基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計

安金典

摘? ?要：《普通高中物理課程標準（2017年版）》中明確提出，高中物理課程目標是促進物理學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成和發(fā)展，增強學(xué)生探究能力和解決實際問題的能力。因此，在日常教學(xué)中可以安排學(xué)生進行多樣化的實踐探究活動，讓學(xué)生在科學(xué)實踐活動中形成物理觀念，發(fā)展科學(xué)思維能力，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任?！吧钪械膾侒w運動”一節(jié)與生活實際聯(lián)系緊密，可通過設(shè)計實驗探究斜拋規(guī)律、理論推導(dǎo)斜拋運動規(guī)律、用斜拋運動規(guī)律解決實際問題等學(xué)習(xí)活動和利用豐富教學(xué)資源，促進學(xué)生積極、主動地參與學(xué)習(xí)，以達到培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的目標。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);斜拋運動;實驗探究

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2021）6-0028-2

1? ? 教材分析

“生活中的拋體運動”選自魯科版物理必修二第2章第4節(jié)，主要內(nèi)容有拋體運動的概念，利用運動的合成與分解法研究斜拋運動并掌握其射高、射程等運動規(guī)律。本節(jié)課是本章的最后一節(jié)，是在學(xué)習(xí)了運動的合成與分解方法以及平拋運動之后，對本章知識的總結(jié)、提高和應(yīng)用，同時與真實生活情境聯(lián)系緊密，蘊含著培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的豐富資源。

2? ? 學(xué)習(xí)目標

（1）物理觀念：能從運動合成與分解的角度認識斜拋運動，能綜合分析生產(chǎn)生活中的拋體運動問題，并解決一些相關(guān)的實際問題，形成具有與拋體運動相關(guān)的運動觀念。

（2）科學(xué)思維：發(fā)展學(xué)生的模型建構(gòu)與應(yīng)用、分析和科學(xué)推理能力。能夠初步建立起拋體運動理想模型;能定量分析當拋射角為45°時射高最大。

（3）科學(xué)探究：能通過小組合作自主設(shè)計探究實驗方案并實施;能根據(jù)實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)推理得出實驗結(jié)論，明確實驗的影響因素。

（4）科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過探究實驗中學(xué)生的觀察、分析和解釋等，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會用科學(xué)的方法探究物理現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生尊重事實、探索真理的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感。

3? ? 實驗器材

斜拋運動規(guī)律探究裝置（包含醫(yī)用注射器、鐵架臺、刻度尺、量角器、水槽等）。

4? ? 課堂主要環(huán)節(jié)設(shè)計與分析

4.1? ? 聯(lián)系生活情境，引入新課

課前利用多媒體播放含有音樂噴泉、綻放的煙花、投出的籃球、拋出的鉛球、打出的網(wǎng)球、軍事演練中射出的炮彈的視頻。引導(dǎo)學(xué)生觀察視頻中物體運動的特點及軌跡，類比平拋運動，引出拋體運動及斜拋運動的概念。

核心素養(yǎng)目標設(shè)計：通過引入生活實例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)學(xué)生認識到生活中普遍存在拋體運動，掌握其規(guī)律具有重要意義。通過觀察并總結(jié)拋體運動概念讓學(xué)生在頭腦中初步形成拋體運動的形象，提升學(xué)生歸納、抽象、推理的科學(xué)思維素養(yǎng)[1]。

4.2? ? 學(xué)生分組實驗，描述斜拋運動軌跡

教師利用噴水實驗裝置（圖1）演示水流的斜拋運動：通過轉(zhuǎn)動鐵夾改變水噴射方向，并借助量角器讀出拋射角，同時改變?nèi)萜鞲叨雀淖兯膰娚渌俣取＝處熞龑?dǎo)學(xué)生進行小組合作實驗，觀察水流的斜拋運動并在坐標系中描繪其運動軌跡，而后向?qū)W生介紹初速度、拋射角、射程、射高、拋物線等概念。

核心素養(yǎng)目標設(shè)計：學(xué)生通過實驗操作親身感受斜拋運動，學(xué)會用數(shù)學(xué)化的語言把斜拋運動描述出來，進一步幫助學(xué)生形成拋體運動的物理觀念。

4.3? ? 小組自主實驗，探究斜拋運動的規(guī)律

教師引導(dǎo)學(xué)生思考：斜拋運動的射程和射高與哪些因素有關(guān)？它們之間存在怎樣的關(guān)系？學(xué)生自主實驗，制訂出詳細的實驗步驟，設(shè)計數(shù)據(jù)并記錄表格，合理確定小組內(nèi)部成員分工等。學(xué)生實驗過程中，教師巡視指導(dǎo)，解決學(xué)生疑難問題。學(xué)生實驗完成后，請各小組分享實驗過程及結(jié)論，討論實驗中遇到的問題、實驗改進方法等[2]。

核心素養(yǎng)目標設(shè)計：學(xué)生分組自主實驗，在實驗探究中經(jīng)歷提出假設(shè)、制訂實驗方案、進行實驗并記錄數(shù)據(jù)、利用數(shù)據(jù)得出結(jié)論等完整的科學(xué)探究活動過程，有效提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。

4.4? ? 理論推導(dǎo)，探究斜拋運動的分解與合成規(guī)律

通過實驗，教師進一步引導(dǎo)學(xué)生探索斜拋運動射高、射程變化規(guī)律背后存在的物理知識和物理規(guī)律。設(shè)置以下問題：

（1）是否能用學(xué)過的運動合成與分解法研究斜拋運動？

（2）斜拋運動可以分解成哪些分運動？分運動的運動規(guī)律是什么？

（3）試推導(dǎo)出射高與射程的表達式，請嘗試利用表達式來解釋射高、射程的變化規(guī)律？

學(xué)生通過類比平拋運動的分解方法，提出可將斜拋運動分解成水平方向的勻速直線運動和豎直方向的豎直上拋運動，分別寫出水平和豎直方向速度、位移表達式，根據(jù)表達式去解釋實驗中所得到的結(jié)論。其中，水平方向位移公式為：x=v0cosθ·t，將t=■代入位移公式，可得：x=■，從公式可看出當初速度一定的情況下，θ=45°時位移有最大值[3]。

核心素養(yǎng)目標設(shè)計：通過定性分析斜拋規(guī)律，激發(fā)學(xué)生想探究物理現(xiàn)象和規(guī)律背后所蘊含的深層次物理知識和理論的好奇心。同時，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會從理論角度進行定量計算來分析和解釋這些現(xiàn)象和規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生建立模型、分析推理、論證等高階科學(xué)思維和探究能力，提升物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

4.5? ? 運用物理規(guī)律，解決實際問題

聯(lián)系生活實際中的實例，設(shè)計以下問題：（1）青蛙跳躍時，應(yīng)當以多少度角起跳最遠？（2）鉛球的最佳出手角度是45°嗎？（3）射出炮彈的射程能直接根據(jù)上述公式求解嗎？請學(xué)生小組討論并回答，教師總結(jié)并講解。

核心素養(yǎng)目標設(shè)計：結(jié)合實際問題，讓學(xué)生利用所學(xué)知識進行解決，進一步提升學(xué)生解決問題的能力。同時，利用鉛球和彈道曲線兩個實例，啟示學(xué)生科學(xué)解決實際問題需要考慮實際情況而不能固化，從而培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和責(zé)任。

5? ? 教學(xué)反思

本節(jié)課以培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)為目標，通過設(shè)計多種多樣的實踐活動讓學(xué)生主動參與到學(xué)習(xí)中，親身體驗科學(xué)探究的魅力。從描述實際水流的斜拋運動軌跡到定性探究得到斜拋運動規(guī)律再上升到理論推導(dǎo)解釋其規(guī)律，最后利用所學(xué)知識和規(guī)律解決實際問題。學(xué)生經(jīng)過由淺入深、層層遞進的教學(xué)活動過程，逐步建立起拋體運動的物理觀念，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力，陶冶了科學(xué)態(tài)度和責(zé)任。

參考文獻：

[1]高青. 建模在美國高中物理教學(xué)中的應(yīng)用——以拋體運動教學(xué)為例[J]. 物理教學(xué)，2018，40（07）：73-76.

[2]鄒立新. 有效運用認知結(jié)構(gòu)理論，提升物理學(xué)科核心素養(yǎng)——《斜拋運動》課堂教學(xué)實踐研究[J]. 理科考試研究，2018，25（04）：45-48.

[3]侯位鋒，梁旭. 基于核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計——拋體運動的規(guī)律[J].中學(xué)物理，2018，36（12）：40-41.

（欄目編輯? ? 鄧? ?磊）