楚，導(dǎo)致對(duì)靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的判定不準(zhǔn)確，對(duì)摩擦力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系把握不透。這里提到的運(yùn)動(dòng)觀念，一是產(chǎn)生摩擦力的兩個(gè)物體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),另一個(gè)是研究對(duì)象相對(duì)慣性參考系的運(yùn)動(dòng)。

(1) 判斷摩擦力的類型：要看是否有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，如人走路時(shí)腳與地面間、猴子爬樹時(shí)爪與樹干間等，雖然主體在運(yùn)動(dòng)(對(duì)地)，但產(chǎn)生的是靜摩擦力(相對(duì)靜止)。

(2) 判斷摩擦力的方向：由摩擦力的定義出發(fā)，摩擦力的方向是和產(chǎn)生摩擦力的兩個(gè)物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反；摩擦力的方向與物體對(duì)地運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系是不確定的；摩擦力的方向總是平行于接觸面(與該處彈力方向垂直)。

通過上述教學(xué)活動(dòng)讓學(xué)生明白：摩擦力有可能是動(dòng)力、也有可能是阻力等。在解決摩擦力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系問題時(shí)，關(guān)鍵是根據(jù)受力物體相對(duì)施力物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(不是對(duì)地運(yùn)動(dòng))的方向，確定其是動(dòng)力還是阻力，然后根據(jù)其狀態(tài)列出對(duì)應(yīng)的方程。

對(duì)于傳送帶模型問題，可針對(duì)水平傳送帶、傾斜傳送帶展開復(fù)習(xí)。

如表1所示，對(duì)于水平傳送帶模型，在情境1、2、3中物塊的加速度a=μg。在情境1中摩擦力是動(dòng)力；在情境2的第(1)種情形中摩擦力是阻力，第(2)種情形中摩擦力是動(dòng)力；在情境3的第(1)種情形中摩擦力是阻力，第(2)種情形中摩擦力先是阻力后是動(dòng)力。

表1

如表2所示，對(duì)于傾斜傳送帶模型，在情境1的第(1)種情形中物塊的加速度a=μgcosθ-gsinθ，在第(2)種情形中第一階段物塊的加速度a1=μgcosθ-gsinθ，第二階段物塊的加速度a2=0，有：gsinθ=μgcosθ；在情境2的第(1)種情形中物塊的加速度a=μgcosθ+gsinθ，在第(2)種情形中，第一階段物塊的加速度a1=μgcosθ+gsinθ，a2=0，gsinθ=μgcosθ(μ≥tanθ)；在第(3)種情形中，a1=μgcosθ+gsinθ，a2=gsinθ-μgcosθ(μ

表2

在理清受力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的基礎(chǔ)上，通過由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)過程分析，使學(xué)生逐步認(rèn)識(shí)力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的本質(zhì)，從而形成運(yùn)動(dòng)與相互作用觀，科學(xué)思維能力由低階向高階發(fā)展。

2.3 深研摩擦力做功，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度

在掌握力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究摩擦力做功問題，讓學(xué)生明了摩擦力對(duì)物體可以做正功和負(fù)功、也可以不做功。

(1) 靜摩擦力做功特點(diǎn)

如圖3所示，在F的作用下，兩物塊在水平面上共同向右做勻加速運(yùn)動(dòng)。兩物塊間的靜摩擦力對(duì)物體m做正功，對(duì)物體M做負(fù)功，靜摩擦力等值反向，兩物體位移相同，所以靜摩擦力對(duì)兩物體做功的代數(shù)和為零。

圖3

師生共同探討后歸納：①靜摩擦力對(duì)物體可以做正功，也可以做負(fù)功；②一對(duì)靜摩擦力對(duì)系統(tǒng)的總功為零。

(2) 滑動(dòng)摩擦力做功特點(diǎn)

以子彈射擊木塊為例，如圖4所示，質(zhì)量為m的子彈以速度v0打入質(zhì)量為M的木塊，最終以共同速度運(yùn)動(dòng)，在該過程中木塊發(fā)生的位移為x，子彈打進(jìn)入木塊深度為d。假設(shè)打入過程中子彈、木塊間的摩擦力恒定為Ff，桌面光滑。

圖4

顯然，由子彈、木塊組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，mv0=(M+m)v，可以求出共同速度v。

對(duì)摩擦力的深度學(xué)習(xí)，系統(tǒng)地強(qiáng)化了運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念、能量觀念等。通過進(jìn)階式復(fù)習(xí)，提高了學(xué)生的科學(xué)思維能力；通過批判性復(fù)習(xí)，增強(qiáng)了學(xué)生科學(xué)探究的意識(shí)，促進(jìn)了科學(xué)態(tài)度和責(zé)任的養(yǎng)成。

核心素養(yǎng)理念和新高考評(píng)價(jià)體系是基礎(chǔ)教育的航向標(biāo)，我們必須遵循教育發(fā)展規(guī)律，尊重學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)。指向培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的高三復(fù)習(xí)教學(xué)，應(yīng)摒棄題海戰(zhàn)術(shù)，走向深度學(xué)習(xí)，重視學(xué)生的物理觀念的形成，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，落實(shí)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)目標(biāo)。[4]