巧用物理教材習(xí)題 培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)①

(1. 廣東省汕頭市實(shí)驗(yàn)學(xué)校,廣東 汕頭 515041；2. 廣東省順德容山中學(xué),廣東 順德 528303；3. 廣東省東莞中學(xué)松山湖學(xué)校,廣東 東莞 523808)

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》指出：課程理念之一為“體現(xiàn)課程的時(shí)代性，關(guān)注科技進(jìn)步”；教材編寫原則之一為“注重時(shí)代性，及時(shí)反映物理學(xué)對社會進(jìn)步及科技發(fā)展的重要作用”。因此，很多物理教材的習(xí)題以科技素材為問題情境，加強(qiáng)對學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)知識解決物理問題或?qū)嶋H問題能力的考查。然而對于科技素材，教材編者由于自身知識的局限性，在編寫教材習(xí)題時(shí)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤就在所難免。筆者在教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)人教版物理必修1中有一道習(xí)題就出現(xiàn)對素材的理解錯(cuò)誤。

1 教材原題呈現(xiàn)

人教版物理必修1第二章第4節(jié)的“問題與練習(xí)”第3題敘述如下：某型號的艦載飛機(jī)在航空母艦的跑道上加速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的最大加速度為5m/s2,所需的起飛速度為50m/s，跑道長100m。通過計(jì)算判斷，飛機(jī)能否靠自身的發(fā)動(dòng)機(jī)從艦上起飛？為了使飛機(jī)在開始滑行時(shí)就有一定的初速度，航空母艦裝有彈射裝置。對于該型號的艦載飛機(jī)，彈射系統(tǒng)必須使它具有多大的初速度？為了盡量縮短艦載飛機(jī)起飛時(shí)的滑行距離，航空母艦還需逆風(fēng)行駛。這里對問題做了簡化。

2 教學(xué)過程

筆者把此題布置為家庭作業(yè)，要求學(xué)生完成作業(yè)后，還要上網(wǎng)查閱航空母艦相關(guān)資料，并做好記錄，下次上課時(shí)，分享查閱收獲。

師：請一位同學(xué)上黑板寫出解答過程。

師：請介紹解題思路？

生：在航空母艦起飛跑道的后端，用彈射裝置給艦載機(jī)一個(gè)初速度，艦載機(jī)獲得初速度以后，在起飛跑道上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，到達(dá)起飛跑道的前端，達(dá)到了起飛速度，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，寫出方程，可求得速度。

師：你們已經(jīng)上網(wǎng)查閱資料，請問艦載機(jī)在航空母艦上如何起飛？如何降落？

生：在裝備彈射系統(tǒng)的航空母艦上，艦載機(jī)借助彈射系統(tǒng)助其加速，并達(dá)到需要的起飛速度，使艦載機(jī)順利升空。

師：什么是彈射系統(tǒng)？

生：彈射系統(tǒng)是航空母艦上推動(dòng)艦載機(jī)增大起飛速度、縮短滑跑距離的裝置。

師：請問彈射系統(tǒng)如何使艦載機(jī)獲得起飛速度？

生：如圖1所示，彈射系統(tǒng)裝在整個(gè)起飛跑道上，是把艦載機(jī)從起飛跑道的后端由靜止開始加速到起飛跑道的前端，達(dá)到需要的起飛速度。

圖1

師：既然彈射系統(tǒng)是這樣使艦載機(jī)獲得起飛速度，請問我們教材這個(gè)習(xí)題正確嗎？

生：不正確。啊，教材習(xí)題錯(cuò)了？

師：請問哪里不正確？

生：在教材習(xí)題中，把彈射系統(tǒng)理解為只在起飛跑道的后端給艦載機(jī)一個(gè)初速度，而彈射系統(tǒng)是在整個(gè)起飛跑道上加速，因此該習(xí)題違背了真實(shí)情況，犯了原理性錯(cuò)誤。

師：嗯，既然如此，請問如何修正？

生：根據(jù)彈射系統(tǒng)原理，本題可修正如下：某型號的艦載飛機(jī)在航空母艦的跑道上加速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的最大加速度為5m/s2,所需的起飛速度為50m/s，跑道長100m。通過計(jì)算判斷，飛機(jī)能否靠自身的發(fā)動(dòng)機(jī)從艦上起飛？為了使艦載機(jī)可以從艦上起飛，則彈射系統(tǒng)至少要使艦載機(jī)產(chǎn)生多大的加速度？

師：為何要這樣修正？

生：本題是考查物理公式在軍事中的應(yīng)用，由于彈射系統(tǒng)使艦載機(jī)在整個(gè)起飛跑道都在做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，艦載機(jī)的初速度總是為0，所以本題應(yīng)該求加速度。

3 教學(xué)反思

筆者發(fā)現(xiàn)此題存在錯(cuò)誤，沒有直接給學(xué)生指出，而是以此題為素材，引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料，在課堂與大家分享交流。通過這樣的教學(xué)過程，增強(qiáng)了學(xué)生的自學(xué)能力，促進(jìn)了師生的合作交流，培養(yǎng)了學(xué)生的質(zhì)疑精神，從而有效地提升了學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

3.1 應(yīng)用公式解答，深化物理觀念

物理觀念是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量等的基本認(rèn)識，是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華，是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題的基礎(chǔ)。物理觀念包括物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)觀念、相互作用觀念、能量觀念。學(xué)生首先認(rèn)真閱讀題目，分析出艦載機(jī)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，然后根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的相關(guān)公式，代入已知數(shù)據(jù)，得出解答。學(xué)生經(jīng)歷了做題過程，理解了勻變速直線運(yùn)動(dòng)的相關(guān)規(guī)律，增強(qiáng)了勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用能力，從而深化了物理觀念。

3.2 質(zhì)疑教材習(xí)題，培育科學(xué)思維

科學(xué)思維是對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識方式。科學(xué)思維包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新。學(xué)生在分享了彈射系統(tǒng)的原理后，通過對比，發(fā)現(xiàn)真實(shí)的彈射系統(tǒng)工作原理與教材習(xí)題表述的彈射系統(tǒng)工作原理不一樣，從而大膽質(zhì)疑，指出教材習(xí)題存在錯(cuò)誤，并對教材習(xí)題提出修改建議。通過這樣的教學(xué)過程，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、質(zhì)疑精神和論證能力，從而培育了學(xué)生的科學(xué)思維。

3.3 查閱網(wǎng)絡(luò)信息，培養(yǎng)探究精神

科學(xué)探究是人們探索和了解自然、獲得科學(xué)知識的主要方法。以證據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用各種信息分析和邏輯推理得出結(jié)論，公開研究結(jié)果，接受質(zhì)疑，不斷更新和深入，是科學(xué)探究的主要特點(diǎn)?？茖W(xué)探究主要包括問題、證據(jù)、解釋、交流等四個(gè)要素。學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)查找航空母艦相關(guān)資料，找到自己需要的信息，有利于培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力。通過對資料的對比、分析、討論，能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和科學(xué)探究精神。

3.4 交流各自資料，樹立科學(xué)態(tài)度

科學(xué)態(tài)度是個(gè)體對科學(xué)對象、現(xiàn)象、過程、事實(shí)、理論等持有的穩(wěn)定的心理傾向，主要包括好奇心、實(shí)事求是、追求創(chuàng)新、合作分享四個(gè)方面。學(xué)生通過高中階段的物理學(xué)習(xí)，應(yīng)具有基于證據(jù)和邏輯發(fā)表自己見解的意識和能力，不迷信權(quán)威，實(shí)事求是。能主動(dòng)與他人合作，尊重他人。通過這節(jié)課，學(xué)生分享各自查閱的資料，勇于表達(dá)自己的觀點(diǎn)，并相互討論，從而感受集體的智慧，對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度起到了潛移默化的效果。

教材習(xí)題可以簡化，但不能虛化?？梢愿哂谏睿荒苊撾x生活。學(xué)生通過查閱資料，指出教材習(xí)題錯(cuò)誤，有效地培養(yǎng)了學(xué)生自學(xué)能力、質(zhì)疑精神，進(jìn)而積累了必備知識，提升了關(guān)鍵能力，提升了學(xué)科核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 胡衛(wèi)平.物理學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵與表現(xiàn)[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2017,(8)：1-3.

[2] 人民教育出版社,課程教材研究所,物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書 必修物理1[M].北京：人民教育出版社，2010:43.