基于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的高中物理深度教學(xué)

摘 要：物理新課程改革要求教師聯(lián)系教材實(shí)際和學(xué)生特點(diǎn)，認(rèn)真研讀新課標(biāo)精神，把握核心素養(yǎng)理念，加強(qiáng)對學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)探究等能力的培養(yǎng)。本文以“平拋運(yùn)動”教學(xué)為例，開展基于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的高中物理深度教學(xué)的思考和研究。在課堂引入中，利用創(chuàng)設(shè)情境方式，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動機(jī);在教學(xué)中，采用信息技術(shù)手段，幫助學(xué)生理解物理規(guī)律;在知識遷移應(yīng)用中，采用層層遞進(jìn)方法，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，在促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)提升的同時(shí)，達(dá)到科學(xué)育人等目的。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);深度學(xué)習(xí);高中物理;平拋運(yùn)動

物理核心素養(yǎng)集中概括了物理學(xué)科的育人價(jià)值，并將其作為教育目標(biāo)來引領(lǐng)課程、教材和教學(xué)的改革方向[1]。傳統(tǒng)的物理教學(xué)模式，教師重視的是自身在學(xué)生學(xué)習(xí)中的主導(dǎo)作用，淡化了學(xué)生思維意識的培養(yǎng)，使他們?nèi)鄙僮灾魉伎技爸鲃犹骄康钠脚_，導(dǎo)致其不能很好地對知識進(jìn)行理解建構(gòu)，這不利于學(xué)生思維能力的培養(yǎng)，無助于學(xué)生核心素養(yǎng)的提高和促進(jìn)。新時(shí)代背景下的物理教學(xué)要求教師要把握核心素養(yǎng)理念，立足課程體系，注重引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，通過不斷優(yōu)化學(xué)生喜愛的教學(xué)方式，營造良好的學(xué)習(xí)氛圍等手段，使學(xué)生保持持續(xù)且積極、主動的學(xué)習(xí)態(tài)度，在理解知識的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)新知識和新思想。本文以“平拋運(yùn)動”教學(xué)為例，探討基于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的高中物理深度教學(xué)。

一、優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的意識

高中物理新課標(biāo)明確要求教師在教學(xué)中要充分發(fā)揮學(xué)科的育人價(jià)值，深度理解和靈活應(yīng)用物理知識、原理。只有促進(jìn)學(xué)生主動參與物理的學(xué)習(xí)興趣內(nèi)驅(qū)力，才能讓他們理解知識、掌握技能，進(jìn)而靈活地構(gòu)建知識框架，并應(yīng)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題。深度學(xué)習(xí)作為落實(shí)核心素養(yǎng)的重要途徑，教師要引導(dǎo)學(xué)生帶著批判或懷疑的態(tài)度理解性地學(xué)習(xí)，才能對原有的物理知識進(jìn)行重組建構(gòu)，并遷移到新的情境中不斷提高學(xué)生解題及實(shí)踐操作能力[2]，這對提升學(xué)生科學(xué)思維能力及科學(xué)探究能力等方面具有深遠(yuǎn)的意義。

這就要求教師要不斷更新教學(xué)理念，面對新的情境或者具有挑戰(zhàn)性的教學(xué)任務(wù)時(shí)，要深刻理解核心素養(yǎng)的精神實(shí)質(zhì)，積極尋找突破口，不斷優(yōu)化旨在促進(jìn)學(xué)生能力發(fā)展的教學(xué)設(shè)計(jì)。了解學(xué)生的興趣與愛好，高度重視深度學(xué)習(xí)在物理課堂教學(xué)中的有效運(yùn)用，并采取針對性的教學(xué)措施，將學(xué)習(xí)引向深入，進(jìn)而改變傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生探索物理知識的熱情，促進(jìn)學(xué)生更好地掌握知識和實(shí)驗(yàn)技能，從而較好地提高課堂教學(xué)的有效性。如：在“平拋運(yùn)動”課堂教學(xué)中，教師利用FLASH小游戲“你來當(dāng)飛行員”，組織學(xué)生先進(jìn)行游戲體驗(yàn)“投彈”練習(xí)，然后引導(dǎo)學(xué)生對“炸彈”在空中的飛行過程進(jìn)行分析并理論計(jì)算，最后借助實(shí)驗(yàn)手段檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。這種理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方式，既抓住了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生養(yǎng)成應(yīng)用所學(xué)知識解決問題的良好習(xí)慣，提高了學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中獲取進(jìn)步的成就感，又增強(qiáng)了學(xué)生深度學(xué)習(xí)的意識，有效地促進(jìn)了學(xué)生深度學(xué)習(xí)的開展。

二、創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動機(jī)

科學(xué)合理且寬松和諧的教學(xué)情境，可以有效吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的共鳴，激發(fā)學(xué)生主動思維的欲望。例如：在課堂教學(xué)導(dǎo)入中，教師可結(jié)合教材內(nèi)容，將演示實(shí)驗(yàn)、多媒體、游戲等方式引入課堂，一改學(xué)生深感乏味的學(xué)習(xí)情緒，從而更加主動、預(yù)約地參與學(xué)習(xí)，進(jìn)而調(diào)動學(xué)生的視聽神經(jīng)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動力。如：在教學(xué)“平拋運(yùn)動”一節(jié)時(shí)，教師可利用Flash小游戲“你來當(dāng)飛行員”進(jìn)行教學(xué)。教師提出問題：“如果你是一名飛行員，并駕駛著一架轟炸機(jī)，怎樣才能準(zhǔn)確無誤地?fù)糁小當(dāng)炒?？”同時(shí)，讓學(xué)生推薦一名代表充當(dāng)“飛行員”的角色，并上臺對“敵船”進(jìn)行投彈練習(xí)，學(xué)生屢次投射均未獲得成功，面對這種狀況，大家議論紛紛為何無法擊中“敵船”，并掀起了一場熱鬧非凡的討論景象，同學(xué)們個(gè)個(gè)躍躍欲試、爭先恐后地想再上臺一展身手。此時(shí)，教師再引導(dǎo)其他同學(xué)進(jìn)行嘗試練習(xí)，在學(xué)生終于體驗(yàn)到了擊中“敵船”的成功時(shí)刻，同學(xué)們一下子樂開了，整個(gè)過程充滿了成就感和新鮮感。此時(shí)，教師再提出問題：“同學(xué)們?nèi)绾翁岣呙新?，甚至百發(fā)百中呢？接下來請看老師精彩的表演。”隨即，教師一發(fā)即中，學(xué)生都發(fā)出了驚嘆的聲音。這種創(chuàng)設(shè)吸引學(xué)生學(xué)習(xí)物理的教學(xué)情境，既滿足了學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，又促進(jìn)了學(xué)生的深入學(xué)習(xí)，有效地提高了課堂教學(xué)效率。

三、運(yùn)用軟件分析，提升學(xué)生的科學(xué)思維能力

運(yùn)用信息技術(shù)對視頻中的圖像進(jìn)行分析，能詳細(xì)地記錄物體運(yùn)動的整個(gè)過程，并且詳細(xì)地進(jìn)行分析處理，進(jìn)而直觀地通過圖像表示出運(yùn)動特征，這種具有可信度高、容易讓人接受等特點(diǎn)的處理方式，大大地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

在傳統(tǒng)的“平拋運(yùn)動”實(shí)驗(yàn)中，教師只能用粗糙的形式畫出“平拋運(yùn)動”軌跡圖，這種方式既容易造成較大的數(shù)據(jù)誤差，又難以對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。為了改變這種囧狀，教師可采用信息技術(shù)手段Tracker軟件進(jìn)行處理。Tracker是一款視頻分析軟件[3]，它能對視頻畫面中的圖像進(jìn)行分析并建立直角坐標(biāo)系，記錄研究對象在不同時(shí)間、不同幀畫面對應(yīng)的坐標(biāo)值，進(jìn)而探究出研究對象遵循的物理運(yùn)動規(guī)律。

教師在授課中，可現(xiàn)場拍攝“平拋運(yùn)動”的視頻，通過Tracker軟件追蹤并采集小球的軌跡數(shù)據(jù)（如圖1所示）。此時(shí)，在Tracker軟件的圖像上，教師分別選擇x、y作為橫、縱坐標(biāo)，y-x圖像立即清晰而直觀地呈現(xiàn)出小球的軌跡近似拋物線（如圖2所示）。借助擬合分析器，得到y(tǒng)-x函數(shù)方程y=-3.198x2+0.07309x+0.005300，再將函數(shù)方程與拋物線方程 y=ax2+bx+c進(jìn)行對比，使學(xué)生能直觀地認(rèn)識到平拋物體運(yùn)動軌跡為開口朝下的拋物線。

為了讓學(xué)生理解小球在豎直方向的運(yùn)動情況，教師可再通過Tracker軟件，得到y(tǒng)-t圖像也為拋物線形狀（如圖3所示），其函數(shù)方程為y=4.848t2+0.07169t+0.006289，對比拋物線方程 y=at2+bt+c，由于b、c數(shù)值很小，故可忽略不計(jì)，得到y(tǒng)=4.848t2。教師再將y-t函數(shù)方程跟公式y(tǒng)=2-1 gt2對比，可得g=2×4.848=9.696m/s2，即為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葦?shù)值，從而證明了小球在豎直方向的運(yùn)動為自由落體運(yùn)動。教師采用同樣的方法，得到x-t圖像為一次函數(shù)（如圖4所示），擬合得到的函數(shù)方程為x=1.167t+0.001486，并與一次函數(shù)方程x=kt+b對比，b=0.001486非常小，也可忽略不計(jì)，從中得到x與t成正比，并求出小球的初速度v0=k=1.167m/s，證明了小球水平方向做勻速直線運(yùn)動。同時(shí)，教師還能通過數(shù)據(jù)引導(dǎo)學(xué)生分析數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤差的原因，有效地培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)散思維的能力。信息系統(tǒng)強(qiáng)大的功能還能引發(fā)學(xué)生對新科技的贊嘆，點(diǎn)燃學(xué)生喜歡并主動學(xué)習(xí)物理的欲望，提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。

四、應(yīng)用知識遷移，提高學(xué)生解決問題的能力

教師在課堂教學(xué)中，運(yùn)用合理的教學(xué)手段，不但可以優(yōu)化課堂結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生踴躍參與到活躍的學(xué)習(xí)氛圍中，而且能使學(xué)生主動投入知識的探索中，有效提高物理課堂教學(xué)效率。在“平拋運(yùn)動”教學(xué)中，課前引入“你來當(dāng)飛行員”情景，可以讓學(xué)生分析飛機(jī)“投彈”過程中，“炸彈”空中飛行過程中的物理模型，學(xué)生再根據(jù)新學(xué)的知識，分析出“炸彈”其飛行過程為“平拋運(yùn)動”，構(gòu)建出運(yùn)動過程的物理模型，然后老師通過游戲情境設(shè)計(jì)以下問題：

假設(shè)在一次軍事演練中，轟炸機(jī)在距海面高45m，以60m/s的速度水平勻速飛行，突然發(fā)現(xiàn)海面上有一艘敵船。假如你是飛行員，采用炸彈擊中敵船，在不考慮空氣阻力的情況下，請你計(jì)算以下3種情況下，轟炸機(jī)投彈點(diǎn)距敵船的水平距離。（g=10m/s2）

（一）若敵船靜止。

（二）若敵船以10m/s勻速向前逃離。

（三）若敵船初速度10m/s，加速度2m/s2逃離。

問題層層遞進(jìn)，由簡入繁，教師引導(dǎo)學(xué)生先利用平拋運(yùn)動知識，求出解決敵船靜止時(shí)的情況。然后，教師再深入推進(jìn)問題（二），引導(dǎo)學(xué)生分析炸彈和船在水平方向的運(yùn)動都是勻速直線運(yùn)動，此時(shí)炸彈的水平速度大于船的速度，炸彈落入水面時(shí)與船在同一位置，就能擊中船。教師再提出問題：“請同學(xué)們想一想，飛行中的炸彈在水平方向的運(yùn)動與敵船的運(yùn)動是否相同，在水平方向上兩者的運(yùn)動關(guān)系是我們所學(xué)過運(yùn)動學(xué)中的哪個(gè)物理模型？”通過學(xué)生的分析討論，建構(gòu)出水平方向的物理模型為追及和相遇問題。讓學(xué)生利用“你來當(dāng)飛行員”游戲，證明計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。在學(xué)生較好地掌握以上知識點(diǎn)的情況下，教師可繼續(xù)深入問題（三），引導(dǎo)學(xué)生分析炸彈和船在水平方向的運(yùn)動情況，經(jīng)過前面的分析，學(xué)生可聯(lián)想到水平方向的運(yùn)動關(guān)系是追及和相遇問題中的勻加速直線運(yùn)動追勻速直線運(yùn)動類型。經(jīng)過層層深入的問題設(shè)置，學(xué)生不但能構(gòu)建出炸彈在空中飛行過程為“平拋運(yùn)動”的物理模型，還能復(fù)習(xí)鞏固追及和相遇問題的運(yùn)動模型，從而幫助學(xué)生養(yǎng)成建立物理模型的習(xí)慣，形成主動分析問題的良好習(xí)慣，促進(jìn)學(xué)生物理綜合能力的提高。

結(jié)束語

教師要實(shí)現(xiàn)基于核心素養(yǎng)下的教學(xué)目標(biāo)，就要引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷深度參與理解知識的產(chǎn)生過程，并借助有效的手段，增強(qiáng)課堂的教學(xué)活力，使學(xué)生能主動建構(gòu)物理知識體系，同時(shí)通過創(chuàng)設(shè)物理真實(shí)問題情境，使學(xué)生建立物理學(xué)科思想，提升學(xué)生的關(guān)鍵能力和必備品質(zhì)，養(yǎng)成和發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2]張靖杰.淺談高中物理深度學(xué)習(xí)的必要性[J].理綜指津，2021（1）.

[3]李學(xué)等.運(yùn)用Tracker軟件開展“探究平拋運(yùn)動”實(shí)驗(yàn)[J].中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)裝備，2021（1）.

作者簡介：鄭碧沁（1985— ），女，漢族，福建寧德市古田人，廈門市新店中學(xué)，中學(xué)二級教師，學(xué)士學(xué)位。研究方向：中學(xué)物理教學(xué)。

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