核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的《自由落體運(yùn)動(dòng)》教學(xué)創(chuàng)新

焦彥平

摘 要：論文以發(fā)展學(xué)生的物理核心素養(yǎng)為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)《自由落體運(yùn)動(dòng)》一節(jié)進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新，采取有效措施分別對(duì)學(xué)生的物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面進(jìn)行培養(yǎng)，探索發(fā)展學(xué)生物理核心素養(yǎng)的途徑。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；物理觀念；科學(xué)思維；科學(xué)探究；科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2018）3-0035-2

2014年3月30日，教育部印發(fā)《關(guān)于全面深化課程改革 落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)的意見(jiàn)》，該意見(jiàn)首次提出：將組織研究提出各學(xué)段學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系，明確學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力[1]。

物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過(guò)程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過(guò)物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)。物理核心素養(yǎng)主要由物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面的要素構(gòu)成。

為了積極落實(shí)教育部的意見(jiàn)要求，更好地發(fā)展學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，筆者在《自由落體運(yùn)動(dòng)》一節(jié)的教學(xué)中，做了大膽嘗試。

1 設(shè)置巧妙實(shí)驗(yàn)，建立正確的物理觀念

受亞里士多德影響，人們普遍認(rèn)為，物體下落的快慢是由重量決定的，重的物體下落快，輕的物體下落慢，由此形成了綿延兩千年的錯(cuò)誤的落體運(yùn)動(dòng)觀念[2]。為了糾正這一錯(cuò)誤，筆者在課堂上設(shè)置了簡(jiǎn)單的小實(shí)驗(yàn)。首先，筆者從練習(xí)本上撕下一張紙，把它和整個(gè)練習(xí)本豎直舉起到相同的高度，提問(wèn)學(xué)生：“一張紙和一個(gè)練習(xí)本哪個(gè)下落得快？”學(xué)生認(rèn)為：“本子下落得快?！惫P者釋放這張紙和練習(xí)本，實(shí)驗(yàn)結(jié)果跟學(xué)生事先的猜測(cè)一致。問(wèn)學(xué)生：“為什么練習(xí)本比一張紙下落得快？”學(xué)生幾乎異口同聲地回答：“練習(xí)本比一張紙重?！惫P者接著問(wèn)道：“那么，有沒(méi)有同學(xué)能想個(gè)辦法讓這張紙比練習(xí)本下落得快呢？”學(xué)生們或搖頭、或沉默。為了啟發(fā)學(xué)生，筆者又從練習(xí)本上撕下一樣大小的兩張紙，問(wèn)：“如果把質(zhì)量相同的這兩張紙從同一高度釋放，大家猜猜哪個(gè)先落地？”學(xué)生搶答：“同時(shí)落地?！惫P者開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，第一次左邊一張紙先落地，第二次右邊一張紙先落地。多次實(shí)驗(yàn)后，也出現(xiàn)過(guò)幾乎同時(shí)落地的情況，但這種情況比較少。學(xué)生很驚訝，筆者問(wèn)學(xué)生“為什么會(huì)這樣？物體下落快慢是由重量決定的嗎？”聰明的學(xué)生開(kāi)始想到了空氣阻力，其他學(xué)生也恍然大悟地附和著。然后，再回到第一次的問(wèn)題，讓學(xué)生想辦法讓一張紙比練習(xí)本下落得快時(shí)，學(xué)生立即想到了減小空氣阻力的方法，他們把一張紙揉成紙團(tuán)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)紙團(tuán)比本子下落得快。筆者又問(wèn)：“有沒(méi)有辦法讓本子跟紙團(tuán)下落得一樣快？”學(xué)生說(shuō)：“把本子壓縮成小紙團(tuán)?！庇幸粋€(gè)學(xué)生看筆者用本子做的紙團(tuán)不夠小，有點(diǎn)著急，還立即親自上講臺(tái)壓縮紙團(tuán)，并演示它與一張紙做的小紙團(tuán)同時(shí)釋放，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩者幾乎同時(shí)著地。下面同學(xué)的掌聲響起，筆者最后問(wèn)：“如果沒(méi)有空氣阻力，輕重不同的物體下落的快慢會(huì)怎樣？”學(xué)生：“一樣快?！比缓?，筆者做了牛頓管實(shí)驗(yàn)，又播放了美國(guó)宇航員在月球上同時(shí)釋放榔頭和羽毛的視頻，證實(shí)了學(xué)生的猜想。至此，關(guān)于落體運(yùn)動(dòng)的正確觀念終于建立了起來(lái)。

2 構(gòu)建縱深問(wèn)題串，提升科學(xué)思維能力

構(gòu)建逐步深入的問(wèn)題串，層層推進(jìn)式的追問(wèn)，以此引領(lǐng)學(xué)生的思維向廣度、深度拓展，提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。

“輕重不同的物體下落的快慢是否相同？”這個(gè)問(wèn)題將學(xué)生的思維導(dǎo)向發(fā)現(xiàn)空氣阻力是影響物體下落快慢的根本原因，最后建立起運(yùn)動(dòng)的理想模型——自由落體運(yùn)動(dòng)。

“在實(shí)際生活中，物體下落的運(yùn)動(dòng)在什么條件下可視為自由落體運(yùn)動(dòng)？”這個(gè)問(wèn)題的目的是讓學(xué)生學(xué)會(huì)忽略次要因素、抓住主要因素解決問(wèn)題的思維方法。

“自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)是什么？”“怎么證明自由落體運(yùn)動(dòng)是由靜止開(kāi)始的勻加速直線運(yùn)動(dòng)？”兩個(gè)問(wèn)題激發(fā)學(xué)生深入思考，驅(qū)使學(xué)生展開(kāi)思維：進(jìn)行猜想、設(shè)計(jì)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理、得出結(jié)論。

“自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度是多少？”“怎么計(jì)算？”兩個(gè)問(wèn)題引領(lǐng)學(xué)生的思維向逐差法或圖像法會(huì)聚，最后，各組同學(xué)使用不同金屬物體都測(cè)出了自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度。全班二十多個(gè)小組測(cè)得的數(shù)據(jù)都幾乎一致，由此歸納得到結(jié)論：同一地點(diǎn)重力加速度數(shù)值都相等?！澳敲床煌攸c(diǎn)的重力加速度是否相同呢？”筆者展示不同緯度重力加速度的數(shù)值表，讓學(xué)生分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)規(guī)律：緯度升高，重力加速度增加，但都在9.8 m/s2附近徘徊，所以通常g取9.8 m/s2。

“自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律怎樣用公式表示？”這個(gè)問(wèn)題使學(xué)生想到了從一般到特殊進(jìn)行推理，把勻變速直線運(yùn)動(dòng)的三個(gè)規(guī)律表達(dá)式應(yīng)用到初速度為零、加速度等于g的自由落體運(yùn)動(dòng)。

就這樣，以遞進(jìn)式問(wèn)題為主線，以學(xué)生思考解決問(wèn)題為主體，學(xué)生的思維能力不斷地加深拓寬，層層拔尖，思維水平螺旋式提升到新高度。

3 增設(shè)探究問(wèn)題，發(fā)展實(shí)驗(yàn)探究能力

本節(jié)課，筆者總共設(shè)計(jì)了三個(gè)探究問(wèn)題：輕重不同的物體下落快慢是否相同？自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)是什么？自由落體的加速度是多少？每一個(gè)探究性的問(wèn)題，都盡量讓學(xué)生提出猜想假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論、交流評(píng)估。通過(guò)將一個(gè)個(gè)的演示實(shí)驗(yàn)升級(jí)為分組實(shí)驗(yàn)，學(xué)生都能參與到科學(xué)探究的全過(guò)程：從猜想假設(shè)到思考方案、從動(dòng)手實(shí)踐到歸納提煉出科學(xué)結(jié)論。探究的過(guò)程體現(xiàn)了學(xué)生的智慧和用心，而科學(xué)探究的成果，也讓學(xué)生一次次體驗(yàn)到科學(xué)探究的成就感。學(xué)生在科學(xué)探究能力加強(qiáng)的同時(shí)，也培養(yǎng)了他們科學(xué)探究的樂(lè)趣，科學(xué)探究就會(huì)逐漸地內(nèi)化為學(xué)生的一種品質(zhì)、一種習(xí)慣。這就是物理科學(xué)素養(yǎng)的一種表現(xiàn)。

4 注重情境創(chuàng)設(shè)，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

本節(jié)課的教學(xué)注重創(chuàng)設(shè)科學(xué)探究的情境，既是在幫助學(xué)生建立正確的科學(xué)觀念、提升科學(xué)的思維能力、發(fā)展探究能力，也是在探究過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思想、科學(xué)方法、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。沒(méi)有實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度，沒(méi)有為記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、作出結(jié)論的可靠性負(fù)責(zé)的責(zé)任感是很難完成這幾個(gè)探究實(shí)驗(yàn)的。

而課堂最后安排了測(cè)量反應(yīng)時(shí)間，根據(jù)學(xué)生測(cè)出的數(shù)據(jù)，筆者對(duì)學(xué)生講：“我們?cè)谌褙炞⒌那闆r下測(cè)出的反應(yīng)時(shí)間都很長(zhǎng)，反應(yīng)很遲鈍，那么大家想一下汽車(chē)司機(jī)能不能酒后駕車(chē)？”學(xué)生異口同聲：“不能！”“那我們面對(duì)酒駕應(yīng)該怎么辦？”學(xué)生：“說(shuō)不！”“堅(jiān)決抵觸和反對(duì)！”簡(jiǎn)單的一個(gè)問(wèn)題拓寬，卻增強(qiáng)了學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任感。

《自由落體運(yùn)動(dòng)》一節(jié)的教學(xué)創(chuàng)新是筆者嘗試發(fā)展學(xué)生物理核心素養(yǎng)的一次實(shí)踐。從中可以看出，核心素養(yǎng)既陌生又似曾相識(shí)，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)似乎那么的高不可攀，又與我們熟悉的實(shí)現(xiàn)課堂三維目標(biāo)緊密相關(guān)。實(shí)際上，從雙基到三維目標(biāo)再到核心素養(yǎng)，既有融合更有超越。作為核心素養(yǎng)主要構(gòu)成的關(guān)鍵能力和必備品格，實(shí)際上是三維目標(biāo)的提煉和整合。三維目標(biāo)不是終極的目標(biāo)，而是核心素養(yǎng)形成的要素和路徑。讓我們繼往開(kāi)來(lái)，少一些彷徨，多一些實(shí)踐，多一些反思，少一些隨便，在實(shí)踐探索中總結(jié)提高，為培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)而努力。

參考文獻(xiàn)：

[1]物理課程標(biāo)準(zhǔn)研制組.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）[S].北京：人民教育出版社，2003：48-52.

[2]普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)物理1（第3版）[M].北京：人民教育出版社，2016：43-45.