1引言

物理學(xué)科核心素養(yǎng)要素“科學(xué)探究”的“證據(jù)”，是科學(xué)探究過(guò)程中材料、數(shù)據(jù)和原有認(rèn)知的總稱.“證據(jù)”是構(gòu)成“科學(xué)探究”的核心要素之一，貫穿物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)所有環(huán)節(jié).物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要注重培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)意識(shí)，以落實(shí)核心素養(yǎng)目標(biāo).以人教版“向心力”教學(xué)為例，構(gòu)建以“證據(jù)”為核心的教學(xué)課堂，突破“向心力表達(dá)式”教學(xué)難點(diǎn)，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的證據(jù)意識(shí).

2創(chuàng)設(shè)熟悉情境，提出科學(xué)問(wèn)題

情境有多種表述方式，物理學(xué)科教學(xué)情境是為了解決特定主題，通過(guò)提供感性材料引起學(xué)生注意、明確學(xué)習(xí)方向和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，運(yùn)用數(shù)據(jù)、圖片、圖表、文字、活動(dòng)和實(shí)驗(yàn)等一種或多種方式的呈現(xiàn)總體.教學(xué)情境設(shè)置需貼近生活，既要具備“熱度”，也要富有“深度”.教師若能充分挖掘情境價(jià)值服務(wù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，就能助力學(xué)生進(jìn)行知識(shí)構(gòu)建、提高課堂效率，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力.向心力教學(xué)以家用電器洗衣機(jī)的脫水缸脫水原理創(chuàng)設(shè)情境，能為學(xué)生提供感性材料，有利于學(xué)生構(gòu)建向心力概念，探究向心力方向.

首先，教師運(yùn)用PPT呈現(xiàn)洗衣機(jī)圖片，從學(xué)生熟悉的生活家用電器入手，迅速引起學(xué)生興趣，

問(wèn)題1洗衣機(jī)脫水桶轉(zhuǎn)動(dòng)快慢影響衣物脫水的效果嗎？猜測(cè)的依據(jù)是什么？如何找尋證據(jù)驗(yàn)證你的猜想？

然后，教師鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)或根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)尋找證據(jù)驗(yàn)證猜想，培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)意識(shí).

有學(xué)生查詢洗衣機(jī)脫水工作原理，驗(yàn)證猜想結(jié)論.也有學(xué)生模擬洗衣機(jī)脫水原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證.有學(xué)生去除底部并在瓶身打滿小孔的廢棄礦泉水瓶，在其中放入浸水的帕子充當(dāng)需脫水的衣物，用手控制瓶身轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢.觀察瓶子轉(zhuǎn)動(dòng)與溢水快慢的關(guān)系，尋求證據(jù).學(xué)生動(dòng)手的過(guò)程中，提升了證據(jù)意識(shí).

問(wèn)題2衣物隨脫水桶一起做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，衣物上水滴受到哪些力的作用？

問(wèn)題3 物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要哪些條件？

3提出猜想假設(shè)

猜想是通過(guò)觀察、分析和歸納等對(duì)未知現(xiàn)象的規(guī)律或原因做推測(cè)性或假定性說(shuō)明.猜想假設(shè)是培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)意識(shí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié).學(xué)生要敢于依據(jù)實(shí)驗(yàn)、觀察，提出猜想假設(shè)，激發(fā)學(xué)習(xí)物理的內(nèi)生動(dòng)力.探究“影響向心力大小的因素”時(shí)，教師需要引導(dǎo)學(xué)生猜想假設(shè)，驗(yàn)證，進(jìn)而找出影響向心力大小的因素，為構(gòu)建向心力表達(dá)式奠定基礎(chǔ).

問(wèn)題4 物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，哪些因素能改變向心力大??？

學(xué)生甲 與所處的位置有關(guān).

學(xué)生乙 與線的長(zhǎng)短有關(guān).

鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)圖1實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行改進(jìn)或利用向心力演示儀，對(duì)猜想設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證，知道改變向心力大小的因素以及向心力大小與這些因素的定性關(guān)系.

問(wèn)題5向心力大小與半徑、角速度和線速度之間有怎樣的定量關(guān)系呢？

4設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)是運(yùn)用已學(xué)原理和知識(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理和?shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保實(shí)驗(yàn)有序?qū)嵤?探究過(guò)程中，要發(fā)揮學(xué)生的“主體”作用，設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案，能保證實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行，培養(yǎng)學(xué)生規(guī)劃能力，同時(shí)形成尊重科學(xué)、尊重實(shí)驗(yàn)和尊重證據(jù)的科學(xué)態(tài)度.實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)要根據(jù)猜想假設(shè)確定需要測(cè)量的物理數(shù)據(jù)或信息，選擇適合的實(shí)驗(yàn)方法，形成實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)原理，選擇或制作實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟.鼓勵(lì)學(xué)生討論，反復(fù)修正實(shí)驗(yàn)方案，最終形成可行方案，指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，也是培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)意識(shí)的一種途徑.向心力表達(dá)式的構(gòu)建需要探究向心力大小與各物理量之間的定量關(guān)系，從而設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案.

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系.

問(wèn)題6 在實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)量哪些物理量呢？如何測(cè)量？

問(wèn)題7 需要準(zhǔn)備哪些實(shí)驗(yàn)器材？

學(xué)生根據(jù)分組，進(jìn)行研討、制定實(shí)驗(yàn)方案.對(duì)制定的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行可行性分析，然后修正，形成有依據(jù)、可操作的實(shí)驗(yàn)方案.

學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)，向心力演示器只能測(cè)出向心力與各因素之間半定量的關(guān)系，不能準(zhǔn)確測(cè)量向心力與各因素之間的定量關(guān)系.為實(shí)現(xiàn)探究向心力與各因素之間定量關(guān)系的目標(biāo)，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行改裝，然后實(shí)施實(shí)驗(yàn).

方案設(shè)計(jì)階段，教師需及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，有效提升學(xué)生的科學(xué)探究能力.將“證據(jù)”意識(shí)貫穿實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)過(guò)程，讓學(xué)生對(duì)已有知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)意識(shí)，提升學(xué)生的科學(xué)探究能力，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的提高.

5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析是根據(jù)實(shí)驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)運(yùn)用邏輯、數(shù)學(xué)等方法對(duì)文字、表格以及坐標(biāo)圖像等方式進(jìn)行分析、整合，概括數(shù)據(jù)間的規(guī)律，最終發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的方法.數(shù)據(jù)分析中，結(jié)論的得出，要建立在證據(jù)的基礎(chǔ)上.

學(xué)生處理實(shí)驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)，得出結(jié)論，是一個(gè)充滿艱難險(xiǎn)阻的過(guò)程.

問(wèn)題8通過(guò)數(shù)據(jù)處理，向心力大小跟半徑滿足怎樣的關(guān)系？如何得到這種關(guān)系？

各組代表交流發(fā)言（各組獲得結(jié)論的方法可能不一樣，有的小組能夠獲得支撐結(jié)論的一條證據(jù)，有的小組能夠獲得多條證據(jù)）

演示處理 以甲組記錄“向心力大小與半徑的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為例.

通過(guò)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，向心力大小隨半徑大小均勻增加；設(shè)置橫軸為半徑 （r） 、縱軸為向心力 （F_n） ，將數(shù)據(jù)導(dǎo)人坐標(biāo)系，形成散點(diǎn)圖，觀察坐標(biāo)點(diǎn)分布特點(diǎn)，通過(guò)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)坐標(biāo)點(diǎn)基本分布在同一直線上；運(yùn)用Excel進(jìn)行擬合發(fā)現(xiàn)， F_n-r 圖像是一條傾斜的直線.

學(xué)生通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、交流、解釋的結(jié)論作為總結(jié)“向心力大小跟半徑的關(guān)系”的證據(jù)：根據(jù)以上三個(gè)證據(jù)，得出：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，向心力大小跟運(yùn)動(dòng)半徑成正比，記作 F_n∝r ：

問(wèn)題9通過(guò)探究\"向心力大小跟半徑的關(guān)系”的過(guò)程，你能用類似的方法尋找?guī)讉€(gè)證據(jù)支持你已總結(jié)的關(guān)于“探究向心力大小跟質(zhì)量的關(guān)系”結(jié)論嗎？請(qǐng)完善證據(jù)，交流意見(jiàn).

學(xué)生在探尋“探究向心力大小跟質(zhì)量的關(guān)系”結(jié)論的證據(jù)時(shí)，增強(qiáng)了證據(jù)意識(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究態(tài)度.

各組代表進(jìn)行交流發(fā)言、總結(jié).有的小組在原來(lái)的證據(jù)基礎(chǔ)上，又取得新的證據(jù)；有的小組分享方法；也有的小組分享心得.

學(xué)生展示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，交流獲取證據(jù)的過(guò)程，總結(jié)向心力大小與質(zhì)量的關(guān)系.

通過(guò)初步觀測(cè)，向心力大小與質(zhì)量大小呈正比關(guān)系；設(shè)置橫軸為質(zhì)量 η（m） 、縱軸為向心力 （F_n） ，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入坐標(biāo)系，形成散點(diǎn)圖分布圖，觀察發(fā)現(xiàn)坐標(biāo)點(diǎn)基本分布在同一直線上；將數(shù)據(jù)運(yùn)用Exce1對(duì)散點(diǎn)圖進(jìn)行擬合，生成 F_n-m 圖像，發(fā)現(xiàn)是一條傾斜的直線.

“向心力大小與質(zhì)量的關(guān)系”的結(jié)論：基于數(shù)據(jù)和圖像形成的證據(jù)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，向心力大小跟物體質(zhì)量成正比，記作： F_n∝m

問(wèn)題10運(yùn)用處理向心力大小與半徑、質(zhì)量關(guān)系的方法，能否得到向心力大小與角速度的關(guān)系？（突破向心力大小與角速度的關(guān)系，是本節(jié)內(nèi)容數(shù)據(jù)處理的難點(diǎn)）

學(xué)生根據(jù)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理發(fā)現(xiàn)，向心力大小隨角速度增大而增大，且增加的幅度越來(lái)越大；建立坐標(biāo)系，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入坐標(biāo)系，形成散點(diǎn)圖，坐標(biāo)點(diǎn)沒(méi)有分布在同一直線上；用光滑曲線進(jìn)行擬合，F(xiàn)_n-ω 圖像不是一條傾斜的直線.

結(jié)論：通過(guò)掌握證據(jù)，只能得出向心力隨角速度增大而增大.

學(xué)生交流獲取證據(jù)的方法以及遇到的問(wèn)題，根據(jù)已有的方法不能得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論.

教師對(duì)比進(jìn)行干預(yù)，作出綜合評(píng)價(jià)，引導(dǎo)學(xué)生觀察.

6向心力表達(dá)式的構(gòu)建

從一個(gè)或幾個(gè)已知判斷得出另一個(gè)新判斷的思維過(guò)程就是推理.基于證據(jù)進(jìn)行綜合分析推理，能增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)推理能力，是促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)養(yǎng)成的重要途徑.向心力表達(dá)式的構(gòu)建是在明確向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量之間關(guān)系的基礎(chǔ)上，類比牛頓第二定律表達(dá)式的構(gòu)建思想，進(jìn)行類比推理，讓學(xué)生易于理解，便于應(yīng)用，

討論回顧 回顧加速度與物體受到的作用力、加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系時(shí)總結(jié)出牛頓第二定律表達(dá)式的思想和方法.

學(xué)生回顧相關(guān)知識(shí)后交流發(fā)言：通過(guò)處理加速度與物體受力關(guān)系實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得： a∝F ；通過(guò)處理加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得：

對(duì)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行整合，則： ;整理得：F=Kma ，查閱資料，根據(jù)國(guó)際單位制，知 K=1 ，因此 F=Kma 表示為 F=ma ，該式為牛頓第二定律的表達(dá)式.

問(wèn)題11在探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，已經(jīng)知道向心力與各要素之間的關(guān)系，通過(guò)構(gòu)建牛頓第二定律的方法，你有什么發(fā)現(xiàn)？

學(xué)生交流通過(guò)處理向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，已經(jīng)知道： F_n∝r，F(xiàn)_n∝ω² ，

FOc m.

通過(guò)類比牛頓第二定律表達(dá)式的邏輯推理方式，對(duì)影響向心力大小的三個(gè)因素?cái)?shù)據(jù)處理結(jié)論進(jìn)行整合得： F_n∝mω²r ，變形為等式： F_n=Kmω²r ，由國(guó)際單位制知 K=1 ，因此做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，向心力表達(dá)式為： F_n=mω²r ：

通過(guò)類比構(gòu)建牛頓第二定律的方法對(duì)向心力與各物理量關(guān)系進(jìn)行邏輯推理，進(jìn)而突破教學(xué)難點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生邏輯分析和邏輯推理能力，通過(guò)證據(jù)構(gòu)建向心力表達(dá)式，使學(xué)生獲得成功喜悅，促進(jìn)學(xué)生對(duì)證據(jù)意識(shí)的重視，發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究能力，落實(shí)核心素養(yǎng)目標(biāo).

7結(jié)語(yǔ)

在教學(xué)實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)意識(shí)，提升學(xué)生科學(xué)探究能力，升華學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解和運(yùn)用，促進(jìn)學(xué)生形成核心素養(yǎng)，是發(fā)展關(guān)鍵能力的有效途徑.證據(jù)意識(shí)貫穿于物理教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié).教師在教學(xué)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要立足于學(xué)生實(shí)際，以“以學(xué)生為中心”為出發(fā)點(diǎn)，突出學(xué)生“主體”地位，引導(dǎo)學(xué)生基于證據(jù)進(jìn)行理性推理.同時(shí)，教師發(fā)揮“主導(dǎo)”作用，及時(shí)給予學(xué)生多元化的評(píng)價(jià)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行肯定和指導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的內(nèi)生動(dòng)力.

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