基于物理核心素養(yǎng) 培養(yǎng)學(xué)生探究能力
——以“超重和失重”教學(xué)為例

周忠明

(江蘇省溧水高級(jí)中學(xué) 211299)

《高中教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出，“高中物理課程是普通高中自然科學(xué)領(lǐng)域的一門課程，旨在落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，進(jìn)一步提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)……，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，體會(huì)科學(xué)研究方法，養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣”.物理課程的基礎(chǔ)特征，決定了學(xué)生在該課程內(nèi)容領(lǐng)域中的可接受性、可理解性等方面的特征，即同學(xué)們通過具體的學(xué)習(xí)探究實(shí)踐，能夠形成對(duì)物理學(xué)習(xí)目標(biāo)的有效認(rèn)識(shí)和理解；實(shí)踐性特征則表明，物理學(xué)科需要同學(xué)們?cè)诰唧w的學(xué)習(xí)實(shí)踐中，結(jié)合具體而生動(dòng)的個(gè)體實(shí)踐參與，在生動(dòng)形象的知識(shí)體系建構(gòu)和積極的學(xué)習(xí)活動(dòng)參與過程中，直觀感性地建構(gòu)物理知識(shí)體系的具體知識(shí)框架，形成對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)的實(shí)踐認(rèn)知體驗(yàn).特別是在學(xué)習(xí)活動(dòng)中，同學(xué)們結(jié)合自身的生活經(jīng)歷體驗(yàn)等，積極地提出問題，根據(jù)問題情境，大膽的提出質(zhì)疑，說出自己的猜想與假設(shè)，并依據(jù)相關(guān)的科學(xué)知識(shí)理論，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法步驟，在具體的研究和實(shí)踐的過程中，獲取知識(shí)信息，發(fā)現(xiàn)問題，尋求問題的答案的過程.在這個(gè)過程中，同學(xué)們的問題分析、理解和探究實(shí)踐等方面的能力，都會(huì)得到有效地培養(yǎng)和發(fā)展.在積極的物理探究實(shí)踐過程中，有效地提升學(xué)生的物理實(shí)踐和探究能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率.接下來本文即以高中物理教學(xué)實(shí)踐為例，對(duì)物理學(xué)科中培養(yǎng)學(xué)生探究能力的重要性、以及如何在具體的教學(xué)實(shí)踐中，培養(yǎng)學(xué)生的物理探究能力.

1 學(xué)生探究能力培養(yǎng)的重要性

1.1 促進(jìn)發(fā)展，奠定基礎(chǔ)

物理學(xué)科是以自然科學(xué)為研究對(duì)象的學(xué)科，自然科學(xué)知識(shí)并不會(huì)自主地進(jìn)入到同學(xué)們的頭腦中進(jìn)行知識(shí)體系的建構(gòu)，需要同學(xué)們經(jīng)歷真實(shí)的知識(shí)探索、研究、發(fā)現(xiàn)等過程中，在具體的活動(dòng)參與和實(shí)踐中，通過對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)的積極的觀察、研究、分析、綜合、歸納、總結(jié)等過程，在具體的學(xué)習(xí)活動(dòng)中，學(xué)生真實(shí)地經(jīng)歷了物理現(xiàn)象的形成過程，物理知識(shí)原理的作用過程，在積極的活動(dòng)體驗(yàn)中，促進(jìn)了學(xué)生的積極的物理觀念的培養(yǎng)和發(fā)展，促進(jìn)了學(xué)生在具體的科學(xué)探究活動(dòng)過程中的科學(xué)思維的配合發(fā)展.而在這個(gè)過程中，學(xué)生所經(jīng)歷的觀察、研究、分析、綜合、歸納、概括、總結(jié)等過程，也會(huì)融入相應(yīng)的個(gè)人態(tài)度價(jià)值觀體系.個(gè)人態(tài)度價(jià)值觀是促進(jìn)學(xué)生在具體的學(xué)習(xí)實(shí)踐中的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)參與等的強(qiáng)勁內(nèi)在動(dòng)力，因而，在核心素養(yǎng)培育過程中的探究能力發(fā)展，搭建起了學(xué)生的物理觀念和科學(xué)態(tài)度等的橋梁，在學(xué)生的能動(dòng)探究意識(shí)的培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，能夠有效地促進(jìn)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合，在積極的理論指導(dǎo)下，開展能動(dòng)的學(xué)習(xí)實(shí)踐，達(dá)到積極的學(xué)習(xí)效果，有效地鞏固學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)，強(qiáng)化學(xué)生的知識(shí)技能.

1.2 促進(jìn)內(nèi)驅(qū)，增強(qiáng)參與

在高中物理學(xué)習(xí)實(shí)踐中，學(xué)生有效的實(shí)踐探究能力的培養(yǎng)和發(fā)展，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)過程中，面對(duì)新的知識(shí)內(nèi)容時(shí)，能夠以從容淡定的心態(tài)來面對(duì).因?yàn)閷W(xué)生積累了豐富的物理知識(shí)常識(shí)，了解到在特定的情境中物質(zhì)應(yīng)當(dāng)表現(xiàn)出怎樣的狀態(tài)和特性，一旦物質(zhì)的表現(xiàn)與一般的情況發(fā)生了變化，同學(xué)們便會(huì)發(fā)現(xiàn)，并能夠主動(dòng)地結(jié)合自身已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，展開對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象的積極探究和實(shí)踐.在探究能力的引領(lǐng)下，同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)活動(dòng)中的開展并不是盲目的、無頭緒的.而是根據(jù)一定的知識(shí)原理基礎(chǔ)上的科學(xué)實(shí)踐，在學(xué)習(xí)探究的過程中，同學(xué)們不斷地將自己的猜想，與具體的實(shí)踐相結(jié)合，通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)嘗試，在積極的活動(dòng)參與過程中，有效地建構(gòu)起科學(xué)的知識(shí)結(jié)構(gòu)框架，形成對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象的能動(dòng)理解把握.

2 基于核心素養(yǎng)的學(xué)生探究能力的培養(yǎng)策略

學(xué)生的探究能力的培養(yǎng)是可以通過具體的教學(xué)活動(dòng)過程中，在潛移默化的教學(xué)實(shí)踐中有效地培養(yǎng)和發(fā)展起來的.教師在具體的教學(xué)實(shí)踐中，能夠?qū)⒑诵乃仞B(yǎng)意識(shí)滲透到具體的教學(xué)實(shí)踐中，讓學(xué)生在具體的物理學(xué)習(xí)實(shí)踐中，培養(yǎng)起“積極參與、樂于探究、善于實(shí)驗(yàn)、勤于思考的學(xué)習(xí)態(tài)度，培養(yǎng)在具體的學(xué)習(xí)實(shí)踐中的自主學(xué)習(xí)能力等.本文以高中物理必修一第四章“運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系·牛頓定律的應(yīng)用·超重和失重”教學(xué)實(shí)踐為例，對(duì)如何有效地激活學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，促進(jìn)學(xué)生的概念建構(gòu)，促進(jìn)學(xué)生的問題探究能力等策略，展開具體的分析和討論.

2.1 創(chuàng)設(shè)問題情境，激活學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)

在高中物理教學(xué)實(shí)踐中，教師通過積極的問題情境的設(shè)置，讓同學(xué)們?cè)谧约耗軌虿僮鞯暮?jiǎn)單操作要求的引領(lǐng)下，主動(dòng)地參與到物理實(shí)驗(yàn)的過程中.在實(shí)驗(yàn)參與過程中，同學(xué)們的認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)中本該通過自己的行動(dòng)達(dá)到一定效果的實(shí)驗(yàn)過程，在經(jīng)過自己的親身參與和體驗(yàn)后，形成了與自己的預(yù)期相反的效果時(shí)，學(xué)生的認(rèn)知?jiǎng)訖C(jī)會(huì)在認(rèn)識(shí)受挫的前提下，得到充分地激發(fā).這種受挫是一種積極的受挫，是能夠有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)好奇心和參與動(dòng)機(jī)的受挫.在這種心理體驗(yàn)的驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生的好奇心和探究欲能夠被充分地激發(fā)和調(diào)動(dòng)起來，在學(xué)生的主觀學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的有效激發(fā)和調(diào)動(dòng)的基礎(chǔ)上，學(xué)生的學(xué)習(xí)參與興趣得到有效地提升，學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中的積極探究和實(shí)踐的意識(shí)，也會(huì)因?yàn)閺?qiáng)烈的動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)而極大地提升.

因此，在教學(xué)導(dǎo)入的過程中，教師結(jié)合趣味實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，激活學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，激發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中的主動(dòng)參與意識(shí).“將一條紙帶下面掛上鉤碼，學(xué)生嘗試用一只手來把紙帶拉斷”.當(dāng)老師提出實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，同學(xué)們感覺這是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，所以要把看起來很脆弱的紙帶拉斷，應(yīng)該也是一件很簡(jiǎn)單的事情吧，學(xué)生心里這樣想著.于是，很多同學(xué)躍躍欲試，老師挑選幾位同學(xué)上臺(tái)演示，但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果無一成功，這是為什么呢？原本很容易被拉斷的紙帶，在這里擁有了什么超能力，竟然能夠難倒班里的如此多的英雄漢？同學(xué)們的不服輸?shù)膭蓬^被有效地調(diào)動(dòng)起來，老師趁熱打鐵，引入今天的課題——超重和失重.

2.2 融合生活情境，科學(xué)鏈接體驗(yàn)

生活是最好的老師，在新課程理念下的高中物理教學(xué)，教師需要通過積極的教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)，在同學(xué)們熟悉且感興趣的情境體驗(yàn)氛圍中，激活對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象的興趣體驗(yàn).同學(xué)們終于將生活中的這種自己熟悉的現(xiàn)象中蘊(yùn)含的科學(xué)知識(shí)的原理對(duì)號(hào)入座，找到了科學(xué)的問題分析和理解的思路，在學(xué)習(xí)活動(dòng)中，有效地促進(jìn)了學(xué)生用物理的意識(shí)來認(rèn)識(shí)生活的觀念.

因此，在教學(xué)活動(dòng)中，教師結(jié)合生活情境，展示生活中的情境畫面，讓同學(xué)們結(jié)合畫面情境來展開猜想，什么是超重？什么是失重？什么條件下發(fā)生超重？什么條件下發(fā)生失重？為什么會(huì)發(fā)生超重和失重現(xiàn)象…….生動(dòng)活潑的智慧媒體，

當(dāng)海盜船上升時(shí)，同學(xué)們的視覺在高度刺激的作用下，心中的膽怯意識(shí)不斷上升，高度知覺讓同學(xué)們忽略了重力等方面的感受.但是，當(dāng)船身快速下降的時(shí)候，同學(xué)們能夠感覺到身體仿佛不是自己的似的，非常迫切地需要找到身體和船身的著力點(diǎn)，可是卻沒有辦法找到，只能用高聲吶喊來表現(xiàn)這種感受的時(shí)候.這種船身下落時(shí)，感覺所產(chǎn)生的效果，就是失重.在研究過程中，選取人為研究對(duì)象，假設(shè)人體受到的重力mg和體重計(jì)對(duì)人的支持力為FN，兩個(gè)力的共同作用力，使人在下落的時(shí)候，先后經(jīng)過加速、減速和靜止三個(gè)階段，設(shè)置向下方向?yàn)樽鴺?biāo)正方向，人在海盜船上向下加速運(yùn)動(dòng)的過程中，根據(jù)牛頓第二定律，就有了：

mg-FN=ma;

FN=m(g-a)

即體現(xiàn)在體重計(jì)上的示數(shù)，會(huì)小于人所受的重力.像生活中這種，物體對(duì)支持物的壓力小于物體所受重力的現(xiàn)象，叫做失重現(xiàn)象.

同理，人減速向下運(yùn)動(dòng)的過程中，加速度的方向與運(yùn)動(dòng)的方向相反:

FN-mg=ma;

FN=m(g+a)>mg.

此時(shí)，體重計(jì)的示數(shù)大于人受到的重力.

在生動(dòng)活潑的生活情境，與科學(xué)的知識(shí)原理相結(jié)合的物理教學(xué)實(shí)踐中，同學(xué)們對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象的感知和理解的程度和能力得到了極大地提升.在形象生動(dòng)的學(xué)習(xí)情境體驗(yàn)中，促進(jìn)學(xué)生用物理的眼光來分析和看待生活的意識(shí)的培養(yǎng)和發(fā)展.

2.3 鼓勵(lì)探索發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)深入探究

在學(xué)習(xí)活動(dòng)中，教師結(jié)合失重現(xiàn)象，進(jìn)一步鞏固定義，研究現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)實(shí)質(zhì).在對(duì)失重條件的具體分析和討論的過程中，激勵(lì)學(xué)生嘗試運(yùn)用失重原理展開對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象的能動(dòng)解釋和證明.學(xué)生是能動(dòng)的人，在學(xué)習(xí)活動(dòng)中，當(dāng)他們感興趣的生活現(xiàn)象如太空的系列現(xiàn)象問題的討論中，同學(xué)們對(duì)力的作用特征產(chǎn)生了強(qiáng)烈的興趣體驗(yàn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)得到了進(jìn)一步強(qiáng)化，在能動(dòng)的學(xué)習(xí)參與實(shí)踐活動(dòng)中，促進(jìn)學(xué)生的探究能力的積極培養(yǎng)和發(fā)展，促進(jìn)學(xué)生的核心素養(yǎng)的有效提升.

總之，在高中物理學(xué)習(xí)實(shí)踐中，基于核心素養(yǎng)的高中物理教學(xué)實(shí)踐，將具體的教學(xué)活動(dòng)環(huán)節(jié)與能動(dòng)的教學(xué)探究實(shí)踐活動(dòng)有機(jī)地結(jié)合起來，讓同學(xué)們?cè)诰唧w的探究過程中，真實(shí)地建構(gòu)形象的問題探究能力和積極的實(shí)踐創(chuàng)新能力等.在生動(dòng)活潑的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和問題分析等的過程中，促進(jìn)學(xué)生的物理探究能力的積極提升.