鄔娟

摘要：核心素養(yǎng)本質(zhì)上是學(xué)生在應(yīng)對和解決復(fù)雜的、不確定性的問題時，能夠應(yīng)用物理觀念進(jìn)行解釋，采用科學(xué)探究的手段進(jìn)行搜集信息和取證，應(yīng)用科學(xué)思維進(jìn)行解釋和分析，在此過程中樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和正確的價值觀。本文以《牛頓第二定律》教學(xué)設(shè)計為例，分別從創(chuàng)設(shè)情境、科學(xué)探究、問題解決、價值觀滲透四個方面探討在物理教學(xué)過程中對培育學(xué)生核心素養(yǎng)的滲透。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);教學(xué)設(shè)計;課堂教學(xué)

黨的十八、十九大報告也提出，全面貫徹黨的教育方針，落實立德樹人的根本任務(wù)，發(fā)展素質(zhì)教育，推進(jìn)教育公平。2013年，教育部啟動了普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作，進(jìn)一步明確了普通高中的培養(yǎng)目標(biāo)是進(jìn)一步提升學(xué)生綜合素質(zhì)，著力發(fā)展核心素養(yǎng)，使學(xué)生具有理想信念和社會責(zé)任感，具有科學(xué)文化素養(yǎng)和終身學(xué)習(xí)能力，具有自主發(fā)展能力和合作溝通能力?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)》中指出，物理學(xué)科核心素養(yǎng)包括了“物理觀念”、“科學(xué)思維”、“科學(xué)探究”和“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”，筆者以《牛頓第二定律》教學(xué)設(shè)計為例，來探討在課堂教學(xué)中以培育學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)過程。

一、合理創(chuàng)設(shè)情境，形成物理觀念

物理觀念是從物理學(xué)的角度形成的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動與相互作用、能量等的基本認(rèn)識，是物理概念和規(guī)律在頭腦中的提煉與升華。以學(xué)生的生活經(jīng)驗或前知認(rèn)識為教學(xué)的引入部分，有助于學(xué)生構(gòu)建新的認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生的運(yùn)動與相互作用觀念。

【案例呈現(xiàn)】 情景導(dǎo)入

視頻：足球中頭球射門的視頻。

問：足球的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生了什么變化？

答：足球的速度大小、運(yùn)動方向都發(fā)生改變。

問：足球的運(yùn)動狀態(tài)為什么發(fā)生改變？

復(fù)習(xí)：牛頓第一定律中解釋了這一現(xiàn)象，力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。

結(jié)論：當(dāng)足球運(yùn)動狀態(tài)改變時，可以用加速度來描述其變化，所以說力是產(chǎn)生加速度的原因。

【設(shè)計說明】本節(jié)課教師采用了學(xué)生比較感興趣的內(nèi)容，即足球比賽中精彩頭球部分，激發(fā)學(xué)生的興趣，并將生活實際與物理概念和規(guī)律進(jìn)行聯(lián)系，從物理學(xué)視角解釋生活中的實際現(xiàn)象;在前認(rèn)知的基礎(chǔ)上，引發(fā)新的問題，為后面的探究與分析打開了思維的大門。

二、重視探究學(xué)習(xí)過程，提升科學(xué)探究能力

新修訂的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》（后簡稱為《課程標(biāo)準(zhǔn)》）中特別強(qiáng)調(diào)，要重視對學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)?！墩n程標(biāo)準(zhǔn)》中對科學(xué)探究的四個要素進(jìn)行了說明，包括：問題、證據(jù)、解釋、交流等要素。

【案例呈現(xiàn)】

1.定性分析

實驗1：將兩個質(zhì)量幾乎相同的小車分別放在軌道上，分別掛上質(zhì)量不同的長尾夾，產(chǎn)生不同的拉力，觀察小車啟動的快慢不同，即啟動時加速度不同。

設(shè)問：為什么兩個小車的加速度不同？猜想加速度與外力有什么關(guān)系？

實驗2：二個質(zhì)量不同的小車分別放在軌道上，掛上質(zhì)量相同的長尾夾，觀察小車啟動得快慢，比較小車的加速度。

2.定量分析

設(shè)問： 為什么小車受到的拉力相同，加速度卻不同？加速度與質(zhì)量有什么關(guān)系？

（1）猜想：小車的加速度與力、質(zhì)量有什么定量關(guān)系？

（2）設(shè)計實驗：研究對象是誰？研究的方法是什么？需要研究的變量有哪些？如何測量？

（3）合作探究：a. 研究小車在質(zhì)量m一定的情況下，加速度a與作用力F的關(guān)系。

b. 研究小車在質(zhì)量F一定的情況下，加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系。

（4）分析數(shù)據(jù)：作出“a-F圖像”;作出“a-m”圖像，再點(diǎn)擊“a-1/m”圖像。

【設(shè)計說明】“探究物體加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”是高中階段的重要探究實驗之一，也是本單元的重要學(xué)習(xí)過程。通過教師創(chuàng)設(shè)的情境，即兩個小車同時運(yùn)動的對比實驗，讓學(xué)生學(xué)會觀察并發(fā)現(xiàn)問題并分析問題，得出物理量之間的定性關(guān)系。在通過DIS實驗儀器，對物理量進(jìn)行測量、收集和選擇有用信息，對數(shù)據(jù)采用繪圖的方式進(jìn)行邏輯處理，并對問題進(jìn)行合理解釋，讓學(xué)生體會探究的過程，通過小組合作、師生對話，培養(yǎng)學(xué)生準(zhǔn)確表述問題解決過程的能力。

三、基于問題解決，提升科學(xué)思維品質(zhì)

問題解決和科學(xué)探究一樣都是學(xué)生的學(xué)習(xí)過程之一，科學(xué)探究主要用于新的物理概念或者物理規(guī)律的探索與獲得的過程，而問題解決可以是在學(xué)習(xí)過程中對新知識的理解與應(yīng)用的過程。問題解決除了利用所學(xué)的新知識對實際問題的解決過程，有時在科學(xué)探究中對出現(xiàn)的誤差、實驗操作背后所蘊(yùn)含的物理原理進(jìn)行深入的分析，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維意識和思維方式的轉(zhuǎn)變。

【案例呈現(xiàn)】

問題1：根據(jù)上述探究得到的a-F圖像，為什么圖像不過原點(diǎn)？

學(xué)生提出猜想：

猜想1：操作失誤或選擇的數(shù)據(jù)有誤

解決辦法：展示教師多次實驗的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)不過原點(diǎn)的圖像居多

猜想2：軌道有摩擦

解決辦法：減小摩擦的影響，通過受力分析，分析出可以通過抬高軌道一端（圖3（a）），讓重力的分力與摩擦力平衡來達(dá)到目的，再次實驗結(jié)果如圖3（b），再次說明當(dāng)只有砝碼的重力提供拉力時，小車的加速度與合外力成正比。

問題2：根據(jù)上述探究得到的a-m圖像，如何證明當(dāng)物體所受外力一定時，物體加速度a與物體質(zhì)量m成反比？

解決辦法：通過圖像轉(zhuǎn)化，將a-m圖像轉(zhuǎn)化成a-1/m圖像，通過證明物體加速度a與質(zhì)量的倒數(shù)1/m成正比，從而說明a與m成反比。

【設(shè)計說明】發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力是重要的教學(xué)目標(biāo)之一。建構(gòu)模型是其中的一種重要方法。教師根據(jù)實驗，引導(dǎo)學(xué)生將實驗中的小車運(yùn)動建構(gòu)成分別在水平面上和斜面上運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)，通過分析小車的受力情況，在共點(diǎn)力的平衡的基礎(chǔ)上提出用重力的分力來平衡摩擦力，讓學(xué)生體會建構(gòu)模型的思維方法，并通過建構(gòu)模型來解決實際問題。在處理問題2時，則是將數(shù)學(xué)方法和物理過程進(jìn)行整合，有利于培養(yǎng)學(xué)生分析和綜合能力。

四、認(rèn)識科學(xué)本質(zhì)，形成科學(xué)態(tài)度

物理是研究自然世界物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、相互作用和運(yùn)動規(guī)律的一門自然科學(xué)。物理與我們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，為培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識科學(xué)本質(zhì)、形成科學(xué)態(tài)度、科學(xué)世界觀和正確的價值觀，體現(xiàn)了物理學(xué)科的育人價值。

科學(xué)態(tài)度和責(zé)任的培養(yǎng)是貫穿在整個教學(xué)過程中的，例如在教學(xué)引入的過程中，通過創(chuàng)設(shè)聯(lián)系生活的真實情境，活躍了課堂氛圍，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在科學(xué)探究過程時，讓學(xué)生在小組活動中體會團(tuán)結(jié)協(xié)作的重要性;在處理數(shù)據(jù)時，遵循科學(xué)的本質(zhì)，尊重實驗事實，如實記錄、客觀對待實驗數(shù)據(jù)，培養(yǎng)實事求是的科學(xué)精神。在解釋、交流的環(huán)節(jié)中，盡可能地為學(xué)生交流創(chuàng)造機(jī)會，鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，體會和享受成功的喜悅。

總結(jié)：

物理教學(xué)要達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的目的，要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實的情景中，同時指導(dǎo)學(xué)生去經(jīng)歷觀察、質(zhì)疑、操作、解釋、交流等學(xué)習(xí)活動，使學(xué)生在此過程中形成物理觀念、體驗科學(xué)探究、提升科學(xué)思維品質(zhì)并形成科學(xué)的態(tài)度與責(zé)任感，樹立正確的價值觀。將物理學(xué)科核心素養(yǎng)貫穿在物理教學(xué)活動的全過程中，體現(xiàn)物理學(xué)科的育人價值。

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上海市亭林中學(xué) 上海 201505