基于核心素養(yǎng)導向的物理教學策略

趙寧

摘 要： 本文以九年級“壓強”復習課為例，通過物理概念教學、從個體到小組合作，引導學生探究生活中各種物理現(xiàn)象、自編試題和制作思維導圖，構(gòu)建比較完整的知識體系;利用線上物理模擬實驗室、傳感技術(shù)和線下傳統(tǒng)物理實驗再探究等教學策略，提高復習課的效率，逐步培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng).

關鍵詞： 核心素養(yǎng);傳感器;小組合作;自編試題

文章編號： 1008-4134（2019）20-0002 中圖分類號： G633.7 文獻標識碼： B

面對信息快速變革的互聯(lián)網(wǎng)時代，怎樣利用信息技術(shù)使一節(jié)課的效果更好？如何洞察課堂教學本質(zhì)，推動自身的專業(yè)成長？并由此激發(fā)學生對物理學習的持續(xù)興趣，變得尤為重要.因此在物理復習課教學中要以核心素養(yǎng)培養(yǎng)為導向，探索一些適合學生的教學策略，不斷提高初中物理教學的質(zhì)量.

核心素養(yǎng)是學生成為公民后留給他終身受用的東西.物理學科要結(jié)合自身學科特點，明確構(gòu)建對學生發(fā)展有益的核心素養(yǎng).物理學科主要從物理觀念、科學思維、實驗探究和科學態(tài)度與責任這四個方面培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)[1]，它們之間相互聯(lián)系、共同發(fā)展.

1 注重物理概念教學，彰顯概念教學的科學性、嚴謹性和創(chuàng)新性

在中學物理教學中，物理概念和規(guī)律不是簡單的文字表述和公式，每個概念和規(guī)律都有發(fā)現(xiàn)的歷程.要讓學生通過物理學史知道一個概念和規(guī)律的發(fā)展過程，加深學生對基礎概念的理解.復習課內(nèi)容源于課本但要高于課本，物理概念教學中要注重情景創(chuàng)設和思維加工的過程[2].

在“壓強”復習課中，用生活中最常見的礦泉水瓶和一塊海綿引出壓強的相關概念.將裝滿瓶水和半瓶水的瓶子分別放在海棉上，觀察海綿的凹陷程度;再將裝滿水的瓶子正放和倒放到海綿上，觀察海綿的凹陷程度（如圖1所示）.實驗結(jié)果表明，壓力作用效果不僅跟壓力的大小有關，而且跟受力面積大小有關.當壓力和受力面積都不同時，壓力的作用效果如何判斷呢？通過培養(yǎng)學生設計表格（見表1），運用物理學中常用的比值定義方法引出壓強的定義.

通過比較2、3兩次實驗設置問題，讓學生定量計算1m2面積上所受的壓力（參考水瓶封面說明書參數(shù)）.整個過程中，讓學生從定性比較過渡到定量比較，感受物理建模的過程，最終得到壓力和受力面積的比值可以表示壓力的作用效果.教師引出表示壓力作用效果的物理量——壓強.

2通過自編試題，強化學生科學思維，培養(yǎng)學生的社會責任感

對于初三物理復習課，學生還沒有形成完整的知識體系.因此在教學過程中要注重物理知識體系的建立.通過選擇生活中常用的工具或者熱點事物、熱點現(xiàn)象，鼓勵學生自編試題和所學的力、熱、電、光等知識聯(lián)系到一起.比如選擇助力車作為模型（學生作品如圖2所示）.學生從助力車導向系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和制動系統(tǒng)入手，通過親身體驗，自編試題，借助思維導圖構(gòu)建比較完整的知識體系，并將自編試題與其他同學分享作答，教師組織學生討論點評.一方面可以鞏固所學知識并從科學用車、文明出行方面內(nèi)化學生的科學品質(zhì);另一方面通過活動可以提高學生對物理學習的興趣和信心，提高物理復習教學的有效性.

學生試題選編如下.

例1人和車總質(zhì)量為100kg，若輪胎與地面接觸面積共為20cm2，在正常載人的情況下，電動助力車對水平地面的壓強有多大？

例2電動助力車與摩托車相比有哪些優(yōu)點？

例3秋天助力車在馬路上駛過時，為什么路邊的落葉向馬路中央移動？

例4智能鎖通過無線通信與云端保持聯(lián)系，說明電磁波可以傳遞.

例5車筐底部裝有太陽能電池板，太陽能電池在工作時主要將太陽能轉(zhuǎn)化為.

教師還可以出示生活中常見的物理問題，比如公路限重標志（如圖3所示），讓學生通過計算解決實際問題，然后思考超重帶來的危害，并觀察大型平板車的輪胎個數(shù)，總結(jié)得出減小平板車對路面壓強的方法，通過過程性評價培養(yǎng)學生的社會責任感.

3利用互聯(lián)網(wǎng)+教育資源，再現(xiàn)實驗探究過程

教師利用線上線下資源，快速再現(xiàn)物理實驗探究過程，引導學生關注物理模型建構(gòu)[3].教師創(chuàng)設情景，讓學生多動手操作，在實驗中讓學生體驗到發(fā)現(xiàn)問題的快樂和通過小組合作解決問題、獲得成功的喜悅.

3.1利用生活中素材激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學生模型建構(gòu)的核心素養(yǎng)

生活中往往一個常見的小實驗就會吸引學生的注意力，特別是對比實驗更能激發(fā)學生的學習興趣.在圖4a中帶蓋的水瓶側(cè)壁扎三個孔，讓學生觀察現(xiàn)象.打開瓶蓋如圖b所示，再觀察現(xiàn)象，學生通過仔細觀察會得出結(jié)論：瓶中的液體在大氣壓強的作用下，通過三個小孔流出，而且液體噴射的距離不同，說明液體內(nèi)部壓強與液體的深度有關，深度越深，液體壓強越大.使用線上網(wǎng)絡物理實驗室資源，讓學生快捷觀察液體內(nèi)部各個方向的壓強關系，以及液體內(nèi)部壓強與液體密度的關系，得到初步結(jié)論.然后讓學生利用實驗桌上的傳統(tǒng)實驗器材，通過建構(gòu)模型（圖4①-⑥所示），再現(xiàn)影響液體壓強的因素，學生通過親身體驗，形成良好的實驗習慣，加深對實驗的理解.

3.2利用傳感技術(shù)深度挖掘教材實驗，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新素養(yǎng)

近年來，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的傳感技術(shù)應用到生產(chǎn)工具中.比如生活中常見的人工智能機器人、無人超市、無人駕駛汽車和尋跡小車等應運而生.在教學中，利用現(xiàn)代教育技術(shù)可以便捷再現(xiàn)平時教學中無法完成的實驗，深挖教材實驗，結(jié)合生活中的傳感技術(shù)，利用多種傳感器和數(shù)字采集器，通過自制教具提高學生的科技素養(yǎng).

例如大氣壓強的估測實驗.在物態(tài)的存在形式中，氣體看不見摸不著，平時也感覺不到，因此大氣壓強對于初中生來說是比較抽象的概念，對于大氣壓強的估測，更是難上加難.人教版“大氣壓強”一節(jié)中“想想做做”欄目用吸盤粗略測量大氣壓值，如圖5所示，將蘸水的塑料掛鉤吸盤放在光滑水平板上，擠出里面的空氣.用彈簧測力計鉤著掛鉤慢慢向上拉，直到吸盤脫離板面.記錄剛剛脫離時彈簧測力計的示數(shù)，設法算出吸盤與桌面的接觸面積，從而算出大氣壓的大小.這種方法只能粗略計算大氣壓的值，在實驗中很難將吸盤中的空氣排盡導致測量值偏小.對比蘇科版八年級下冊“氣體的壓強”中估測大氣壓值的方法，如圖6所示.

實驗器材：

2ml的注射器、彈簧測力計、刻度尺等.

實驗步驟（把相關數(shù)據(jù)記錄在表2中）：

步驟一：把注射器的活塞推至注射器筒的底端，排盡筒內(nèi)的空氣，然后用—個橡皮帽封住注射器的小孔.

步驟二：用細尼龍繩拴住注射器活塞的頸部，使繩的另一端與固定在墻上的彈簧測力計的掛鉤相連，然后水平向左慢慢地拉動注射器筒.當注射器中的活塞剛開始移動時，記下彈簧測力計的示數(shù)F（近似等于大氣對活塞的壓力）.

步驟三：觀察并記錄注射器筒上所標明的容積V，用刻度尺測出注射器的全部刻度長度L.求得活塞的橫截面積S=VL.

步驟四：由P=FS計算此時大氣壓的數(shù)值.

表2估測大氣壓值實驗數(shù)據(jù)記錄

大氣對活塞的壓力F/N注射器的容積V/ml注射器有刻度部分的長度L/cm活塞的橫截面積S/m2大氣壓的值P/Pa

…

實驗評估：

此實驗可以粗略測算大氣壓的數(shù)值，但會產(chǎn)生誤差.由于實驗前筒內(nèi)空氣沒有排盡，或?qū)嶒灂r橡皮帽密封不嚴，有氣體進入，這些因素都將使彈簧測力計測得的拉力變小，從而導致測得大氣壓值偏小;考慮到活塞與注射器內(nèi)壁間存在摩擦力，將會導致測得大氣壓值偏大.

以上兩種估測方法都能測算大氣壓的值，但誤差較大，在測量過程中，不便瞬時記錄彈簧測力計的示數(shù).因此通過挖掘教材實驗，整合實驗方法，結(jié)合傳感技術(shù)，將拉力的變化和氣壓值的變化通過數(shù)據(jù)采集器顯示在電腦屏幕上，讓學生將看不見的氣壓變化，通過動手操作和觀察，變抽象為具體，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新素養(yǎng).

如圖7所示，利用壓強傳感器和力傳感器，首先用注射器抽出吸盤中的部分空氣，用夾子夾住注射器一端，接著在吸盤前側(cè)連接力傳感器，后側(cè)連接一根細繩，用力去拉細繩，觀察數(shù)據(jù)采集器中壓強和拉力的變化情況，直到吸盤脫落.可以在圖8中記錄脫落瞬間吸盤內(nèi)部壓強和拉力的數(shù)值，通過計算吸盤和豎直平面的接觸面積，最終得到大氣壓、吸盤內(nèi)部氣壓和拉力之間的關系.通過實驗整合，培養(yǎng)學生良好的思維品格和學習習慣，達到知識再生成的效果.

4激發(fā)學生潛能釋放，提倡學生終身發(fā)展

人教版教材“大氣壓強”想想做做部分，通過自制氣壓計觀察大氣壓隨高度的變化.復習課中，讓學生提前制作氣壓計（如圖9所示），在實際生活中觀察大氣壓隨高度的變化情況并解釋原因.對比圖9氣壓計，學生觀察圖10裝置，瓶內(nèi)盛有水，瓶口用橡皮塞蓋緊，

瓶塞中央插一根兩端開口的玻璃管，管內(nèi)水面比管外低，當瓶壁上a、b、c三個小孔的塞子同時拔出時哪個孔會有水流出？讓學生通過和氣壓計對比思考，激發(fā)學生潛能釋放.由于瓶口用橡膠塞密封，瓶塞中央插一根兩端開口的玻璃管，管內(nèi)水面比管外低，則b、c兩點壓強大于外界氣壓，a點小于外界氣壓，當瓶壁上a、b、c三個小孔的塞子同時拔出時，b、c兩個小孔有水流出，a處無水流出.通過兩個模型的對比，內(nèi)化學生對知識點的理解，結(jié)合所學知識思考在高海拔地區(qū)空氣稀薄、少氧、燃燒困難的情況下，如何實現(xiàn)火炬的傳遞，以及高海拔地區(qū)邊防哨所如何解決煮飯等問題，培養(yǎng)學生對科研工作的敬畏意識、提倡學生終身發(fā)展，為社會的發(fā)展做出自己最大的貢獻.

學生的能力是學生在學習過程中通過自主體驗、感悟、類化和遷移逐步形成的.在物理復習課教學過程中要充分發(fā)揮實驗教學的優(yōu)越性[4]，讓學生盡可能多地開展分組實驗，小組合作參與探究性實驗的設計和研究，學校要盡可能多的以科技創(chuàng)新比賽為載體，為學生提供創(chuàng)新比賽的機會，提升學生的物理思維、創(chuàng)新能力和模型構(gòu)建能力，全面提升學生的核心素養(yǎng)，為學生的終身發(fā)展打好基礎.

參考文獻：

[1]范佳午.2017版和2003版《普通高中物理課程標準》比較研究[J].物理教師，2018，39（09）：2-4+8.

[2]邢紅軍，靳萱.中學物理實驗操作評價研究[J].物理教師，2018，39（08）：50-52+55.

[3]張永杰.基于物理學科核心素養(yǎng)高中物理實驗教學的實踐研究[D].徐州：江蘇師范大學，2017.

[4]黃國龍.基于創(chuàng)新素養(yǎng)培育的物理課程建設[J].教學月刊·中學版（教學參考），2014（01）：3-7.

（收稿日期：2019-07-07）