例談基于物理核心素養(yǎng)提升的習(xí)題課教學(xué)
——共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的教學(xué)片段

李 祥

(江陰長(zhǎng)涇中學(xué),江蘇 江陰 214411)

例談基于物理核心素養(yǎng)提升的習(xí)題課教學(xué)
——共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的教學(xué)片段

李 祥

(江陰長(zhǎng)涇中學(xué),江蘇 江陰 214411)

近來(lái)關(guān)于提升學(xué)生核心素養(yǎng)的教育思想漸漸為大多數(shù)教師認(rèn)可，并在平時(shí)的教學(xué)過(guò)程中不斷嘗試.本文是在提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)這個(gè)目標(biāo)指導(dǎo)下，筆者對(duì)一節(jié)高三一輪復(fù)習(xí)的習(xí)題課——共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的思考和做法,通過(guò)具體的內(nèi)容和操作來(lái)體現(xiàn)物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng).

物理核心素養(yǎng);習(xí)題課;共點(diǎn)力平衡;教學(xué)案例

物理教學(xué)的價(jià)值應(yīng)該是提升學(xué)生的物理學(xué)核心素養(yǎng).物理核心素養(yǎng)的關(guān)鍵要素包括“物理觀念與應(yīng)用”、“科學(xué)思維與創(chuàng)新”、“科學(xué)探究與交流”、“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”4個(gè)方面.“物理觀念與應(yīng)用”是指對(duì)物理學(xué)科發(fā)展中核心概念和規(guī)律的理解與應(yīng)用;“科學(xué)思維與創(chuàng)新”是指了解并掌握研究問(wèn)題的思想和方法;“科學(xué)探究與交流”是指解決問(wèn)題的意識(shí)和能力;“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”是指對(duì)科學(xué)研究的熱情和實(shí)事求是的態(tài)度.這些要素如何在物理教學(xué)中得到體現(xiàn)便是一線(xiàn)教師所要面對(duì)的課題.本文筆者通過(guò)對(duì)一節(jié)習(xí)題課的教學(xué)來(lái)談?wù)勏敕ê妥龇?

這節(jié)習(xí)題課屬于高三一輪復(fù)習(xí)共點(diǎn)力的平衡這個(gè)專(zhuān)題.筆者圍繞一個(gè)模型進(jìn)行遷移變化,在解題的過(guò)程中以求達(dá)到提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)的目的.

圖1

例題.如圖1所示,一根不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩的兩端分別固定在L型支架上的A、B點(diǎn),一光滑的小滑輪放置在細(xì)繩上,滑輪下面掛著質(zhì)量為m的重物,若只將細(xì)繩的A端緩慢向上移動(dòng)一小段距離,則移動(dòng)過(guò)程中

(A) 細(xì)繩所受拉力保持不變.

(B) 細(xì)繩所受拉力逐漸增大.

(C) 細(xì)繩所受拉力逐漸減小.

(D) 細(xì)繩與豎直方向的夾角α和β都減小.

圖2

圖3

解析:此題的難點(diǎn)在于學(xué)生難以把握細(xì)繩的A端緩慢向上移動(dòng)一小段距離的過(guò)程中繩子夾角的變化情況.無(wú)法確定夾角的變化就無(wú)法采用圖解法或者函數(shù)解析法.此時(shí)最好的方法、最直接的方法也是最讓人信服的方法就是——實(shí)驗(yàn)法.于是筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易的裝置(如圖2).通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們可以清楚地看到在A端緩慢向上移動(dòng)的過(guò)程中,左側(cè)的細(xì)繩沒(méi)有動(dòng),右側(cè)的細(xì)繩向上平移但不改變張角.然后利用力的傳感器將力的大小通過(guò)數(shù)字化信息系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)上顯示出來(lái),數(shù)據(jù)直接顯示拉力是不變的(如圖3).在教學(xué)過(guò)程中我們可以輔助理論的分析,讓學(xué)生體會(huì)實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合的思想,讓學(xué)生感受實(shí)驗(yàn)和理論完美吻合是多么的美妙.我們可以充分利用這個(gè)裝置來(lái)將以前 “紙上談兵”的題目以遷移的形式呈現(xiàn),然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)直觀地感受各個(gè)物理量的變化.但我們必須意識(shí)到實(shí)驗(yàn)法只能幫助我們觀察變化,最終做題還是要靠解析法.

在例題的基礎(chǔ)上我們可以通過(guò)改變動(dòng)作來(lái)遷移出新的題目:

遷移1:在上面的例題中如果只將細(xì)繩的B端緩慢向左移動(dòng)一小段距離,則移動(dòng)過(guò)程中

(A) 細(xì)繩所受拉力保持不變.

(B) 細(xì)繩所受拉力逐漸增大.

(C) 細(xì)繩所受拉力逐漸減小.

(D) 細(xì)繩與豎直方向的夾角α和β都增大.

解析:此題可以先通過(guò)現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)從而得到結(jié)果,再讓學(xué)生通過(guò)圖解法或者函數(shù)解析法來(lái)解決.

遷移2:如果只將L型支架逆時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)90°,則移動(dòng)過(guò)程中

(A) 細(xì)繩所受拉力保持不變.

(B) 細(xì)繩與豎直方向的夾角α和β都減小.

(C) 細(xì)繩所受拉力先增大后減小.

(D) 細(xì)繩與豎直方向的夾角α和β都先增大再減小.

圖4

解析:此題是筆者原創(chuàng),是問(wèn)題遷移的必然產(chǎn)物.此題也可以先通過(guò)現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)從而得到結(jié)果.用解析法解決比較困難,需要用到轉(zhuǎn)換的思想,變支架的旋轉(zhuǎn)為繩子的旋轉(zhuǎn),另外還需要了解橢圓的相關(guān)知識(shí).我們可以通過(guò)PPT的動(dòng)畫(huà)演示來(lái)輔助教學(xué)(截圖如圖4).在解題的過(guò)程中我們不斷發(fā)現(xiàn)困難并想方設(shè)法克服困難,從中開(kāi)拓眼界、提升能力.另外我們也體會(huì)到多種手段和技巧的配合使用能更好地解決問(wèn)題.

下面圍繞核心素養(yǎng)的4個(gè)要素來(lái)談?wù)劷虒W(xué)過(guò)程中是如何提升學(xué)生核心素養(yǎng)的.

1 物理觀念與應(yīng)用

“物理觀念與應(yīng)用”是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)、能量和相互作用的基本認(rèn)識(shí);是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華;是運(yùn)用物理知識(shí)和方法解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題的能力.在本節(jié)課中需要學(xué)生對(duì)相互作用有基本的認(rèn)識(shí)和解決問(wèn)題的能力,需要知道重力和彈力的概念以及橢圓的基本知識(shí)，會(huì)受力分析，能運(yùn)用力的合成和分解以及動(dòng)態(tài)平衡的處理方法，掌握平行四邊形定則.學(xué)習(xí)和運(yùn)用這些知識(shí)的過(guò)程就是提升核心素養(yǎng)的過(guò)程.

2 科學(xué)思維與創(chuàng)新

“科學(xué)思維與創(chuàng)新”是從科學(xué)視角對(duì)客觀事物本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí),是分析綜合、抽象概括、推理論證等科學(xué)思維方法的內(nèi)化;是基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對(duì)已有觀點(diǎn)或結(jié)論進(jìn)行質(zhì)疑、批判,并提出創(chuàng)造性見(jiàn)解的能力和品質(zhì).在本節(jié)課中可以強(qiáng)化學(xué)生對(duì)共點(diǎn)力平衡中的繩子模型的認(rèn)識(shí)和解決能力從而提升學(xué)生建構(gòu)物理模型的意識(shí)和能力.在解題過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生使用不同的思維方法從定性和定量?jī)蓚€(gè)方面進(jìn)行科學(xué)推理,找出規(guī)律并形成結(jié)論.在遷移2中需要用到轉(zhuǎn)換的思想(對(duì)于學(xué)生算是一種創(chuàng)新的要求),變支架的旋轉(zhuǎn)為繩子的旋轉(zhuǎn)從而再借助橢圓的知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題.回看這兩個(gè)遷移其實(shí)也是在培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的意識(shí)和能力,讓學(xué)生養(yǎng)成在今后能夠自發(fā)地遷移、積極地考慮問(wèn)題的多樣性和復(fù)雜性,這正是科學(xué)的思維與創(chuàng)新.

3 科學(xué)探究與交流

“科學(xué)探究與交流”是指具有科學(xué)探究的意識(shí),能在真實(shí)情景中提出科學(xué)問(wèn)題,形成猜想與假設(shè),利用科學(xué)方法獲取和處理信息并形成結(jié)論.在本節(jié)課例題的解決中就需要學(xué)生對(duì)于繩子夾角的變化提出猜想和假設(shè),再借助幾何知識(shí)和物理知識(shí)進(jìn)行證明.當(dāng)然也可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作得到直接的結(jié)論再輔助理論的分析.在遷移2中需要學(xué)生探究橢圓的特性,借助幾何知識(shí)和物理知識(shí)一起解決問(wèn)題,在教學(xué)過(guò)程中教師可以借助PPT的動(dòng)畫(huà)來(lái)顯示旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的變化情況.在題目講解的過(guò)程中可以讓學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)探究的意識(shí)和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、使用各種科技手段和方法設(shè)計(jì)科學(xué)探究、獲取證據(jù)從而解決問(wèn)題的能力.

2017-02-13)