構(gòu)建“數(shù)字化”知識體系促進學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展
——以《勻變速直線運動的研究》為例

劉杭州，宋書婷

1.烏魯木齊市實驗學(xué)校，烏魯木齊 830026

2.烏魯木齊市第十五中學(xué)，烏魯木齊830000

物理知識有其特有的規(guī)律及內(nèi)在聯(lián)系，構(gòu)建“數(shù)字化”知識體系不僅可以幫助教師合理安排教學(xué)進度及內(nèi)容，還可以輔助學(xué)生迅速進入“物理環(huán)境”形成物理學(xué)習(xí)的思維模式。

1 勻變速直線運動的“數(shù)字化”知識體系

《勻變速直線運動的研究》一章的基本知識體系可描述為“543210”的“數(shù)字化”知識體系，以勻變速直線運動的圖像為主線，以各物理量間的函數(shù)關(guān)系和圖像關(guān)系為載體，建構(gòu)“數(shù)字化”知識體系。其中，“5”指五類常見圖像，“4”指四大核心公式，“3”指三個重要推論，“2”指兩種常見問題，“1”指一個必考實驗，“0”指 v0=0的勻加速直線運動的六個常用比例關(guān)系。

1.1 五類常見圖像

表1 《勻變速直線運動的研究》一章的常見圖像

解決圖像問題常用的方法為 “一看坐標軸，二看趨勢，三看斜率，四看面積，五看截距，六看特殊值”。

1.2 四大核心公式

1.3 三個重要推論

推論3：逐差相等公式：相鄰相等時間間隔T內(nèi)位移之差是一個常量，即Δx=aT2。該推論在整個體系將要完整時介紹，重點應(yīng)用于快速判定質(zhì)點的運動性質(zhì)、題中具有明顯相鄰相等時間的問題以及實驗中計算加速度。

1.4 兩種常見問題

常見問題1：“剎車問題”，即汽車、火車、飛機等交通工具減速問題。處理的主要步驟為：第一步，計算剎車時間（減速到0的時間）：t剎=（取a 絕對值）。 第二步，判斷時間關(guān)系：若 t剎＞t，則用核心公式v=v0+at和直接計算；若t剎≤t，則末速度v=0，位移可用三個方法計算（逆向思維），（平均速度法）（三式）。應(yīng)用二式容易出錯，應(yīng)當舍棄。值得注意的是若質(zhì)點有明顯停止運動的條件時，越過計算剎車時間，直接用三式更為快捷。

1.5 一個必考實驗

1.6 v0=0的勻加速直線運動的六個常用比例關(guān)系

可分為等分時間和等分位移兩種情況。

等分時間：（1）速度與時間成正比，即 v1∶v2∶v3…=1∶2∶3…；（2）位移與時間的平方成正比，即 x1∶x2∶x3…=12∶22∶32…；（3）相鄰相等時間內(nèi)的位移成奇數(shù)比，即 xⅠ∶xⅡ∶xⅢ…=1∶3∶5…

2 構(gòu)建“數(shù)字化”知識體系的方法

“數(shù)字化”知識體系源于教師的教學(xué)實踐和研究，以核心概念和重要物理規(guī)律為主要設(shè)計對象，按照“數(shù)字化”的模式將知識分類，從而形成體系。在構(gòu)建過程中不必拘泥于特定的數(shù)字順序，更不必面面俱到將所有知識強行加入體系。如在構(gòu)建勻變速直線運動體系時，可暫不考慮雙向可逆問題和追及相遇問題。構(gòu)建時應(yīng)以該類問題的核心概念、核心公式或核心問題為主線，著眼于學(xué)生自身學(xué)習(xí)水平及能力、基本知識和常見問題，從便于學(xué)生記憶形成良好的物理觀念的角度出發(fā)，為學(xué)生能真實解決實際問題服務(wù)[2]。如文中設(shè)計的“兩種常見問題”是高頻問題，學(xué)會使用后容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。設(shè)計過程中應(yīng)適當加入幾個小結(jié)論或二級結(jié)論，為學(xué)生解決問題提供更快捷的方式，增強學(xué)生的總結(jié)研究能力，讓學(xué)生自己總結(jié)規(guī)律、尋找規(guī)律的內(nèi)涵。提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是為了學(xué)生能解決實際問題，構(gòu)建良好的知識體系可以讓學(xué)生形成正確的物理觀念，總結(jié)規(guī)律、探究規(guī)律，發(fā)展學(xué)生的物理思維，物理教師會用其特有的智慧促進學(xué)生的發(fā)展。