基于物理核心素養(yǎng)下的《機(jī)械能、能源》一章的教學(xué)思考

胡煥平

(華中師范大學(xué)第一附屬中學(xué)朝陽學(xué)校 100025)

核心素養(yǎng)正在成為世界上各國際組織和各國政府關(guān)注的熱點(diǎn)，成為當(dāng)代教育改革的焦點(diǎn).近年來，世界上各國際組織、各國政府對核心素養(yǎng)進(jìn)行了廣泛的研究，且提出了各自的表述.

我國高中物理學(xué)科的核心素養(yǎng)有物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)維度.

下面我就《機(jī)械能、能源》這一章的內(nèi)容談一下體現(xiàn)物理核心素養(yǎng)教學(xué)的思考.

一、高中物理核心素養(yǎng)的具體化

在這一章的核心素養(yǎng)體現(xiàn)在：

1.物理觀念

主要是能量觀念、守恒觀念

基本概念：功，功率，動(dòng)能，重力勢能，彈性勢能

基本規(guī)律：動(dòng)能定理，機(jī)械能守恒，能量守恒

2.科學(xué)思維

本章主要的思維方法：極限思維法、圖象法、類比法、微元法等

3.實(shí)驗(yàn)探究

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

合外力做功與速度變化的關(guān)系，探究彈簧的彈性勢能表達(dá)式，雖說物理學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見中刪除，但是在課時(shí)允許的情況下，可以帶領(lǐng)學(xué)生探究一下，體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究的樂趣，或者作為研究性學(xué)習(xí)課題供學(xué)生研究.

4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

科學(xué)態(tài)度：什么是能量？能量就是用來描述運(yùn)動(dòng)劇烈程度的普遍適用的物理量.所謂普遍適用，就是可以描述所有的運(yùn)動(dòng)，包括機(jī)械運(yùn)動(dòng)、電磁運(yùn)動(dòng)、熱運(yùn)動(dòng)、光運(yùn)動(dòng)、化學(xué)運(yùn)動(dòng)、生物運(yùn)動(dòng)等.什么是功？功能具有怎樣的聯(lián)系？機(jī)械能守恒、能量守恒觀念.

社會(huì)責(zé)任：知道合理使用能源的重要性，具有可持續(xù)發(fā)展觀念，養(yǎng)成節(jié)能習(xí)慣.

二、物理核心素養(yǎng)如何在課堂教學(xué)中實(shí)施

1.物理概念的建立講清楚三件事 “為什么”“是什么”“干什么”.

“為什么”指的是引入概念的必要性和目的性，它包括：為什么要引入某個(gè)物理概念？引入某個(gè)物理概念的物理事實(shí)(實(shí)驗(yàn))是什么？

“是什么”指的是概念的確切意義，概念的內(nèi)涵和外延，它包括：概念的定義是什么？物理量的定義式怎樣？決定它的大小的條件是什么？單位是什么？是矢量還是標(biāo)量？

“干什么”指的是弄清概念的應(yīng)用，學(xué)了某個(gè)概念之后，能夠運(yùn)用概念分析、判斷和解決新的物理現(xiàn)象和問題.

2.在理解概念規(guī)律過程中，自覺滲透物理思維方法的教育.

(1)平均功率與瞬時(shí)功率——極限法

(2)重力做功與路徑無關(guān)——微元法

(3)探究彈性勢能表達(dá)式——微積分

(4)求解變力做功——圖像法

3.重視情境導(dǎo)入，引入新課.

良好的開端是成功的一半，在一節(jié)課中能否引學(xué)生，最重要的還是要看情境創(chuàng)設(shè)是否引人入勝.在重力勢能的教學(xué)中我以一枚雞蛋威力為主題：從網(wǎng)上搜索一些材料根據(jù)對實(shí)驗(yàn)室模擬雞蛋高樓拋落的試驗(yàn)，整理出以下內(nèi)容，供您參考：一個(gè)30克的雞蛋從4樓拋下來就會(huì)讓人起腫包；從8樓拋下來就可以讓人頭皮破裂；從18樓高甩下來就可以砸破行人頭骨；從25樓以上拋下可使人當(dāng)場死亡.拋出問題為什么一枚小小的雞蛋竟然有這么大的殺傷力？使學(xué)生眼前一亮，從而自然的過渡到同樣一顆雞蛋越高能量越大？引出重力勢能的課題.再比如在講功率的概念是我給出圖1和圖2的情境.同時(shí)提問：

①兩種耕作方式，有什么不同？

②讓學(xué)生舉例說明機(jī)械做功與人力、畜力做功在做功的快慢？

③如何衡量做功快慢？

這樣可以用對比的方法自然喚醒學(xué)生的舊知，從而再次鞏固比值定義法定義物理量功率.

4.注重物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，全方面培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng) .

諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主楊振寧教授雖然是一位理論物理學(xué)家，但他非常重視物理實(shí)驗(yàn).他指出：理論無論發(fā)展到什么時(shí)候，無論如何抽象，其價(jià)值觀念還是從實(shí)驗(yàn)中來.著名心理學(xué)家皮亞杰指出：一切知識起源于認(rèn)識主體的實(shí)踐活動(dòng).物理實(shí)驗(yàn)不僅能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，還能培養(yǎng)學(xué)生的精細(xì)化觀察力，設(shè)計(jì)能力，克服困難的勇氣，培養(yǎng)學(xué)生的恒心、毅力等非智力品質(zhì).本章可以做不少演示實(shí)驗(yàn)：比如探究重力勢能可以做的演示實(shí)驗(yàn)如圖3創(chuàng)設(shè)情境讓學(xué)生定性實(shí)驗(yàn)探究重力勢能的大小和哪些因素有關(guān).然后從理論上猜測重力勢能的表達(dá)式，從而培養(yǎng)學(xué)生的探究能力.還可以再現(xiàn)初中物理實(shí)驗(yàn)如圖4讓學(xué)生感知影響動(dòng)能大小的因素.

在探究機(jī)械能守恒動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，動(dòng)能和彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化，甚至動(dòng)能和重力勢能、彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化要有足夠多的形象圖景讓學(xué)生體驗(yàn)和感受.可以給學(xué)生斜面、小球、小車、彈簧、鉤碼、皮筋、、細(xì)線、小球鐵架臺(tái)等器材讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)操作，并說明動(dòng)作過程中是那個(gè)力做了功，是那種機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)化.學(xué)生自己動(dòng)了腦筋，可以設(shè)計(jì)出很多老師也想不到的花樣.再次是做好學(xué)生實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.

5.講好物理學(xué)家的故事，讓物理生動(dòng)起來，增強(qiáng)物理學(xué)習(xí)的趣味性.

物理名詞、概念、公式的建立、發(fā)現(xiàn)凝聚著無數(shù)物理學(xué)家的智慧、心血，背后隱藏著大量的有趣的故事.在物理教學(xué)過程中，結(jié)合物理知識的教學(xué)，有意識地講述物理學(xué)家的軼聞趣事，不僅可以讓學(xué)生了解這些物理知識的來龍去脈，還能增強(qiáng)學(xué)生對物理學(xué)家的熱愛、景仰，對物理學(xué)的喜愛.比如在講第一節(jié)《追尋守恒量》.我查閱了很多書籍把功能的發(fā)展史用思維導(dǎo)圖的形式展示給同學(xué).

那些物理名詞、概念、公式貫穿科學(xué)家的故事不再枯燥，帶著濃濃的人文氣息，貫穿于整章的內(nèi)容.