高中課堂提升“物理觀念”和“科學(xué)思維”

蘇劍衡

摘要：本文依據(jù)《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》，設(shè)計(jì)了高中物理“超重和失重”一課，在順德倫教中學(xué)“共生課堂”模式下，如何改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生從生活現(xiàn)象形成物理觀念，用物理理論來解釋生活現(xiàn)象，從而提升物理觀念、科學(xué)思維等核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：超重；失重；實(shí)驗(yàn)；物理觀念；科學(xué)思維

中圖分類號：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1992-7711（2020）06-0164

2014年，中華人民共和國教育部頒布《關(guān)于全面深化課程改革落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見》。意見中明確指出：積極發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)是育人的重要目標(biāo)，是推進(jìn)課程改革深化發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。物理學(xué)科核心素養(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”四個方面。其中，“物理觀念”是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動與相互作用、能量等的基本認(rèn)識；是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉與升華；是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題的基礎(chǔ)。“科學(xué)思維”是從物理學(xué)視角對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識方式；是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)物理模型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等方法在科學(xué)領(lǐng)域的具體應(yīng)用；是基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑和批判，進(jìn)行檢驗(yàn)和修正，進(jìn)而提出創(chuàng)造性見解的能力與品格。

順德區(qū)倫教中學(xué)“共生課堂模式”就是以遵循教學(xué)規(guī)律，體現(xiàn)學(xué)生主體性原則，體現(xiàn)教師主導(dǎo)性，注重知識的生成性和知識網(wǎng)絡(luò)的建構(gòu)，聚焦學(xué)生思維能力的培養(yǎng)，尊重學(xué)生并激勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生思考，積極實(shí)施合作式和探究式教學(xué)，最終達(dá)到提升學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的目的。本文以粵教版必修1《超重和失重》為例，闡述在此模式下如何提高學(xué)生的“物理觀念”和“科學(xué)思維”。

一、基于學(xué)生的生活體驗(yàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，構(gòu)建核心物理概念

大部分家庭中都會有體重計(jì)，站在體重計(jì)上測體重是常見的小事。

任務(wù)1：同學(xué)們站在體重計(jì)上，分別做下蹲和起立動作，注意觀察體重計(jì)的讀數(shù)情況。

思考回答問題：我們在下蹲或起立時，體重計(jì)的示數(shù)有時候變大了，有時候示數(shù)變小了，為什么會發(fā)生這種現(xiàn)象，是人的重力改變了嗎？為什么體重計(jì)示數(shù)會發(fā)生改變？

任務(wù)2：觀察自由下落的漏水的瓶子在下落過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象。

著名教育家陶行知先生說過：“生活即教育”，即生活就是教育，哪里有生活，教育也將緊緊相隨。物理是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，來源于自然和生活中的物理知識比比皆是。所謂“處處留心皆學(xué)問”更是完美地形容了物理與生活的關(guān)系，多多觀察生活，處處留心，一方面注意從日常生活、自然現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)與物理學(xué)有關(guān)的問題并對其提出合理猜想，另一方面在遇到實(shí)際問題時，能利用已學(xué)的物理知識快速準(zhǔn)確地找到解決問題的切入點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)，將會對物理觀念的培養(yǎng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、創(chuàng)造能參與的電梯探究實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生提煉出物理規(guī)律

升降電梯里，上升下降過程都會出現(xiàn)超重和失重現(xiàn)象，任務(wù)3：分小組帶一體重計(jì)進(jìn)入升降電梯里，一名同學(xué)站在體重計(jì)上，另外同學(xué)負(fù)責(zé)觀察和記錄體重計(jì)讀數(shù)變化，讓電梯從1樓都5樓，再返回。把觀察到的實(shí)驗(yàn)情況，填寫下表，并小組討論總結(jié)發(fā)生超重和失重的條件。

實(shí)驗(yàn)是高中物理教學(xué)的重要內(nèi)容，在課堂上占有舉足輕重的地位。然而，在傳統(tǒng)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)偏向形式化，大多按照“教師演示—學(xué)生觀摩”的模式，忽視學(xué)生主體地位，教學(xué)流于形式，無法滿足學(xué)生發(fā)展需求。對此，就要鼓勵學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)探究，在實(shí)踐操作的過程中發(fā)散思維，提升實(shí)驗(yàn)探究能力。

三、分解探究任務(wù)，搭建學(xué)生學(xué)習(xí)階梯，理解超重和失重的本質(zhì)

學(xué)生在前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了牛頓三大定律，但學(xué)生還沒有養(yǎng)成運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律來解釋現(xiàn)象的習(xí)慣和能力，而超重和失重是牛頓第二、第三定律的應(yīng)用。所以，這里把一個推導(dǎo)超重和失重本質(zhì)的任務(wù)分解為三個小任務(wù)，搭建學(xué)習(xí)階梯，由淺入深，讓學(xué)生順利向上探索本質(zhì)。

任務(wù)4：為什么人站上體重計(jì)后，會有示數(shù)？

任務(wù)5：日常生活中，體重計(jì)測量人的重力的原理？根據(jù)牛頓第二、三定律寫出推導(dǎo)過程。

任務(wù)6：為什么會出現(xiàn)超重（失重）現(xiàn)象？請大家就以下兩種情況，分別推導(dǎo)出人對體重計(jì)的壓力N′的表達(dá)式。（小組互相討論交流）

任務(wù)7：若電梯以加速度g勻加速下降，人對體重計(jì)的壓力又會怎樣呢？（理論拓展）

完全失重現(xiàn)象：

這是本節(jié)課的難點(diǎn)，從現(xiàn)象到規(guī)律再上升理解，教師的任務(wù)應(yīng)該是根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)合適的問題情境，層層遞進(jìn)設(shè)計(jì)問題討論，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組合作，組織學(xué)生交流討論成果，通過問題的解決提升學(xué)生的探究和交流能力，形成對不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑和批判的習(xí)慣，并樹立學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，提高學(xué)生的科學(xué)思維。

四、學(xué)以致用，核心概念的應(yīng)用，樹立科學(xué)服務(wù)生活的思想

任務(wù)8：請大家用剛學(xué)到的超重和失重原理，解釋本節(jié)課開始時同學(xué)們做的兩個實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。并討論我們身邊還有哪些超重失重現(xiàn)象？讓物理走向生活，利用所學(xué)知識分析和解決生活中的實(shí)際問題，加深學(xué)生對核心概念的理解和應(yīng)用，而且與課前導(dǎo)入呼應(yīng)，使本節(jié)課首尾相關(guān)。讓學(xué)生知道學(xué)習(xí)物理學(xué)科的價值所在。

五、課后教學(xué)反思

本節(jié)課通過課前生活實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入，讓學(xué)生養(yǎng)成留意生活現(xiàn)象的“物理觀念”，課中到電梯里動手實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)“實(shí)驗(yàn)探究”能力，小組討論超重失重的本質(zhì)，并展示、點(diǎn)評、質(zhì)疑，提升“科學(xué)思維”素養(yǎng)，以盡可能地在物理課堂中提高學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2017：2.

[2]徐洋.核心素養(yǎng)條件下的高中物理教學(xué)策略研究[D].陜西：陜西理工大學(xué)，2018：6.（作者單位：廣東省佛山市順德倫教中學(xué)528300）