基于教材內(nèi)容變化談物理核心素養(yǎng)的落實

摘 要：在我國的課堂教學(xué)育人目標(biāo)指向?qū)W生核心素養(yǎng)的大背景下，學(xué)科教學(xué)的關(guān)鍵在于落實學(xué)科核心素養(yǎng).學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)是在學(xué)習(xí)活動過程中形成和發(fā)展的.人教版高中物理課標(biāo)教材《物理2》在“曲線運(yùn)動的速度”的編寫上，素材內(nèi)容、呈現(xiàn)方式都發(fā)生了很大的變化，旨在使學(xué)生接受經(jīng)歷、反應(yīng)、領(lǐng)悟、升華等學(xué)習(xí)過程的熏陶，為學(xué)科核心素養(yǎng)在課堂教學(xué)中的落實提供了資源保障.

關(guān)鍵詞：教材編寫；曲線運(yùn)動的速度；物理核心素養(yǎng)

作者簡介：王菊香（1965-），女，甘肅徽縣人，大學(xué)本科學(xué)歷，中學(xué)高級教師，研究方向：中學(xué)物理學(xué)科教學(xué).隨著新課程改革的不斷深入，以學(xué)科知識結(jié)構(gòu)為核心的傳統(tǒng)課程教學(xué)模式逐漸向以個人終身發(fā)展、終身學(xué)習(xí)為主體的核心素養(yǎng)模式轉(zhuǎn)化.因此，落實學(xué)科核心素養(yǎng)就成為學(xué)科教學(xué)的關(guān)鍵任務(wù).

學(xué)科核心素養(yǎng)主要體現(xiàn)在學(xué)科的核心知識、核心能力、核心品質(zhì)，它們是學(xué)生在與情境的持續(xù)互動中，在解決問題、建構(gòu)知識的學(xué)習(xí)過程中形成和發(fā)展的，是學(xué)生進(jìn)入社會以后適應(yīng)環(huán)境不斷發(fā)展的內(nèi)在動力.

物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過程中逐步形成的行為習(xí)慣和關(guān)鍵能力，主要有四方面的內(nèi)容：物理觀念；科學(xué)思維；實驗探究；科學(xué)態(tài)度與責(zé)任.

如果在編寫教材時，多設(shè)計一些能夠引發(fā)學(xué)生積極參與、樂于探究的生活化、情境化素材，使學(xué)生能夠動手體驗、動腦思考、動情感受，變被動接受知識為主動建構(gòu)知識，就能夠有效促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展與提升.本文談?wù)勅私贪娓咧形锢碚n標(biāo)教材相較于原教材在“曲線運(yùn)動的速度”一節(jié)的編寫變化，帶給我們的啟發(fā)和思考.

1 原教材的編寫方式

1.1 提出問題

在本節(jié)內(nèi)容開始，教材開門見山，直奔主題，提出：怎樣確定做曲線運(yùn)動的物體在任意時刻速度的方向呢？

1.2 列舉事例

列舉旋轉(zhuǎn)砂輪上磨刀具、運(yùn)動員擲鏈球的事例，并對事例中的現(xiàn)象進(jìn)行了詳細(xì)的陳述：“在砂輪上磨刀具，……刀具與砂輪接觸處有火星沿砂輪的切線方向飛出……因此，火星飛出的方向就表示砂輪上跟刀具接觸處的質(zhì)點(diǎn)的速度方向.運(yùn)動員擲鏈球時，……放手的時刻不同，鏈球飛出的方向也不同，但都沿著圓周的切線方向.”在兩幅事例圖片下寫有：（1）火星沿砂輪的切線方向飛出；（2）鏈球沿切線飛出.

1.3 得出結(jié)論

直接給出結(jié)論：曲線運(yùn)動中速度的方向是時刻變化的，質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)（或某一時刻）的速度方向在這一點(diǎn)的切線方向.

可見，從事例現(xiàn)象的呈現(xiàn)、分析到得出結(jié)論，教材基本是和盤托出、直接告知，學(xué)生既無體驗的機(jī)會，也無思考的空間.而且，教材是從圓周運(yùn)動的特例直接概括出了曲線運(yùn)動速度方向的普遍結(jié)論，屬于典型的“重結(jié)論，輕過程”.這種編寫方式，忽視了學(xué)習(xí)過程對學(xué)生掌握核心知識、提升核心能力、形成核心品質(zhì)等方面的橋梁作用，且容易滋生“灌輸式”教學(xué)，“接受式”學(xué)習(xí)現(xiàn)象的發(fā)生，不利于學(xué)生的物理觀念、科學(xué)思維、實驗探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展.

如何使學(xué)生的“學(xué)”由“被動接受”向“主動建構(gòu)”轉(zhuǎn)變，讓學(xué)生在親歷學(xué)習(xí)活動的過程中發(fā)展和提升學(xué)科核心素養(yǎng)呢？或許，我們能夠從課標(biāo)教材的編寫方式中獲得啟發(fā).

2 課標(biāo)教材的編寫方式

2.1 呈現(xiàn)事例

以“思考與討論”的方式創(chuàng)設(shè)問題情境，通過問題：（1）微粒沿什么方向飛出？（2）鏈球沿什么方向飛出？引導(dǎo)學(xué)生觀察砂輪上磨刀具和運(yùn)動員擲鏈球兩幅圖片呈現(xiàn)的現(xiàn)象，啟發(fā)學(xué)生思考：“你能不能說清楚，砂輪打磨下來的熾熱微粒，飛出去的鏈球，分別沿著什么方向運(yùn)動？”可以看出，教材是按照“呈現(xiàn)證據(jù)→問題引導(dǎo)→觀察現(xiàn)象→抽象概括”的思路，通過創(chuàng)設(shè)情境，設(shè)問引思的方式，使學(xué)生對來自生活中的兩個事例開展比較、分析、抽象、概括等思維活動，經(jīng)歷獨(dú)立思考、討論交流的自主學(xué)習(xí)過程，初步建立對曲線運(yùn)動速度的認(rèn)識.這種編寫方式摒棄了“簡單告知”，加強(qiáng)了對學(xué)生思維的引導(dǎo)，有助于訓(xùn)練學(xué)生的思維品質(zhì)，養(yǎng)成勤于思考的習(xí)慣；發(fā)揮了“情境”在知識轉(zhuǎn)化為素養(yǎng)過程中的途徑作用，有助于學(xué)生的科學(xué)思維、物理觀念等學(xué)科核心素養(yǎng)的提升；促進(jìn)了學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，使學(xué)生變“被動接受”為“主動建構(gòu)”，有助于學(xué)生改變被動等吃的習(xí)慣，獲取有利于終身發(fā)展的學(xué)習(xí)能力.

2.2 提出問題

“運(yùn)動員擲鏈球時，……放手的時刻不同，鏈球飛出的方向也不同一樣，可見做曲線運(yùn)動的物體，不同時刻的速度具有不同的方向.”通過對鏈球做曲線運(yùn)動現(xiàn)象的分析及砂輪上磨刀具現(xiàn)象的啟發(fā)，使學(xué)生產(chǎn)生“曲線運(yùn)動速度方向可能沿切線方向”的猜想.然后提出要探究的問題：在研究曲線運(yùn)動的速度時，我們首先考慮，怎樣確定物體在某一時刻的速度的方向？激發(fā)學(xué)生的探究欲望和學(xué)習(xí)熱情.

2.3 實驗探究

用具有普遍意義的、可拆卸的任意曲線軌道進(jìn)行實驗，探究速度方向的判定方法，為猜想提供事實證據(jù).如圖1，通過直觀的實驗現(xiàn)象刺激學(xué)生感官，激活思維，誘發(fā)其對“鋼球離開軌道時的速度方向與軌道（曲線）有什么關(guān)系？”的思考，從而積極參與，主動探究.體現(xiàn)了編者的“實驗探究→觀察表象→理性思考→抽象概括→建構(gòu)升華”的編寫意圖，凸顯了物理學(xué)科以觀察、實驗和物理思維相結(jié)合的學(xué)科特點(diǎn).實驗為學(xué)生營造了生動、具體的物理情境，能夠使學(xué)生置身其中，通過觀察、分析、抽象、概括，經(jīng)歷自主建構(gòu)知識的過程.實驗時，鋼球從A、B兩點(diǎn)離開軌道時，在白紙上留下的清晰直線印跡會在學(xué)生頭腦中留下深刻的印記，為“曲線運(yùn)動速度方向沿曲線在這一點(diǎn)的切線方向”提供真實有力的事實證據(jù).

該實驗器材、方案的設(shè)計可謂獨(dú)具匠心，其任意曲線的軌道具有普遍意義，可拆卸又實現(xiàn)了實驗條件可控.實驗既能夠讓學(xué)生體驗靈活而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炦^程，又感受到一個實驗結(jié)論的形成是以客觀事實為依據(jù)的，有助于培養(yǎng)學(xué)生求實務(wù)真的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的興趣和熱愛之情，提升學(xué)生的物理科學(xué)品質(zhì)；既能夠培養(yǎng)學(xué)生提出物理問題、形成猜想和假設(shè)、獲取和處理信息的能力，又能夠增強(qiáng)學(xué)生的探究意識，提高探究技能，促進(jìn)分析綜合、推理論證等科學(xué)思維方法的內(nèi)化，有助于學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展與提升.endprint

2.4 理論探究

“討論曲線運(yùn)動的速度方向時要明確一個數(shù)學(xué)概念：曲線的切線.”借助極限思想幫助學(xué)生理解“切線”的概念，如圖2所示.不僅從理論上對曲線運(yùn)動的速度方向做了說明，為猜想提供理論證據(jù)，而且有助于培養(yǎng)學(xué)生的理性思維習(xí)慣，優(yōu)化思維品質(zhì).

2.5 得出結(jié)論

“有了切線的概念，我們就可以說：質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度，沿曲線在這一點(diǎn)的切線方向.”然后，從速度的矢量性出發(fā)，得出：曲線運(yùn)動是變速運(yùn)動.

可見，教材是通過呈現(xiàn)事例、引發(fā)猜想、提出問題、實驗探究、理論探究等，把感性材料和理性材料、客觀事實和理性分析結(jié)合了起來，不僅能夠使學(xué)生的行為和思維都經(jīng)歷探究曲線運(yùn)動速度方向的學(xué)習(xí)過程，感受一個物理結(jié)論的形成是客觀事實和理性思維相結(jié)合的產(chǎn)物，而且能夠促進(jìn)理解能力、推理能力、分析、綜合能力等物理學(xué)科核心能力的提高及興趣、態(tài)度、情感、科學(xué)精神等物理科學(xué)品質(zhì)的發(fā)展，使學(xué)生的物理觀念、科學(xué)思維、實驗探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)在多樣化的學(xué)習(xí)活動過程中得到有效落實.毋庸置疑，這樣的學(xué)習(xí)過程對學(xué)生的影響是入心入腦、潛移默化的，因為，“告訴”的總會忘記，“經(jīng)歷”的才會沉淀.

2.6 拓展運(yùn)用

與原教材在得出曲線運(yùn)動速度方向的結(jié)論后，就進(jìn)入下一個問題的學(xué)習(xí)不同，課標(biāo)教材在此增加了一個“求曲線運(yùn)動的分速度”的內(nèi)容，讓學(xué)生運(yùn)用確定曲線運(yùn)動速度方向的方法解決問題，學(xué)會在平面直角坐標(biāo)系中求分速度的方法，如圖3所示.有助于加深學(xué)生對“質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度，沿曲線在這一點(diǎn)的切線方向”的理解及利用數(shù)學(xué)工具解決物理問題這一核心能力的培養(yǎng).

2.7 增強(qiáng)體驗

為了進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對曲線運(yùn)動速度方向的感知，教材還安排了一個“做一做”活動，讓學(xué)生自己動手做一個能夠顯示曲線運(yùn)動速度方向的“飛鏢”，沿不同的投射角投射出去.觀察：（1）飛鏢在空中飛行時指向的變化；（2）插入地面時的不同角度.從而使學(xué)生在親身體驗和深入觀察中領(lǐng)會：曲線運(yùn)動的速度方向是不斷變化的，速度方向沿曲線的切線方向.這個活動能夠促進(jìn)學(xué)生動手動腦，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)對物理的親近感，提升科學(xué)品質(zhì)；能夠幫助學(xué)生提高觀察能力，發(fā)展科學(xué)思維，并形成觀察與思考的習(xí)慣，不做思想的懶漢.由上可見，在“曲線運(yùn)動的速度”的編寫上，課標(biāo)教材通過七個環(huán)節(jié)的編排，極大地豐富了教材內(nèi)容.這些內(nèi)容為課堂教學(xué)提供了“以事實為證據(jù)，以思維為中心”的源頭活水，既能夠使學(xué)生的行為、思維親歷學(xué)習(xí)過程，接受經(jīng)歷、反應(yīng)、領(lǐng)悟、升華等過程的熏陶，又有利于學(xué)生掌握核心知識、提高核心能力、形成核心品質(zhì)，使物理核心素養(yǎng)得到有效落實.如果我們教師能夠認(rèn)真研究教材內(nèi)容，切實領(lǐng)會編者意圖，用足用活教材資源，在教學(xué)中以這些內(nèi)容為依托精心設(shè)計學(xué)習(xí)活動，創(chuàng)設(shè)科學(xué)合理的問題情境，讓學(xué)生通過基于問題的活動方式，開展合作、體驗、探究式的多樣化學(xué)習(xí)活動，使學(xué)生的“學(xué)”由“被動接受”向“主動建構(gòu)”轉(zhuǎn)變，使學(xué)科教學(xué)的目標(biāo)從“知識本位”向“核心素養(yǎng)本位”轉(zhuǎn)變，充分彰顯學(xué)科教學(xué)的育人價值.那么，我們的學(xué)科教學(xué)過程必將成為學(xué)科核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展過程，使教學(xué)最終升華為對人的教育.

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