聚焦核心素養(yǎng)的高中物理牛頓運(yùn)動(dòng)定律教學(xué)

鄭裕明

(靖江市斜橋中學(xué)，江蘇 泰州 214513)

0 引言

隨著素質(zhì)教育的不斷深入，為了保障學(xué)生的德、智、體、美、勞全面發(fā)展，教師應(yīng)當(dāng)貫徹以人為本的教育原則，從多角度培養(yǎng)學(xué)生的物理綜合能力?；仡櫼酝母咧形锢斫逃處熎毡槭堋胺?jǐn)?shù)至上”理念的影響，以培養(yǎng)學(xué)生的做題能力、提高學(xué)生的考試成績(jī)作為首要的教學(xué)任務(wù)。長(zhǎng)此以往，很容易誤導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)心態(tài)，導(dǎo)致學(xué)生以功利性的態(tài)度來(lái)面對(duì)物理學(xué)習(xí)?；诤诵乃仞B(yǎng)的教育理念，傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)、一刀切教學(xué)、滿(mǎn)堂灌教學(xué)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足學(xué)生的成長(zhǎng)需求。教師應(yīng)當(dāng)針對(duì)物理核心素養(yǎng)的四大維度“物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度和責(zé)任”，深入理解其中的內(nèi)涵，讓教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)相互呼應(yīng)。由此，才能提高物理教學(xué)的效率，為學(xué)生營(yíng)造和諧、高效的教育環(huán)境。

1 情境建模，融合物理觀念

關(guān)于物理觀念核心素養(yǎng)，主要要求學(xué)生能從物質(zhì)、能量、運(yùn)動(dòng)、物體間的相互作用等角度，對(duì)物理現(xiàn)象產(chǎn)生科學(xué)的認(rèn)識(shí)。培養(yǎng)物理觀念，通常要讓學(xué)生親身體驗(yàn)或親眼目睹某個(gè)具有代表性的場(chǎng)景，將這個(gè)觀念印刻在學(xué)生的腦海之中[1]。對(duì)此，教師可以采用情境建模的方式，給學(xué)生帶來(lái)優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)感受。所謂情境建模，顧名思義，是將創(chuàng)設(shè)情境與物理建模結(jié)合在一起的教學(xué)思路。教師可以借助信息技術(shù)，將某個(gè)物理現(xiàn)象直觀展示在學(xué)生面前。隨后，再使用軟件完成建模，形象并準(zhǔn)確地分析其中的物理知識(shí)，幫助學(xué)生從多個(gè)角度完成探究學(xué)習(xí)。

以牛頓第一定律的教學(xué)為例，教師可以展示一段提前制作好的GIF動(dòng)態(tài)圖片，圖片呈現(xiàn)了一座宇宙中的航天站，有一個(gè)宇航員正在站外進(jìn)行維修。突然，宇航員身上的保險(xiǎn)繩斷裂了，他不小心飄到了太空之中，離太空站越來(lái)越遠(yuǎn)，那么這個(gè)宇航員會(huì)不會(huì)遇到危險(xiǎn)？如果遇到危險(xiǎn)，他該如何自救呢？教師可以先讓學(xué)生觀察宇航員身上有什么樣的裝備，結(jié)合牛頓第一定律進(jìn)行深入思考。根據(jù)牛頓第一定律的論述，在理想的環(huán)境下，任何物體都會(huì)保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，除非能受到外力改變這個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這名宇航員因?yàn)榘踩K斷裂，不小心滑到了太空。在太空這個(gè)環(huán)境，會(huì)失去空氣阻力、重力、摩擦力的加持。所以，如果放任宇航員不管，他會(huì)離航天站越來(lái)越遠(yuǎn)，直到迷失在太空之中。當(dāng)學(xué)生了解到宇航員的危機(jī)之后，教師再播放第二段GIF動(dòng)態(tài)圖片。圖片中，宇航員拿出了隨身佩戴的手槍?zhuān)瞄_(kāi)槍產(chǎn)生后坐力，推動(dòng)他向航天站的方向移動(dòng)，成功脫離了危險(xiǎn)。在此基礎(chǔ)上，教師再通過(guò)軟件，將兩幅圖片中的物理現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)性的建模。用坐標(biāo)系的方式，分析這名宇航員身上發(fā)生的物理現(xiàn)象。對(duì)比以往的教學(xué)方式，教師在講解牛頓第一定律時(shí)，因?yàn)闊o(wú)法在課堂上建立理想的空間，物體只能表現(xiàn)出靜止的狀態(tài)，而不能長(zhǎng)時(shí)間保持勻速運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。所以，教師在講解牛頓第一定律的定義時(shí)，教學(xué)過(guò)程總是缺乏一定的信服感。而通過(guò)情境建模的方式，可以解決傳統(tǒng)教學(xué)的問(wèn)題，呈現(xiàn)理想的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景，生動(dòng)形象地揭示慣性定律的內(nèi)涵。

2 案例分析，鍛煉科學(xué)思維

關(guān)于科學(xué)思維核心素養(yǎng)，主要指學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，所表現(xiàn)出的質(zhì)疑、驗(yàn)證、推理、假設(shè)等一系列的思考能力。一般來(lái)講，教師培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，通常會(huì)采用提問(wèn)、做題的方式。但在實(shí)際教學(xué)中，單純的提問(wèn)只是教師對(duì)學(xué)生的單向輸出，學(xué)生很難主動(dòng)思考物理知識(shí)，只能在教師的引導(dǎo)下完成思考。而做題的方式又太過(guò)于機(jī)械，很容易讓物理教學(xué)陷入“題海訓(xùn)練”的誤區(qū)[2]。在這種情況下，學(xué)生會(huì)產(chǎn)生枯燥乏味的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，降低探究物理知識(shí)的熱情與樂(lè)趣。針對(duì)以上問(wèn)題，教師可以采用案例分析的教學(xué)方式，為學(xué)生提供討論的話(huà)題，豐富物理課堂的教學(xué)層次。同時(shí)，這也充分符合以生為本的教學(xué)原則，結(jié)合高一學(xué)生的學(xué)情和思維特點(diǎn)，剛剛進(jìn)入力學(xué)，學(xué)生在腦海中形成的力學(xué)物理模型尚不完整，可以鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)探究、積極互動(dòng)，在挖掘問(wèn)題、分析案例的過(guò)程中，起到良好的學(xué)習(xí)效果。

3 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)探究能力

關(guān)于探究能力核心素養(yǎng)，主要指學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，必須要具備優(yōu)秀的實(shí)踐操作能力，能結(jié)合以往的研究經(jīng)驗(yàn)，提出具有創(chuàng)新性的看法。并將自己的想法轉(zhuǎn)化成科學(xué)的研究計(jì)劃，完善好實(shí)驗(yàn)流程，在獲取信息、得出結(jié)果的基礎(chǔ)上，進(jìn)行綜合性的歸納總結(jié)。實(shí)驗(yàn)是高中物理的重要組成，這不僅是考試的重點(diǎn)，也是理解物理知識(shí)的主要途徑[3]。由此可見(jiàn)，想要深入培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究核心素養(yǎng)，教師必須要立足于實(shí)驗(yàn)課程，鼓勵(lì)學(xué)生在原有實(shí)驗(yàn)步驟的基礎(chǔ)上嘗試改進(jìn)，以促進(jìn)學(xué)生探究能力的成長(zhǎng)。

以牛頓第二定律的教學(xué)為例，在探究加速度a 與那些因素有關(guān)系時(shí)，按照傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，一般會(huì)采用圖一的思路，通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)記錄數(shù)據(jù)。但圖一的實(shí)驗(yàn)方式很容易造成誤差。首先，本實(shí)驗(yàn)將吊盤(pán)與砝碼的重力之和轉(zhuǎn)化成了小車(chē)的拉力F，但前者的數(shù)據(jù)通常會(huì)大于后者，給之后的計(jì)算工作造成誤差。其次，紙帶在小車(chē)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中很容易因?yàn)橥饨鐨饬鞯挠绊懚斐善?，?dǎo)致打擊點(diǎn)之間的間距測(cè)量不夠精確。其三，小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，摩擦力很難保持平衡的狀態(tài)，很容易給小車(chē)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)造成影響。其四，一旦紙帶、細(xì)繩、木板三者之間有任意兩者不平行，均會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)變化。因此，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生拓展實(shí)驗(yàn)思維，通過(guò)小組合作的方式進(jìn)行合作交流，在原來(lái)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上完成相應(yīng)的改進(jìn)。如圖二所示，該實(shí)驗(yàn)的思路明顯更加靈活，用彈簧測(cè)力器測(cè)定小車(chē)在移動(dòng)時(shí)所受的拉力，可以免除吊測(cè)定砝碼質(zhì)量、滑輪質(zhì)量的過(guò)程，也不需要排除鉤碼質(zhì)量所帶來(lái)的誤差影響。再比如圖三的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，使用光電門(mén)代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是其中的點(diǎn)睛之筆，可以避免紙帶摩擦、紙帶不規(guī)則移動(dòng)所產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)誤差。由此，通過(guò)教師的精確指導(dǎo)，學(xué)生們的集思廣益。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以改變“教師示范——學(xué)生模仿”的沉痼習(xí)慣，轉(zhuǎn)變?yōu)椤伴_(kāi)放思考——大膽創(chuàng)新”的自由學(xué)習(xí)模式。在此過(guò)程中，教師應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮自身的教育引導(dǎo)作用，在學(xué)生遇到難題時(shí)，能及時(shí)啟發(fā)學(xué)生，幫助學(xué)生突破難關(guān)。由此，不僅能營(yíng)造良好的師生合作關(guān)系，對(duì)學(xué)生科學(xué)探究核心素養(yǎng)的發(fā)展也能起到積極性的促進(jìn)作用。

（圖一）傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)思路

（圖二）靈活實(shí)驗(yàn)思路

（圖三）教師指導(dǎo)思路

4 聯(lián)系生活，激發(fā)責(zé)任意識(shí)

關(guān)于科學(xué)態(tài)度與責(zé)任意識(shí)核心素養(yǎng)，是在指導(dǎo)思想：為誰(shuí)培養(yǎng)人？培養(yǎng)怎樣的人才？怎樣培養(yǎng)人才？需要我們?cè)谥笇?dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中，對(duì)物理學(xué)科的一種學(xué)習(xí)態(tài)度。學(xué)生需要了解物理科學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展、建設(shè)國(guó)家能起到哪些積極性的影響作用。探究物理容易對(duì)自然、環(huán)境造成什么樣的影響，學(xué)生應(yīng)當(dāng)以什么樣的方式來(lái)正確探究物理難題。簡(jiǎn)而言之，教師需要通過(guò)物理教育，培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)祖國(guó)、熱愛(ài)民族的精神，認(rèn)識(shí)到科學(xué)的可持續(xù)發(fā)展、綠色研究的重要性。能對(duì)物理學(xué)習(xí)抱有健康的思想，抱有良好的拼搏信念，為祖國(guó)的繁榮富強(qiáng)、人民的幸福美滿(mǎn)而不懈努力[4]。針對(duì)以上目標(biāo)，教師應(yīng)當(dāng)聯(lián)系學(xué)生的日常生活，通過(guò)生活中的真實(shí)事跡落實(shí)物理教學(xué)，從而有效激發(fā)學(xué)生的責(zé)任意識(shí)。

5 結(jié)語(yǔ)

加強(qiáng)核心素養(yǎng)教育，對(duì)學(xué)生未來(lái)的成長(zhǎng)發(fā)展意義深遠(yuǎn)。教師應(yīng)當(dāng)通過(guò)情境教學(xué)、生活教學(xué)等多種方式，有效滲透物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。由此，才能提高物理教育的質(zhì)量與效率，有效強(qiáng)化學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)，激發(fā)學(xué)生的探究熱情，培養(yǎng)學(xué)生良好的獨(dú)立思考能力，為促進(jìn)學(xué)生物理綜合素質(zhì)的成長(zhǎng)打下堅(jiān)實(shí)的教育基礎(chǔ)，教師在教學(xué)過(guò)程中展示的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)探索的過(guò)程必須本卓建模的思想，但是如何具體到某一點(diǎn)的實(shí)施還是我們不斷想象、探索、挖掘的過(guò)程，我們?nèi)沃囟肋h(yuǎn)！