基于物理核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)

孔啟宏　梁旭

摘要：從任務(wù)分解、教學(xué)活動(dòng)、教學(xué)建議三方面，以“牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律”為例，具體闡述如何以教學(xué)內(nèi)容為載體，以情景提問為引導(dǎo)，以探究活動(dòng)為主體，達(dá)成核心素養(yǎng)目標(biāo)的過程.

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；教學(xué)設(shè)計(jì)；牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律；應(yīng)用

作者簡介：孔啟宏（1980-），男，浙江長興人，本科，中學(xué)高級(jí)教師，研究方向：高中物理學(xué)科教學(xué).

梁旭（1962-），男，浙江上虞人，本科，中學(xué)特級(jí)教師，浙江省高中物理教研員，研究方向：中學(xué)物理教學(xué)目標(biāo)、方法和策略.

1任務(wù)分解

任務(wù)1：經(jīng)歷力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的探究過程.

任務(wù)2：理解牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律.

任務(wù)3：牛頓第一定律和慣性的應(yīng)用.

任務(wù)4：探究影響慣性大小的因素.

2教學(xué)活動(dòng)

任務(wù)1：經(jīng)歷力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的探究過程.

問題情景：如圖1、圖2所示，問題見表1所示.

3如圖2，小球多次從同一位置釋放，小球能到達(dá)的位置與釋放位置的高度關(guān)系怎樣？如果沒有摩擦和空氣阻力，小球能夠到達(dá)的位置有什么特點(diǎn)？

4如圖2，如果沒有摩擦和空氣阻力，將右邊的斜面變成水平，小球?qū)⑷绾芜\(yùn)動(dòng)？會(huì)用伽利略理想實(shí)驗(yàn)的方法分析運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系.能觀察分析伽利略實(shí)驗(yàn)中小球低于釋放高度的原因并提出證實(shí)方案

5為什么亞里士多德對力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系的認(rèn)識(shí)，長時(shí)間被認(rèn)為是正確的？他獲得結(jié)論的方法是怎樣的？伽利略又是通過怎樣的方法來獲得結(jié)論？認(rèn)識(shí)到僅依靠觀察得到的結(jié)論未必正確，須在觀察的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析、推理、論證才能獲得對本質(zhì)的認(rèn)識(shí)

6物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以用哪個(gè)物理量來描述？你能否將伽利略的表述概括為對運(yùn)動(dòng)和力關(guān)系的一般認(rèn)識(shí)？會(huì)從伽利略對運(yùn)動(dòng)和力關(guān)系的表述逐步概括成牛頓第一定律的表述

教學(xué)建議：

（1）思維引導(dǎo)建議：由于學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)了牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律，對問題1，學(xué)生可能回答正確的結(jié)論，此時(shí)教師可引導(dǎo)學(xué)生回憶亞里士多德曾得到怎樣的結(jié)論，同時(shí)指出亞里士多德產(chǎn)生的錯(cuò)誤并不是他個(gè)人的原因，反映了當(dāng)時(shí)人們對物體的相互作用——力還缺乏深刻的認(rèn)識(shí).對問題2，伽利略認(rèn)為亞里士多德的錯(cuò)誤原因是沒有認(rèn)識(shí)到摩擦力的存在，學(xué)生因?yàn)橐呀?jīng)有各種力的概念，能夠?qū)ι钪械氖吕M(jìn)行清晰的運(yùn)動(dòng)和力的分析，可以讓學(xué)生舉例說明.問題3和4的推理過程對于學(xué)生不是難點(diǎn)，但需要體驗(yàn).問題5，通過學(xué)生思考，認(rèn)識(shí)到科學(xué)研究的方法對于獲得正確結(jié)論的重要性，問題6，從力和運(yùn)動(dòng)的角度，從具體情境到一般表述，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行更加本質(zhì)的概括，通過這一概括過程，認(rèn)識(shí)不同科學(xué)家對物理研究作出的貢獻(xiàn).

（2）實(shí)驗(yàn)探究建議：①演示實(shí)驗(yàn)不一定要選杯子，用粉筆盒等身邊的東西也可以；②演示斜面實(shí)驗(yàn)，應(yīng)選用小鋼球，斜面可用PVC材料，比較光滑一些或者用鋼卷尺做斜面，方便調(diào)節(jié)角度.

（3）教學(xué)活動(dòng)建議：問題1至4學(xué)生獨(dú)立回答；問題5、6在學(xué)生思考的基礎(chǔ)上，展示自己的想法，同學(xué)與教師補(bǔ)充、完善.

任務(wù)2：理解牛頓第一定律.

問題情景：如圖3、圖4、圖5所示，問題見表2所示.

教學(xué)建議：

（1）思維引導(dǎo)建議：由于初中就已涉及到固液氣三態(tài)的慣性，所以對學(xué)生回答的要求不能僅停留在“因?yàn)閼T性”，需要細(xì)化分析、推理過程，注重對學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng).例如圖5，學(xué)生有可能認(rèn)為人受到了向前的慣性，所以前傾，我們需要盡可能暴露出學(xué)生原有概念的問題，從而示范應(yīng)用物理規(guī)律的科學(xué)思維過程，分析開始時(shí)人的運(yùn)動(dòng)、剎車后車廂的運(yùn)動(dòng)和根據(jù)牛頓第一定律推理得到剎車過程中人相對車廂的運(yùn)動(dòng)，解釋現(xiàn)象，進(jìn)而提升學(xué)生的科學(xué)思維.

（2）教學(xué)活動(dòng)建議：讓學(xué)生回答，在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步規(guī)范學(xué)生的思維過程和語言表述.

任務(wù)4：探究影響慣性大小的因素.

問題情景：如圖8、圖9、圖10、圖11所示，問題見表4.

6圖11為氣墊導(dǎo)軌、光電門裝置，可快速測出滑塊上遮光條通過光電門的擋光時(shí)間進(jìn)行測速，同時(shí)測量滑塊經(jīng)過兩個(gè)光電門的時(shí)間間隔.“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度”的表達(dá)式是什么？

7如何完成不同速度下的“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度”的測量？能夠?qū)τ绊憫T性大小的因素提出猜想，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案或?qū)ふ依訉σ蛩剡M(jìn)行分析、判斷

教學(xué)建議：

（1）思維引導(dǎo)建議：學(xué)生可能會(huì)受初中慣性章節(jié)后的“制動(dòng)距離”的影響，已經(jīng)形成了“速度大慣性大”的錯(cuò)誤概念.而此處的探究正好讓學(xué)生體會(huì)要得到一個(gè)實(shí)際問題的結(jié)論需要經(jīng)歷：物理語言描述（概念界定）、模型建立、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和方案實(shí)施的過程，有利于學(xué)生的科學(xué)思維和探究能力的提升.

（2）教學(xué)活動(dòng)建議：問題1、2、3可以由學(xué)生自主解答；問題3、4可以在獨(dú)立思考的基礎(chǔ)上討論，教師引導(dǎo)與點(diǎn)撥；問題5、問題6、問題7可按照學(xué)生的程度確定老師引導(dǎo)和學(xué)生獨(dú)立思考的比例.