以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向構(gòu)建高中物理“五美”課堂

【摘 要】本文基于高中物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)的基本準(zhǔn)則，以《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》教學(xué)為例，論述高中物理教學(xué)中教材處理的整合美、科學(xué)探究的神韻美、教學(xué)過程的生成美、課堂提問的靈動(dòng)美、教學(xué)手段的科技美。通過創(chuàng)建“五美”課堂文化，促進(jìn)學(xué)生學(xué)會(huì)、會(huì)學(xué)、樂學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng) 高中物理 整合美 神韻美 生成美 ?靈動(dòng)美 科技美

【中圖分類號(hào)】G ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2019）03B-0049-03

新一輪基礎(chǔ)教育課程改革的亮點(diǎn)是提出了核心素養(yǎng)目標(biāo)，課堂教學(xué)是落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)的主陣地。高中物理課堂教學(xué)不僅需要幫助學(xué)生構(gòu)建物理知識(shí)體系，提升物理解題能力，更應(yīng)注重提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。筆者曾以廣西普通高中物理學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)專家組成員的身份參加廣西高中物理名師教學(xué)指導(dǎo)活動(dòng)，全程參與了備課、磨課、點(diǎn)評(píng)等工作，本文以特級(jí)老師李老師執(zhí)教的《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》為例，具體闡述在物理課堂中創(chuàng)建“五美”課堂文化的策略。

一、高中物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)的基本準(zhǔn)則

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2015 版）》正式頒布了物理學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)，包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)維度。物理核心素養(yǎng)一級(jí)目標(biāo)下還分解出了 14 個(gè)二級(jí)指標(biāo)：物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)觀念與相互作用觀念、能量觀念;模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新;問題、證據(jù)、解釋、交流;科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、社會(huì)責(zé)任。這給我們的課堂教學(xué)提供了更為實(shí)際的操作方向。

物理核心素養(yǎng)目標(biāo)指明了高中物理課堂教學(xué)應(yīng)該遵循一定的基本準(zhǔn)則：加強(qiáng)物理核心概念的理解與運(yùn)用;培養(yǎng)物理思維，掌握典型的物理方法;運(yùn)用物理知識(shí)對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行研究，提升科學(xué)探究能力;培養(yǎng)正確的物理學(xué)習(xí)觀、運(yùn)用物理知識(shí)促進(jìn)個(gè)人和社會(huì)發(fā)展。在課堂教學(xué)這一復(fù)雜系統(tǒng)中，物理教師應(yīng)該依據(jù)核心素養(yǎng)基本準(zhǔn)則，創(chuàng)造科學(xué)、真實(shí)、有效的課堂。

二、高中物理“五美”課堂文化的創(chuàng)設(shè)

（一）教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)整合之美

教學(xué)內(nèi)容不等于教材內(nèi)容，而應(yīng)大于教材內(nèi)容。新課改強(qiáng)調(diào)用教材教而不是教教材，就是鼓勵(lì)我們?cè)谠从诮滩摹⒆鹬亟滩牡幕A(chǔ)上跳出教材、合理加工教材、科學(xué)地整合教材?！短骄考铀俣扰c力、質(zhì)量的關(guān)系》這節(jié)課的內(nèi)容是一節(jié)實(shí)驗(yàn)探究課，既是對(duì)物理觀念力、慣性、加速度等概念的升華，又涉及科學(xué)探究的提出問題、尋找證據(jù)、解釋交流等環(huán)節(jié)，同時(shí)也對(duì)科學(xué)思維的模型建立，推理論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等高階思維能力提出較高要求，可以說本節(jié)內(nèi)容涵蓋了高中物理學(xué)科素養(yǎng)的全部要素。但是教材沒有給出完整的實(shí)驗(yàn)探究方案，只是提供了一些零散的方法。比如“如何測(cè)量加速度”這個(gè)問題，教材提供了三種方法：第一種是 ?的方法;第二種是利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的方法;第三種是利用比值比較 ?的方法。在“怎樣提供恒力”這個(gè)環(huán)節(jié)，教材提供了“單車單線拉”和“雙車雙線拉”兩個(gè)案例。這些方法都很好，但就像散落的珍珠，沒有完整的脈絡(luò)。

李老師對(duì)教材進(jìn)行了整合：讓學(xué)生在深入理解牛頓第一定律的基礎(chǔ)上，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)從宏觀上把握實(shí)驗(yàn)探究的目的，即探究加速度（a）與力（F）及物體質(zhì)量（m）的關(guān)系，然后用控制變量法進(jìn)行微觀設(shè)計(jì)，即物體質(zhì)量（m）一定時(shí)，探究加速度（a）與力（F）的關(guān)系;力（F）一定時(shí)，探究加速度（a）與物體質(zhì)量（m）的關(guān)系兩個(gè)方面展開研究。他將教材上提供的零散“珍珠”用一根線串了起來，讓學(xué)生經(jīng)歷“問題提出—猜想形成—設(shè)計(jì)方案—評(píng)估方案—?jiǎng)邮謱?shí)驗(yàn)—形成結(jié)論”這樣一個(gè)物理探究過程，學(xué)生初步了解科學(xué)探究的思路、步驟和科學(xué)方法，體驗(yàn)科學(xué)探究的苦與樂。

（二）科學(xué)探究彰顯神韻之美

本輪物理學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)相比于 1.0 版的“雙基目標(biāo)”以及 2.0 版的“三維目標(biāo)”最大的意義是非常重視科學(xué)思維培養(yǎng)，所以課標(biāo)把科學(xué)思維素養(yǎng)單列了出來，這正強(qiáng)調(diào)了科學(xué)思維在物理學(xué)科教學(xué)中的獨(dú)特貢獻(xiàn)。李老師這節(jié)課緊緊地抓住了高階思維能力培養(yǎng)，他沒有在七個(gè)探究環(huán)節(jié)中平均使用力量，而是在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)這個(gè)最有思維含量的環(huán)節(jié)做足了文章。他沒有將課本上提供的方案直接介紹給學(xué)生，而是先放開課堂，讓學(xué)生頭腦風(fēng)暴，暢所欲言，然后教師點(diǎn)評(píng)，和學(xué)生共同優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案。具體是如下處理的。

環(huán)節(jié)一：展示一位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)圖片，然后提出問題：“這個(gè)方案有什么缺陷？”老師沒有直接指出，而是向?qū)W生提出問題：“這個(gè)方案達(dá)到測(cè)量目的了嗎？缺少了什么，如何優(yōu)化？”學(xué)生通過思考，很快發(fā)現(xiàn)這個(gè)方案沒有辦法測(cè)量加速度 a，缺少了測(cè)量加速度 a 的儀器;同時(shí)小車與桌面有摩擦，小車受力情況比較復(fù)雜。

環(huán)節(jié)二：教師展示 4 位同學(xué)的優(yōu)化方案圖片，并對(duì)這 4 位同學(xué)的優(yōu)化方案進(jìn)行解讀，總結(jié)出 4 位同學(xué)的共同核心思路是都采用了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來求加速度，解決了第一位同學(xué)測(cè)量加速度欠缺的問題;而且采用了平衡摩擦力的方法消除了摩擦的影響，于是拉力就是合外力，這樣使探究模型頓時(shí)簡(jiǎn)化。

環(huán)節(jié)三：教師向?qū)W生提出問題：“除了用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，還有什么方法可以求加速度呢？”通過這個(gè)問題拓寬學(xué)生解決問題的思路，引導(dǎo)學(xué)生得出利用 ?這個(gè)方法。然后提問：“這個(gè)方案中位移 x 的測(cè)量可以采用刻度尺，但時(shí)間怎么測(cè)呢？用秒表可以嗎？”教師與學(xué)生共同分析，如果本探究實(shí)驗(yàn)板長(zhǎng)度 1 米，可估算小車運(yùn)動(dòng)全程所花時(shí)間僅 0.5 秒，而人的反應(yīng)時(shí)間一般為 0.3 秒，可見，如果用秒表測(cè)時(shí)間，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)里我們的反應(yīng)時(shí)間根本不夠用。

環(huán)節(jié)四：向?qū)W生提出問題：“既然時(shí)間這么不方便測(cè)量，我們能不能找到一種不測(cè)量時(shí)間的方法，完成加速度的比較？”與學(xué)生共同分析后，引出用比值比較 ?這樣的方法。

環(huán)節(jié)五：教師指出，第四種方法中需要同時(shí)控制兩輛車，不太方便，同時(shí)小車滑動(dòng)過程有摩擦，實(shí)驗(yàn)時(shí)需要平衡摩擦力很麻煩，所以介紹一種高科技的方法：讓小車在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，可消除摩擦的影響;通過位移傳感器采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳到計(jì)算機(jī)繪制 v-t 圖像，通過斜率迅速求加速度，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)便捷、省時(shí)的效果。

在這樣的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)過程中，教師沒有一言堂，而是和學(xué)生共同討論了采用什么原理，選擇什么儀器，各個(gè)方案的利弊如何。這樣的探究設(shè)計(jì)可以說是一波未平一波又起，環(huán)環(huán)相扣，層層深入，既有良好的問題結(jié)構(gòu)又有恰當(dāng)?shù)恼J(rèn)知沖突，讓學(xué)生體會(huì)到了問題生成的困惑和問題解決后的喜悅，有一種柳暗花明又一村的感覺。

（三）教學(xué)過程彰顯生成之美

名師區(qū)別于普通教師最大的特色在于善于利用自身教學(xué)機(jī)智處理教學(xué)生成性問題。這節(jié)課在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)得知，外力增大時(shí)，加速度也增大，由此進(jìn)行猜想：小車質(zhì)量 M 一定時(shí)，a 與 F 的關(guān)系有可能 a∝F 或 a∝F2 等。老師帶領(lǐng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)采樣：選擇小車質(zhì)量 M=0.1735 kg，依次在小桶中添加鉤碼，得到 6 個(gè) F，用傳感器處理得到對(duì)應(yīng) 6 個(gè)加速度 a，繪制圖像如圖。此時(shí)學(xué)生發(fā)出疑問，為什么繪出的圖像與我們的預(yù)期不一樣？李老師是這樣處理這個(gè)生成性問題的：（1）帶領(lǐng)學(xué)生重新操作了一遍，沒發(fā)現(xiàn)有數(shù)據(jù)變化，說明沒有操作上的失誤。（2）引導(dǎo)分析：圖像不過原點(diǎn)，說明不加外力時(shí)就有了加速度，由此得出重力沿斜面向下的分力過大了。（3）查看向小桶內(nèi)添加鉤碼的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)該同學(xué)前面都是每次增加 5 g，但最后一次突然加了 20 g。引導(dǎo)學(xué)生分析：實(shí)驗(yàn)中將下落物體的重力看成繩子的拉力只是近似處理，只有滿足小車質(zhì)量 M 遠(yuǎn)大于小桶及鉤碼總重量，這個(gè)近似處理才不會(huì)引起太大誤差。（4）教師和學(xué)生一起調(diào)平了氣墊導(dǎo)軌底座，并將最后一組數(shù)據(jù)的鉤碼質(zhì)量減小，瞬間圖像完美修復(fù)。

（四）教學(xué)提問凸顯靈動(dòng)之美

知識(shí)落實(shí)的課不是一節(jié)好課，真正的好課應(yīng)該是知識(shí)、技能、素養(yǎng)共同落實(shí)的課。而良好的教學(xué)問題設(shè)置是完成這一目標(biāo)的關(guān)鍵。李老師非常善于創(chuàng)建靈動(dòng)的問題鏈，撬動(dòng)學(xué)生思維。例如在課堂引入環(huán)節(jié)，他采用了 6 個(gè)問題引入：（1）牛頓第一定律的內(nèi)容是什么;（2）牛頓第一定律有什么意義？如何理解;（3）改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因是什么？（是力 F）;（4）抵抗物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的決定因素是什么？（是質(zhì)量 m）;（5）描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的快慢的物理量是什么？（是加速度 a）;（6）這節(jié)課我們就來探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。這樣的問題設(shè)計(jì)，關(guān)注了學(xué)生的前認(rèn)知，在新知識(shí)和舊知識(shí)之間找到了鏈接點(diǎn)，體現(xiàn)了引課的“鋪墊”功能，層層深入的問題保證了學(xué)生從思維上真正參與課堂。再如，教師在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行誤差分析時(shí)設(shè)置了幾個(gè)問題：（1）圖像沒有精準(zhǔn)過原點(diǎn)，起點(diǎn)從 a 軸上的一點(diǎn)發(fā)出的，說明什么問題？（2）外力為 0 的時(shí)候，有加速度了嗎？（有）（3）是什么原因？前面為了平衡摩擦力，我們做了什么操作？（4）有沒有可能平衡摩擦力時(shí)傾角過大，重力的沿斜面向下的分力提供了加速度？教師如此順藤摸瓜，順勢(shì)而為，引發(fā)思考，將學(xué)生的思維逐層引向深入，對(duì)學(xué)生科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新、分析綜合能力的核心素養(yǎng)培養(yǎng)均有好處。

（五）教學(xué)手段彰顯科技之美

當(dāng)今時(shí)代進(jìn)入“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，整個(gè)社會(huì)充滿了科技感，教學(xué)也不例外?！耙恢Х酃P，一本書，一塊黑板，一張嘴”的陳舊單一教學(xué)手段已經(jīng)成為歷史。本節(jié)課李老師重視多種媒體的組合教學(xué)，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要，結(jié)合各種媒體教具的特性，揚(yáng)長(zhǎng)避短，互為補(bǔ)充，有機(jī)結(jié)合，達(dá)到教學(xué)過程的最優(yōu)化。例如，本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容是定量探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，但是如果一開始就進(jìn)入定量探究環(huán)節(jié)，會(huì)讓學(xué)生有一種突兀的感覺，所以李老師在定量探究之前，展示了一個(gè)科技感很強(qiáng)的視頻畫面：一輛紅色的比亞迪汽車奔馳在現(xiàn)代高速公路上不斷加速。這一畫面讓學(xué)生受到視覺沖擊的同時(shí)提出問題：比亞迪汽車如何提高汽車加速性能？這個(gè)環(huán)節(jié)讓學(xué)生定性體會(huì)要改變汽車質(zhì)量和發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力來改變加速性能，學(xué)生在定性了解的基礎(chǔ)上自然過渡到定量探究。再如本節(jié)課在探究方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，學(xué)生設(shè)計(jì)了很多方案，如果讓學(xué)生逐一上臺(tái)展示，可能花費(fèi)了很多時(shí)間還不一定能抓住典型錯(cuò)誤，所以李老師先走到學(xué)生當(dāng)中查看各種方法，然后選出典型方案，采用希沃同頻技術(shù)投放出來，和學(xué)生一起進(jìn)行比較、分析，從而快捷、有針對(duì)性地實(shí)現(xiàn)了課堂生成資源的有效利用。又如，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)，如果利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采集加速度數(shù)據(jù)，既費(fèi)時(shí)又耗力，本節(jié)課引入位移傳感器，獲取不同時(shí)刻的速度值，通過繪制 v-t 圖像迅速求出加速度，解決了加速度的測(cè)量便捷性問題?？萍贾Γ尡竟?jié)課的教學(xué)更有魅力。

總之，在核心素養(yǎng)背景下，我們應(yīng)該追求“五美”課堂文化，促進(jìn)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦、動(dòng)心、動(dòng)情，讓學(xué)生思維品質(zhì)得以提升，核心素養(yǎng)得以培育。

【參考文獻(xiàn)】

[1]普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）[M].北京：人民教育出版社，2017

【作者簡(jiǎn)介】林宇萍，廣西桂林市教育科學(xué)研究所副所長(zhǎng)，高中物理教研員，廣西特級(jí)教師，廣西普通高中課程改革物理學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)組副組長(zhǎng)，廣西八桂教育家搖籃工程遴選成員，廣西教育廳教育研究院兼職教研員，廣西師范大學(xué)特約研究員。

（責(zé)編 江月陽）