基于物理核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)

丁玉玲 趙振宇

摘?要：本文將以核心素養(yǎng)為目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的求真物理觀念、求新科學(xué)思維、求變科學(xué)探究、求異科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，結(jié)合筆者參加的第十一屆全國(guó)物理教學(xué)技能大賽，以“牛頓第一定律”這一課題為例，對(duì)其教學(xué)過(guò)程進(jìn)行具體的分析和研究.

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);牛頓第一定律;教學(xué)設(shè)計(jì)

文章編號(hào)：1008-4134（2019）18-0059中圖分類號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》中指出物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過(guò)物理學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力.物理核心素養(yǎng)主要包括“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)方面.所以在新教育的改革下，物理教育的過(guò)程更加注重對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng).由于牛頓相關(guān)運(yùn)動(dòng)定律在整個(gè)初高中物理教育中都扮演著非常重要的角色，而牛頓第一定律作為其所有定律的基石，學(xué)生能夠正確掌握這一知識(shí)并將其正確運(yùn)用在生活中更是起到了舉足輕重的作用.筆者以2019年參加“基于師范專業(yè)認(rèn)證的物理學(xué)科育人論壇暨第十一屆格致杯物理師范生教學(xué)技能展示大賽”，參賽課題是“牛頓第一定律”，下面談?wù)劰P者的教學(xué)設(shè)計(jì)和參賽體會(huì).

1?教學(xué)背景分析

1.1?教材分析

本節(jié)課選自人教版高中物理必修一第四章第一節(jié)“牛頓第一定律”，它是聯(lián)系前三章力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)的紐帶，是動(dòng)力學(xué)的核心內(nèi)容，同時(shí)也為后續(xù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).所以起到了承上啟下的作用.

1.2?學(xué)情分析

學(xué)生已經(jīng)在初中階段對(duì)于牛頓第一定律和慣性有了初步的了解，此階段的學(xué)生具有一定的分析概括和歸納總結(jié)的能力.高一的學(xué)生思維比較活躍、好奇心比較強(qiáng)，對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象具有濃厚的興趣、并具有探究其本質(zhì)的愿望.但是其抽象思維能力還有待提高，對(duì)于氣體具有慣性的理解還不到位，對(duì)于理想斜面實(shí)驗(yàn)的推理過(guò)程會(huì)存在一定的認(rèn)知困難.

2?重難點(diǎn)分析

由于牛頓第一定律的學(xué)習(xí)為后續(xù)牛頓第二定律和牛頓第三定律的學(xué)習(xí)起到了鋪墊的作用，所以能夠正確理解牛頓第一定律并能夠運(yùn)用它解決生活中的實(shí)際問(wèn)題變得至關(guān)重要，由于學(xué)生在此之前沒(méi)有接觸過(guò)理想斜面實(shí)驗(yàn)的方法，就難免對(duì)于伽利略的邏輯推理過(guò)程存在一定的認(rèn)知困難，所以將教學(xué)重難點(diǎn)確定如下.

2.1?教學(xué)重點(diǎn)

（1）在初中物理的基礎(chǔ)上進(jìn)一步理解并領(lǐng)會(huì)牛頓第一定律.

（2）掌握伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)的科學(xué)方法.

（3）理解慣性的含義及主要應(yīng)用.

2.2?教學(xué)難點(diǎn)

（1）對(duì)于氣體具有慣性的認(rèn)識(shí).

（2）理解質(zhì)量是慣性大小的量度.

3?教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)的制定是教學(xué)活動(dòng)的重要組成部分，科學(xué)制定教學(xué)目標(biāo)，有助于教師更好地厘清教學(xué)思路，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)組織課堂教學(xué).制定教學(xué)目標(biāo)最首要的標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)于課程標(biāo)準(zhǔn)的研讀，而2017版課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)牛頓第一定律的要求是：能夠理解和領(lǐng)會(huì)牛頓第一定律;能夠利用牛頓第一定律解決生活中的實(shí)際問(wèn)題.所以我制定了如下的教學(xué)目標(biāo).

3.1?物理觀念

（1）理解牛頓第一定律的內(nèi)容.

（2）能夠運(yùn)用牛頓第一定律解釋有關(guān)現(xiàn)象.

（3）知道質(zhì)量是物體慣性大小的量度.

3.2?科學(xué)思維

（1）從伽利略的理想實(shí)驗(yàn)中感受到科學(xué)思維與方法的教育.

（2）體會(huì)伽利略研究運(yùn)動(dòng)和力關(guān)系的思想方法.

3.3?科學(xué)探究

（1）養(yǎng)成善于利用生活中的物品進(jìn)行探究性物理實(shí)驗(yàn)的習(xí)慣.

（2）學(xué)會(huì)通過(guò)科學(xué)推理得到結(jié)論的方法.

3.4?科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

（1）通過(guò)歷史回顧，增進(jìn)對(duì)自然科學(xué)的興趣.

（2）養(yǎng)成創(chuàng)造性思維的品質(zhì)和敢于質(zhì)疑、堅(jiān)持真理的科學(xué)精神.

4?教學(xué)過(guò)程

4.1?引入新課

師：帶領(lǐng)學(xué)生感受生活中人推車則車動(dòng)、不推則車停，和樹(shù)葉有風(fēng)飛舞、無(wú)風(fēng)靜止的生活情境.如圖1所示.

學(xué)生活動(dòng)：回憶初中學(xué)習(xí)過(guò)的亞里士多德延續(xù)近兩千年的錯(cuò)誤觀點(diǎn).即：力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因.

師：給出生活中踢足球的實(shí)例，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突.如圖2所示.

學(xué)生活動(dòng)：通過(guò)觀察足球的運(yùn)動(dòng)，意識(shí)到當(dāng)力撤去后物體仍然可能運(yùn)動(dòng).從而得出結(jié)論，力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因.

【設(shè)計(jì)意圖】用生活中的情境引導(dǎo)學(xué)生回憶初中所接觸過(guò)的對(duì)于“力與運(yùn)動(dòng)”之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)，通過(guò)歷史回顧建立初中和高中知識(shí)的橋梁，從而趁熱打鐵開(kāi)始本節(jié)課的學(xué)習(xí).

4.2?新課講授

4.2.1?理想斜面實(shí)驗(yàn)

活動(dòng)一：初中斜面實(shí)驗(yàn)

通過(guò)一張圖片引導(dǎo)學(xué)生回憶初中所接觸過(guò)的斜面實(shí)驗(yàn).如圖3所示.

【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)回憶初中的斜面實(shí)驗(yàn)給學(xué)生以感性認(rèn)識(shí)，認(rèn)識(shí)到摩擦力對(duì)于物體的運(yùn)動(dòng)具有影響.

活動(dòng)二：真實(shí)斜面實(shí)驗(yàn)

師：利用連通器原理自制斜面實(shí)驗(yàn)演示器，從某一高度緩慢釋放小球.如圖4所示.

學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真觀察小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所能達(dá)到的最大高度.并分析其產(chǎn)生原因.

【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)真實(shí)的斜面實(shí)驗(yàn)，學(xué)生觀察到小球會(huì)運(yùn)動(dòng)到比原來(lái)稍低一點(diǎn)的位置，從而意識(shí)到斜面摩擦力對(duì)于小球上升高度具有一定的影響.

活動(dòng)三：理想斜面實(shí)驗(yàn)

師：?jiǎn)l(fā)學(xué)生思考“如果斜面更加光滑，小球的運(yùn)動(dòng)會(huì)發(fā)生什么樣的變化呢？”從而自然地過(guò)渡到伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn).由于在實(shí)際生活中沒(méi)有摩擦力是無(wú)法達(dá)到的，通過(guò)動(dòng)畫演示的方法，模擬理想斜面實(shí)驗(yàn).如圖5所示.

學(xué)生活動(dòng)：通過(guò)動(dòng)畫演示驗(yàn)證猜想，得出結(jié)論“如果沒(méi)有摩擦力，小球?qū)?huì)上升到最初釋放時(shí)的高度.”

師：引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷伽利略的科學(xué)思維，不斷減小斜面的傾角，觀察小球的運(yùn)動(dòng)情況.

學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真觀察小球運(yùn)動(dòng)情況，并嘗試在邏輯推理的基礎(chǔ)上得出伽利略的觀點(diǎn).

師：介紹笛卡爾的補(bǔ)充觀點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)運(yùn)動(dòng)的方向性.即：如果運(yùn)動(dòng)中的物體沒(méi)有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運(yùn)動(dòng)，既不會(huì)停下來(lái)，也不會(huì)偏離原來(lái)的方向.

學(xué)生活動(dòng)：將三位物理學(xué)家的觀點(diǎn)深入了解，對(duì)力與運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí).

【設(shè)計(jì)意圖】以上三個(gè)活動(dòng)的設(shè)計(jì)以培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)中的物理觀念為目標(biāo).首先通過(guò)初中的斜面實(shí)驗(yàn)形成感性認(rèn)識(shí)，接下來(lái)進(jìn)行真實(shí)的斜面實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生感受到摩擦力對(duì)小球上升高度具有一定的影響.最后通過(guò)動(dòng)畫演示模擬理想斜面實(shí)驗(yàn)，環(huán)環(huán)相扣、層層遞進(jìn)，從而更加有利于學(xué)生掌握理想斜面實(shí)驗(yàn)的科學(xué)方法.

4.2.2?牛頓第一定律

師：通過(guò)牛頓的一句名人名言——如果說(shuō)我比別人看得遠(yuǎn)一些，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏?，引出牛頓及牛頓第一定律的內(nèi)容.

學(xué)生活動(dòng)：加深對(duì)初中牛頓第一定律的掌握，并對(duì)牛頓第一定律和一切物體都具有慣性建立了聯(lián)系.

活動(dòng)一：鋼珠掉落實(shí)驗(yàn)，如圖6所示.

師：將小鋼珠和木板固定，改變彈簧片的形狀，釋放彈簧片.

學(xué)生活動(dòng)：觀察到木板被高速?gòu)椓顺鋈?，而小鋼珠卻掉落在木槽中.

理論分析：小鋼珠原來(lái)處于靜止的狀態(tài)，當(dāng)木板被彈出去后，小鋼珠由于具有慣性，將會(huì)繼續(xù)保持原來(lái)靜止不動(dòng)的狀態(tài)，而木板已經(jīng)被彈出，小鋼珠在重力的作用下，自然就掉落在木槽中.

活動(dòng)二：墨水飛濺實(shí)驗(yàn)，如圖7所示.

師：拉動(dòng)裝有紅墨水的杯子，讓同學(xué)們觀察在小車遇到障礙物后，杯子中的紅墨水會(huì)發(fā)生什么樣的變化？

學(xué)生活動(dòng)：觀察到杯子中的紅墨水向前飛濺出來(lái).

理論分析：杯子中的紅墨水原來(lái)向前運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車遇到障礙物時(shí)，杯子會(huì)突然停止運(yùn)動(dòng)，而紅墨水由于具有慣性，想要繼續(xù)保持原來(lái)向前運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，所以就會(huì)飛濺出來(lái).

活動(dòng)三：空氣打杯實(shí)驗(yàn)，如圖8所示.

師：改變自制空氣炮中橡皮膜的形狀，用力逐個(gè)擊打一次性紙杯.

學(xué)生活動(dòng)：觀察到一次性紙杯被逐個(gè)打落，思考這么巨大的威力是從何而來(lái).

【設(shè)計(jì)意圖】此環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)以培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)中的科學(xué)探究為目標(biāo)，以生活化為依托，利用生活中簡(jiǎn)單易得的物品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生對(duì)一切物體都具有慣性的認(rèn)識(shí).物理教學(xué)的實(shí)驗(yàn)愈加注重其生活化，創(chuàng)新生活化教學(xué)方式的實(shí)施過(guò)程、解決學(xué)生所遇到的真實(shí)問(wèn)題、提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力、整合實(shí)踐核心素養(yǎng)與創(chuàng)新生活化教學(xué)模式的有效路徑，已經(jīng)逐漸成為物理學(xué)科比較“時(shí)尚”的具體實(shí)踐模式.

4.2.3?質(zhì)量是慣性大小的量度

師：給出已經(jīng)混合的黃豆和雞精，啟發(fā)學(xué)生思考，如何將二者分離？

學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真思考教師的問(wèn)題，并給出自己的想法.

師：通過(guò)利用亞克力板自制的分離篩選器，如圖9所示.打開(kāi)吹風(fēng)機(jī)，釋放黃豆和雞精的混合物.

學(xué)生活動(dòng)：會(huì)觀察到黃豆和雞精被明顯的分布到兩個(gè)不同的區(qū)域.

理論分析：這是利用了質(zhì)量與慣性有關(guān)的知識(shí).黃豆的質(zhì)量比較大，慣性就比較大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就不容易發(fā)生改變，就被吹到了比較近的位置，而雞精的質(zhì)量比較小，慣性就比較小，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就容易發(fā)生改變，就會(huì)被吹到比較遠(yuǎn)的位置，二者就成功地實(shí)現(xiàn)了分離.

師：類似的經(jīng)歷還有生活中的揚(yáng)場(chǎng)現(xiàn)象.

學(xué)生活動(dòng)：感受到生活中的物理現(xiàn)象，建立農(nóng)業(yè)應(yīng)用和物理理論知識(shí)的結(jié)合.

【設(shè)計(jì)意圖】此環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)以培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)中的科學(xué)觀念為主要目標(biāo)，同時(shí)對(duì)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任意識(shí)的培養(yǎng)也具有重要的價(jià)值.由于初高中課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本部分內(nèi)容有著不同的要求，能熟練地運(yùn)用“質(zhì)量是慣性大小的量度”這一知識(shí)在生活中解決實(shí)際問(wèn)題就顯得尤為重要.

4.3?應(yīng)用

師：給出生活中一些與慣性有關(guān)的實(shí)例，如圖10所示，讓學(xué)生判斷其產(chǎn)生的原理.

學(xué)生活動(dòng)：仔細(xì)思考各個(gè)不同的生活實(shí)例中蘊(yùn)含的知識(shí).

【設(shè)計(jì)意圖】利用生活中的“慣性”鞏固所學(xué)知識(shí)，即向?qū)W生傳遞“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的理念.在陶行知的生活教育理論中曾指出“生活

即教育”，在這一核心理論中寫到：生活教育是生活所原有，生活所自營(yíng)，生活所必需的教育，教育的根本意義在于生活之變化，生活無(wú)時(shí)不變，即生活無(wú)時(shí)不含教育.

5?參賽感悟

在參加這次比賽的過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)物理作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，能夠運(yùn)用一些吸引學(xué)生注意力并能夠說(shuō)明所研究問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)對(duì)一節(jié)精彩的物理課具有事半功倍的作用.如何處理初高中知識(shí)的銜接問(wèn)題、前概念對(duì)高中生學(xué)習(xí)的影響，生活化物理關(guān)系的建立都是教育過(guò)程中不可忽視的問(wèn)題.一節(jié)成功的物理課需要凝聚物理教師很多的潛心鉆研和及時(shí)反思.在整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，若能夠以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)為目標(biāo)，將會(huì)有利于學(xué)生求真意識(shí)、求新思維、求變能力、求異意識(shí)的培養(yǎng).在本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中，還有許多的不足和需要改善之處，希望在以后的工作過(guò)程中可以不斷加以改善，同時(shí)也希望能夠?yàn)楸竟?jié)課的教學(xué)提供一些參考.

參考文獻(xiàn)：

[1]曲慶浯.初中物理實(shí)驗(yàn)課堂學(xué)生自主能力培養(yǎng)策略[J].中學(xué)物理，2015，33（14）：64.

[2]汪玉陳.基于“動(dòng)手做”的初中物理教學(xué)實(shí)踐研究[J].中學(xué)物理，2015，33（08）：69-70.

[3]朱凌.初中物理教學(xué)效率提升策略探究[J].中學(xué)物理，2016，34（06）：44-45.

[4]吳志明.核心素養(yǎng)視域下的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)探析[J].物理教師，2018，39（10）：37-39.