趙黃磊 吳曉松

【摘要】通過對(duì)人教版必修一前面兩章運(yùn)動(dòng)學(xué)的幾處教學(xué)片段為例，找尋并發(fā)現(xiàn)其中所蘊(yùn)含的教學(xué)亮點(diǎn)，以學(xué)科課堂教學(xué)完成科學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)任務(wù)。

【關(guān)鍵詞】課堂亮點(diǎn)? 核心素養(yǎng)? 科學(xué)態(tài)度

課堂是教學(xué)過程一個(gè)最重要的地方，根據(jù)教師的地位賦予其在課堂上實(shí)施教學(xué)和釋疑傳道的作用，進(jìn)而把學(xué)生內(nèi)在的潛質(zhì)挖掘和開發(fā)出來。一堂好課的標(biāo)準(zhǔn)之一就是讓聽課者有回味無窮的“亮點(diǎn)”。這些亮點(diǎn)是教師和學(xué)生在教學(xué)過程中雙邊互動(dòng)產(chǎn)生出來的。由于課堂是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的主要渠道，我們更要善于在課堂中找尋和發(fā)現(xiàn)教學(xué)亮點(diǎn)，以學(xué)科課堂教學(xué)完成學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)任務(wù)，而不需要在課堂以外添加不必要的“活動(dòng)”。就物理學(xué)科而言，更重要的是每一節(jié)如何落實(shí)物理素養(yǎng)，如果單節(jié)課本身不能體現(xiàn)和培養(yǎng)物理素養(yǎng)，那么N節(jié)課和課后組成的大單元也不可能落實(shí)素養(yǎng)發(fā)展的任務(wù)。因此素養(yǎng)培養(yǎng)的關(guān)鍵在于我們?cè)谠O(shè)計(jì)和實(shí)施每一節(jié)課時(shí)有沒有素養(yǎng)理念，有沒有素養(yǎng)培養(yǎng)策略，能否找尋其中的閃光點(diǎn)。筆者以必修一前面兩章運(yùn)動(dòng)學(xué)的教學(xué)片段為例談?wù)勼w會(huì)。

一.勻變速運(yùn)動(dòng)的“五大公式”------形成物理觀念和科學(xué)思維

物理觀念和科學(xué)思維是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的兩個(gè)重要方面，物理觀念并不是物理概念與規(guī)律這些知識(shí)本身，而是學(xué)習(xí)者經(jīng)過一定的學(xué)習(xí)過程后所形成的對(duì)物理事實(shí)，物理問題，物理概念和規(guī)律的理解與認(rèn)識(shí)，它是物理概念與規(guī)律在學(xué)習(xí)者頭腦中的升華。而科學(xué)思維是根據(jù)物理學(xué)科的本質(zhì)特性而形成的關(guān)于物理概念與規(guī)律的認(rèn)識(shí)方式，是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行的模型建構(gòu)。在必修一第一章運(yùn)動(dòng)的描述中涉及到五個(gè)物理量，即位移x，時(shí)間t，初速度v0，t時(shí)刻的速度v，加速度a.這五個(gè)物理量不是孤立的概念，而是相互聯(lián)系的，第二章就是研究這幾個(gè)物理量之間的定量關(guān)系的，即勻變速直線運(yùn)動(dòng)的相關(guān)規(guī)律。對(duì)于一個(gè)確定的勻變速直線運(yùn)動(dòng)來說，V0和a是常量，t，V，x是三個(gè)變量，其中v-t，x-t，v-x就是教材中研究的速度時(shí)間，位移時(shí)間，速度位移關(guān)系。對(duì)這些物理量的研究有利于具體地形成物理過程中常量和變量的概念，有利于用常量和變量的視角來認(rèn)識(shí)物理公式中的各物理量的特點(diǎn)和相互關(guān)系。實(shí)際上一切勻變速直線運(yùn)動(dòng)的差異就在于它們各自的V0，a不完全相同。

勻變速直線運(yùn)動(dòng)中的五個(gè)物理量：x，t，v0， v，a中任意四個(gè)可由一個(gè)公式聯(lián)系，根據(jù)排列組合規(guī)律可知應(yīng)該有五個(gè)關(guān)系式：

這就是勻變速直線運(yùn)動(dòng)中的“五大公式”，從這“五大公式”中可以看出勻變速運(yùn)動(dòng)公式的數(shù)學(xué)對(duì)稱性以及體現(xiàn)出的和諧美。這五個(gè)公式中可以認(rèn)為只有兩個(gè)是獨(dú)立的，其余3個(gè)可以通過選取的兩個(gè)獨(dú)立的方程導(dǎo)出，例如由（1）式變形和（4）式兩式相乘可得（5）式。我們的教科書上是選取前兩個(gè)方程為獨(dú)立方程的。

二.V-t圖像中的“四片樹葉”------培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度目標(biāo)

對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)問題，共有以下七種情形：1物體做勻速直線運(yùn)動(dòng);2物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng);3物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng);4物體做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng);5物體做加速度增大的加速運(yùn)動(dòng);6物體做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng);7物體做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)我要求學(xué)生畫出以上七種情形的V-t圖像時(shí)，所有能畫對(duì)的學(xué)生都幾乎畫出如圖1所示的情形，這顯然毫無美感，學(xué)生在畫圖過程中更不可能有美的情感體驗(yàn)和美的享受，也就不可能對(duì)所學(xué)內(nèi)容感興趣。當(dāng)我把同學(xué)們的圖像進(jìn)行“乾坤大挪移”并考慮到反方向的運(yùn)動(dòng)時(shí)得到了如圖2所示的V-t圖像時(shí)，所有學(xué)生同時(shí)驚嘆：“哇！樹葉，好美！”學(xué)生的情緒和積極性瞬間高漲，我趁機(jī)追問：真的美嗎？（稍作停頓，讓學(xué)生保持這種美好的情感）然后我會(huì)深情地告訴學(xué)生：“物理學(xué)其實(shí)很美，真的！所以物理學(xué)習(xí)也是美好的事情，高中三年將是我們感受物理學(xué)美的快樂時(shí)光，如果你喜歡這幅美麗的圖畫，就帶著美好的心情，按照老師的要求再畫一次”。這一節(jié)課下來感覺大部分學(xué)生學(xué)的輕松愉快，而且主動(dòng)找運(yùn)動(dòng)學(xué)的相關(guān)問題進(jìn)行嘗試。

其實(shí)我們老師也曾無數(shù)次地畫過V-t圖像，但新課改之前并沒有完整地概括出這種美，學(xué)生學(xué)習(xí)起來也是疑惑重重，或許是“只緣身在此山中”沒有能站到一定的高度，亦或許是沒有真正把“科學(xué)態(tài)度”放在教學(xué)的首要目標(biāo)，因而缺乏這種美的心理。如果我們真正理解了物理學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，定會(huì)把物理學(xué)的這種美藏于心，溢于言，展于表，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中體驗(yàn)這種美好的心境，物理課堂就會(huì)是生動(dòng)而美好的。

三.瞬時(shí)速度的“一孔之見”----踐行科學(xué)探究目標(biāo)

任何事物的變化，包括物體位置的變化，總是伴隨著一個(gè)過程。在這一過程中，我們關(guān)心兩件事，一件是變化的多少（一般情況下為末量減去初量），另一件是變化的快慢，后者就是變化率。以物體的直線運(yùn)動(dòng)為例，位移false是質(zhì)點(diǎn)位置變化的多少，速度false就是變化率。兩者相比，作為位置變化率的速度是更為核心的內(nèi)容。速度有平均速度和瞬時(shí)速度之分，兩者相比平均速度容易理解一些因?yàn)樗且粋€(gè)與真實(shí)過程相聯(lián)系的計(jì)算，即真實(shí)的位移與真實(shí)的時(shí)間間隔的比值。相比較而言，瞬時(shí)速度就難以理解了，因?yàn)樗矔r(shí)速度是指某時(shí)刻的速度，而某時(shí)刻物體的位置是一個(gè)確定的值，它不是位移，怎么會(huì)有速度呢？但我們應(yīng)該注意到物體的運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以說質(zhì)點(diǎn)既在某一位置也可以說它不在某一位置，應(yīng)該說質(zhì)點(diǎn)不會(huì)停留在這一位置。瞬時(shí)速度不是看某一時(shí)刻的位置，而是要看后續(xù)發(fā)展情況，即此一時(shí)刻后false物體位置的變化false，物體運(yùn)動(dòng)經(jīng)過某個(gè)位置，這個(gè)位置雖然是固定的，但是運(yùn)動(dòng)物體不是停留在這一點(diǎn)，只是經(jīng)過這一點(diǎn)。在這一點(diǎn)的速度應(yīng)理解為在這個(gè)位置附近的很短時(shí)間內(nèi)false的值。否則又會(huì)陷入芝諾的“飛矢不動(dòng)”論了。

為加深學(xué)生對(duì)瞬時(shí)速度的理解，一老師安排了下面的實(shí)驗(yàn)，如圖3所示，讓滑塊沿一傾斜的氣墊導(dǎo)軌做加速運(yùn)動(dòng)，將滑塊放上不同的遮光片，測(cè)出每個(gè)遮光片通過光電門小孔所用的一段時(shí)間間隔，從而算出它們經(jīng)過光電門時(shí)的平均速度。測(cè)得的結(jié)果如表1所示。

學(xué)生可以明顯地看到當(dāng)遮光片的寬度在3.8厘米以下時(shí)平均速度的數(shù)值已經(jīng)不再變化了，學(xué)生自己都可以總結(jié)出在這么短的時(shí)間內(nèi)平均速度就可以認(rèn)為是A點(diǎn)的速度了。老師再適時(shí)指出，這表明當(dāng)位移足夠小時(shí)，我們的測(cè)量?jī)x器已經(jīng)分辨不出變速運(yùn)動(dòng)和勻速運(yùn)動(dòng)的差別，可以認(rèn)為運(yùn)動(dòng)快慢已不再變化了。（歸納）當(dāng)所取得位移足夠小時(shí)（或時(shí)間足夠短時(shí)）在測(cè)量?jī)x器的精度內(nèi)，所得的平均速度就等于A處的瞬時(shí)速度。至此，瞬時(shí)速度的概念已經(jīng)呼之欲出了，老師不妨引導(dǎo)同學(xué)們?cè)傧胍幌肴绻^續(xù)縮短遮光片的寬度，又會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？通過剛才的討論，相信同學(xué)們對(duì)物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)速度的意義有了較深刻的理解了。

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作者簡(jiǎn)介：吳曉松，生日：1984年10月26日，男，研究生，中學(xué)物理一級(jí)教師，研究方向主要為數(shù)理問題的探討，教材與教法，競(jìng)賽與輔導(dǎo)，物理學(xué)史等。