基于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)初探
——以“牛頓第三定律”為例

宋淑飛

（溫州市龍灣中學(xué)，浙江 溫州）

“核心素養(yǎng)”無疑是當(dāng)前教育界熱議和研究的主要內(nèi)容之一。構(gòu)建各學(xué)科核心素養(yǎng)框架，建立各學(xué)科、各級學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系已成為課程改革的基本要求，也是我國提升教育水平、適應(yīng)世界教育改革發(fā)展趨勢、落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的一項(xiàng)重要舉措。

高中物理課程作為高中自然科學(xué)領(lǐng)域的一門基礎(chǔ)課程，擔(dān)負(fù)著進(jìn)一步提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)、為學(xué)生的終身發(fā)展打下基礎(chǔ)、為人類科學(xué)事業(yè)的傳承和發(fā)展作貢獻(xiàn)的歷史使命。物理核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，是學(xué)生物理核心素養(yǎng)的關(guān)鍵成分，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)任四個方面的要素構(gòu)成。

本文以人教版必修1“牛頓第三定律”為例，按照物理核心素養(yǎng)的要求，探索基于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)。

一、基于物理核心素養(yǎng)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容分析，明確教學(xué)目標(biāo)

物理學(xué)科的核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個要素，在確定課題后，首先根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，具體分析該課題在發(fā)展學(xué)生物理觀念、科學(xué)思維能力和實(shí)驗(yàn)探究能力方面的價(jià)值，分析該課題與學(xué)生生活、科技發(fā)展、社會進(jìn)步等有哪些聯(lián)系，蘊(yùn)含哪些科學(xué)本質(zhì)、STSE的教育因素等，進(jìn)而確定教學(xué)目標(biāo)。

“牛頓第三定律”這節(jié)課在力是物體間的相互的作用基礎(chǔ)上，明確了作用力和反作用力的概念，通過實(shí)驗(yàn)探究總結(jié)出牛頓第三定律，進(jìn)而分析了物體受力分析時應(yīng)注意的問題。牛頓第三定律不僅揭示了兩個物體間相互作用的規(guī)律，而且為解決物理問題、轉(zhuǎn)換研究對象提供了理論基礎(chǔ)，拓寬了牛頓第二定律的適用范圍。通過讓學(xué)生經(jīng)歷牛頓第三定律的探索和驗(yàn)證過程，有助于豐富學(xué)生的物理活動經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)思維能力；通過對演示實(shí)驗(yàn)和生活實(shí)例的分析，可以使學(xué)生形成經(jīng)典物理的物質(zhì)觀、運(yùn)動觀、相互作用觀等，并能用其解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題。

表1 “牛頓第三定律”教學(xué)目標(biāo)

二、基于物理核心素養(yǎng)進(jìn)行學(xué)情分析，確定教學(xué)重難點(diǎn)

明確教學(xué)目標(biāo)后，針對課題分析學(xué)生現(xiàn)有的物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等物理核心素養(yǎng)要素的發(fā)展水平，分析學(xué)生現(xiàn)有水平發(fā)展與課程標(biāo)準(zhǔn)要求水平間的差距，學(xué)生思維和能力的發(fā)展障礙等。

以“牛頓第三定律”為例，本節(jié)內(nèi)容學(xué)生有良好的知識基礎(chǔ)，初中階段就學(xué)過力的概念，已有“力是物體間的相互作用”的認(rèn)識，知道二力平衡的知識，加上必修1部分知識的學(xué)習(xí)，對牛頓第三定律涉及的現(xiàn)象有著一定的理解和生活體驗(yàn)，故他們對定律的認(rèn)識既熟悉而又較片面，這就需要深入理解規(guī)律來彌補(bǔ)已有知識在處理相關(guān)問題時的缺陷。

按以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生經(jīng)過牛頓第三定律的學(xué)習(xí)后，在物體受力分析的問題上，區(qū)分平衡力跟作用力與反作用力上仍然會犯很多錯誤。究其原因，一般是受力分析時研究對象混亂，力的分析混亂，導(dǎo)致求合力以及牛頓第二定律的表述上錯誤頻出。在根本上，就是沒有明確掌握牛頓第三定律和二力平衡的異同點(diǎn)。

表2 “牛頓第三定律”教學(xué)重難點(diǎn)

三、基于學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng),設(shè)計(jì)教學(xué)過程

核心素養(yǎng)要求學(xué)生獲得概念建立的體驗(yàn)，經(jīng)歷基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)理想模型的抽象概括過程，養(yǎng)成基于事實(shí)的分析綜合、推理論證的科學(xué)推理習(xí)慣，形成對不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑、批判、檢驗(yàn)和修正的能力與品質(zhì)，在活動探究中養(yǎng)成科學(xué)的態(tài)度與責(zé)任。

基于學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，在設(shè)計(jì)教學(xué)過程時應(yīng)注重以下幾點(diǎn)：

一是創(chuàng)設(shè)合理的物理情境，促進(jìn)學(xué)生形成物理觀念。物理教學(xué)中，恰當(dāng)?shù)膯栴}情境能夠拉近學(xué)生和知識的距離，也是聯(lián)系學(xué)生和物理觀念的橋梁。為此，情境要真實(shí)、生動，適合學(xué)生，注意聯(lián)系生活實(shí)際。在教學(xué)過程中，要注意引導(dǎo)學(xué)生觀察和思考的順序，循序漸進(jìn)，邏輯清晰合理。

二是關(guān)注物理思想方法，促進(jìn)學(xué)生形成科學(xué)的思維素養(yǎng)。物理學(xué)本身就是一門具有方法論的科學(xué)，在物理教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷、體驗(yàn)物理科學(xué)方法，是促進(jìn)學(xué)生形成科學(xué)思維素養(yǎng)的重要途徑。

三是加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究素養(yǎng)。物理是一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識、理解物理概念、掌握物理規(guī)律的重要途徑和手段，也是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究素養(yǎng)的重要途徑。

四是內(nèi)化物理學(xué)科知識，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。在教學(xué)中，要注意梳理知識的創(chuàng)建過程，培養(yǎng)團(tuán)結(jié)合作、實(shí)事求是的科學(xué)精神；培養(yǎng)保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源的意識，使學(xué)生認(rèn)識到知識對于個人和社會的價(jià)值，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感的形成。

下面以《牛頓第三定律》這節(jié)課為例，設(shè)計(jì)了具體的教學(xué)過程、教學(xué)任務(wù)，創(chuàng)設(shè)物理情境，也提出了一些教學(xué)建議，僅供參考。

表3 “牛頓第三定律”教學(xué)過程

四、基于學(xué)生物理核心素養(yǎng)的掌握，反思教學(xué)設(shè)計(jì)

在物理教學(xué)設(shè)計(jì)中，創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)膯栴}情境，設(shè)計(jì)合理的物理實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生探索興趣，是促進(jìn)學(xué)生形成正確物理觀念、科學(xué)思維的重要途徑。再以問題為中心，引導(dǎo)學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)探索，使學(xué)生積極參與建立物理規(guī)律的全過程，加深理解認(rèn)識，體驗(yàn)到發(fā)現(xiàn)的成功和快樂，培養(yǎng)科學(xué)的態(tài)度與責(zé)任。再用定理、定律來解釋生產(chǎn)生活現(xiàn)象和解決實(shí)際問題，學(xué)以致用。還可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解和運(yùn)用中存在的問題，進(jìn)而反思教學(xué)設(shè)計(jì)中還需要改進(jìn)的地方，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)。

牛頓第三定律是反映物體間相互作用的規(guī)律，而掌握規(guī)律的最好辦法是在實(shí)驗(yàn)中探索。因此在教學(xué)設(shè)計(jì)時，通過實(shí)驗(yàn)的引入，觀察分析，逐一突破作用力和反作用力的關(guān)系的難點(diǎn)，重視學(xué)生探究過程，注重學(xué)生體驗(yàn)遙控車的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、小磁針的運(yùn)用、傳感器視頻等，手段多樣，實(shí)驗(yàn)效果明顯，學(xué)生興趣濃厚。每一個教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)生都充分參與，情景與問題設(shè)計(jì)與學(xué)習(xí)任務(wù)關(guān)系緊密，邏輯關(guān)系清晰連貫。通過創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激活學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)；通過學(xué)生主體探究實(shí)驗(yàn)以及視頻展示分析牛頓第三定律的案例，讓學(xué)生在觀察和體驗(yàn)中，由淺入深、由定性到定量，最后從比較的角度進(jìn)行分層探索。當(dāng)學(xué)生對基本知識掌握之后，引入具體事例檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

核心素養(yǎng)的提出正在改變物理教學(xué)的現(xiàn)狀，基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)方法、方式、設(shè)計(jì)正在發(fā)生變化，教師將學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)貫穿于整個教學(xué)過程，將物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任落實(shí)到具體的教學(xué)環(huán)節(jié)中，努力培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)未來社會發(fā)展需要的學(xué)科關(guān)鍵能力和必備品格。