核心素養(yǎng)下的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)

王勉勵(lì)

（懷遠(yuǎn)縣常墳中學(xué) 安徽蚌埠 233413）

教師的工作對(duì)于學(xué)生的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用，物理核心素養(yǎng)是所有學(xué)生應(yīng)該具有的關(guān)鍵、必要的基礎(chǔ)素養(yǎng)，而核心素養(yǎng)可以通過接受教育來形成和發(fā)展，教師就充當(dāng)了一個(gè)重要角色。核心素養(yǎng)不僅能提升學(xué)生的知識(shí)和能力，更對(duì)其未來有著重要作用。

一、物理核心素養(yǎng)

物理課程核心素養(yǎng)主要包括“物理概念”“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。

1.物理觀念

“物理觀念”是從物理學(xué)的角度對(duì)于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量等的正確認(rèn)識(shí)；是對(duì)所學(xué)的物理概念和規(guī)律等進(jìn)行提煉與升華的結(jié)果；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)?！拔锢碛^念”主要包括物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念、能量觀念等要素。

2.科學(xué)思維

“科學(xué)思維”是從物理學(xué)的角度對(duì)身邊事物的真實(shí)屬性、客觀規(guī)律及其關(guān)系的理解方式；是以經(jīng)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)進(jìn)行物理模型構(gòu)建的過程；是分析、綜合、推理、論證等方法在物理學(xué)科的具體運(yùn)用；是從事實(shí)證據(jù)出發(fā)，通過科學(xué)推理對(duì)不同觀點(diǎn)和結(jié)論進(jìn)行質(zhì)疑和批判，進(jìn)行檢驗(yàn)和修正，進(jìn)而提出有創(chuàng)造性的看法的能力與品格。“科學(xué)思維”主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素。

3.科學(xué)探究

“科學(xué)探究”是指在觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)或提出物理問題，形成猜想和假設(shè)，制定計(jì)劃，并設(shè)計(jì)方案，獲取證據(jù)和處理數(shù)據(jù)或信息，得出結(jié)論，并做出相應(yīng)的解釋，最后能進(jìn)行交流、評(píng)估、反思的能力?！翱茖W(xué)探究”主要包括發(fā)現(xiàn)問題、獲取證據(jù)、結(jié)論解釋、交流表達(dá)等要素。

4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

“科學(xué)的態(tài)度和責(zé)任”是指在認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)，理解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，逐漸形成的探索科學(xué)的內(nèi)在動(dòng)力，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、持之以恒的科學(xué)態(tài)度，以及遵守道德規(guī)范，保護(hù)環(huán)境，并推動(dòng)其可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感。“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”主要包括科學(xué)理念、科學(xué)態(tài)度、社會(huì)責(zé)任等要素[1]。

二、物理核心素養(yǎng)的重要性

物理核心素質(zhì)是接受教育過程中逐漸形成的一種基本特征和能力，是適應(yīng)個(gè)體終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展的需要。學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵一部分是通過物理學(xué)習(xí)而內(nèi)化的一種物理特性品質(zhì)[2]。

十年樹木，百年樹人。教育是人類發(fā)展的一個(gè)重要途徑，因此，教育樹人就顯得尤為重要。

教育是提升學(xué)生核心素養(yǎng)的重要組成部分，而教學(xué)設(shè)計(jì)是教育過程中不可或缺的一部分。每一個(gè)教師都應(yīng)該具有正確的教學(xué)設(shè)計(jì)理念，還要具備較強(qiáng)的教學(xué)設(shè)計(jì)能力。那么，如何做一個(gè)好的教學(xué)設(shè)計(jì)就是教師需要思考的。教師的教學(xué)方式對(duì)學(xué)生的思維方式有著深遠(yuǎn)影響，物理教師應(yīng)基于學(xué)生的思維方式進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，而教學(xué)的方式有很多種，基于物理學(xué)科的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)探究與討論是一個(gè)不錯(cuò)的方法。教師要發(fā)揮組織者引導(dǎo)者的作用，從而在物理教學(xué)中加強(qiáng)學(xué)生的核心素質(zhì)培養(yǎng)。教師的物理觀地影響著學(xué)生，學(xué)生的物質(zhì)觀和能量觀不是短時(shí)間就能樹立起來的，教師的責(zé)任就是帶領(lǐng)學(xué)生了解自然世界的奇妙，加強(qiáng)學(xué)生的論證能力。此外，教師的言行地影響著學(xué)生，所以教師應(yīng)反思自己，把握物理學(xué)的本質(zhì)，提高自我素養(yǎng)，這也是對(duì)學(xué)生物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)的重要部分。

三、基于學(xué)生物理核心素養(yǎng)提升的教學(xué)案例

下面我們以“自由落體運(yùn)動(dòng)”一課為例，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)研究，提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

【教材分析】

生活中有很多落體運(yùn)動(dòng)，伽利略的研究對(duì)于學(xué)生了解落體研究做出了重大貢獻(xiàn)，本節(jié)的學(xué)習(xí)是要讓學(xué)生清楚認(rèn)知何為自由落體運(yùn)動(dòng)，通過實(shí)驗(yàn)分析，了解其基本概念和規(guī)律。

【學(xué)情分析】

在此之前，學(xué)生學(xué)過了平均速度、瞬時(shí)速度、加速度，已經(jīng)具備了一定的獨(dú)立思維能力，這一節(jié)將采用實(shí)驗(yàn)和討論的方式來學(xué)習(xí)自由落體運(yùn)動(dòng)，基于對(duì)于勻速直線運(yùn)動(dòng)和勻變速運(yùn)動(dòng)的理解，將更容易地學(xué)習(xí)本節(jié)知識(shí)。通過實(shí)驗(yàn)和探討，學(xué)生的邏輯能力因此提高，動(dòng)手能力也得以加強(qiáng)。

【教學(xué)目標(biāo)】

對(duì)什么是落體運(yùn)動(dòng)有一個(gè)基本認(rèn)知，了解何為自由落體運(yùn)動(dòng)。

了解物體自由落體運(yùn)動(dòng)的條件是什么。知曉生活中哪些是自由落體運(yùn)動(dòng)，了解自由落體運(yùn)動(dòng)它所需的條件，及自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。

在熟知自由落體運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用從自由落體運(yùn)動(dòng)得出的規(guī)律解決生活中簡(jiǎn)單的物理問題。

通過自主動(dòng)手實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生知道物理學(xué)是對(duì)自然的現(xiàn)象的描述與解釋，物理學(xué)研究的很多問題就在生活中，提高學(xué)生對(duì)自然的好奇心，使學(xué)生有更深層的探究興趣。

【教學(xué)重點(diǎn)】

1.了解自由落體的概念及其條件。

2.掌握自由落體的規(guī)律，并用規(guī)律解決實(shí)際問題。

【教學(xué)難點(diǎn)】

理解自由落體運(yùn)動(dòng)，并用于實(shí)際問題的解決。

【教學(xué)方法】

1.以實(shí)例導(dǎo)入——實(shí)踐體驗(yàn)，分析討論歸納總結(jié)，得出結(jié)論。

2.通過講解舉例訓(xùn)練，讓學(xué)生學(xué)會(huì)用自由落體運(yùn)動(dòng)分析解決問題。

【教學(xué)過程】

（1）新課導(dǎo)入

對(duì)于勻速直線運(yùn)動(dòng)的內(nèi)容我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過了，這節(jié)我們來研究生活中常見的一種運(yùn)動(dòng)，如下落的樹葉，樹上掉下的蘋果，下雪時(shí)候的雪花等。

思考：生活中的落體運(yùn)動(dòng)有很多，同學(xué)們能舉出幾個(gè)嗎？那么，我們提出一個(gè)疑問物體下落得速度快慢一樣嗎？落體運(yùn)動(dòng)的快慢與什么有關(guān)？是否重的物體一定下落得快？

下面我們用以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)探究進(jìn)行解答，我們請(qǐng)兩位同學(xué)上來配合實(shí)驗(yàn)。

（2）新課教學(xué)

①自由落體運(yùn)動(dòng)

【情境一】我們把紙片和一盒粉筆同等高度同時(shí)放下，進(jìn)行觀察。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：重的物體比輕的物體下落快。

【分析】學(xué)生平常生活普遍對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的認(rèn)知是認(rèn)為重的物體比輕的物體下落快，而事實(shí)真的是如此嗎。從實(shí)驗(yàn)中對(duì)比看出，好像是粉筆下落速度更快，這個(gè)是學(xué)生自己對(duì)于自由落體運(yùn)動(dòng)的物理認(rèn)知，所以要通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生了解和思考。這個(gè)實(shí)驗(yàn)在對(duì)于發(fā)展學(xué)生的物理觀念起到了重要作用，對(duì)于學(xué)生發(fā)展科學(xué)思維與探究能力也有很大幫助，基于物理核心素養(yǎng)，進(jìn)行學(xué)情分析，確定疑難點(diǎn)，確定目標(biāo)后，基于物理核心素養(yǎng)進(jìn)行教學(xué)，從學(xué)生曾經(jīng)學(xué)習(xí)了的常識(shí)著手，開展循序漸進(jìn)的教學(xué)，讓學(xué)生自己解決真實(shí)的物理問題，從中認(rèn)識(shí)物理學(xué)的價(jià)值，創(chuàng)建能夠讓學(xué)生們自己行動(dòng)的真實(shí)情景，引導(dǎo)他們進(jìn)行概念的構(gòu)建和探究規(guī)律的好奇心，促使他們發(fā)展相應(yīng)的能力，讓他們認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)物理的價(jià)值以及物理生活的相關(guān)聯(lián)系。

【情境二】而后，我們請(qǐng)同學(xué)把紙片揉成團(tuán)，再在從同一高度放下，進(jìn)行觀察。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：輕質(zhì)物體快速下落。

【分析】通過第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)于落體運(yùn)動(dòng)有了一些基本認(rèn)知，而這個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與第一個(gè)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了對(duì)比，學(xué)生會(huì)思考為何兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果會(huì)不一樣，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)對(duì)比，培養(yǎng)學(xué)生的自主思考能力，提升了學(xué)生的科學(xué)思維。根據(jù)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的對(duì)比，更能夠提起學(xué)生的興趣來研究解決這個(gè)問題，學(xué)生們會(huì)思索為什么兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的下落情況會(huì)截然不同，我們就間接地從科學(xué)思維方面提升了學(xué)生的核心素養(yǎng)。物理課不免顯得枯燥乏味，所以如何避免這一問題就成了重點(diǎn)。我們可以通過探究實(shí)驗(yàn)給學(xué)生自己觀察研究問題的教學(xué)方式來達(dá)到增強(qiáng)討論分析問題的興趣，給學(xué)生一個(gè)主動(dòng)的探究環(huán)節(jié)。

思考：為什么上面兩種實(shí)驗(yàn)得出了截然不同的結(jié)果？引導(dǎo)學(xué)生猜想是受空氣阻力的影響。

猜想：空氣阻力是影響落體速度的原因嗎？

介紹歷史：公元前4世紀(jì)古希臘哲學(xué)家亞里士多德經(jīng)過大量觀察也得到了相同的結(jié)論：重的物體下落得快。

過渡：那么，是不是重的物體一定比輕的物體下落快呢？

實(shí)驗(yàn)演示，驗(yàn)證猜想：牛頓管實(shí)驗(yàn)。

結(jié)論：定義：僅在重力作用下從初始速度為0下降的物體的運(yùn)動(dòng)稱為自由落體運(yùn)動(dòng)。

條件：①?zèng)]有空氣或空氣阻力對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)影響不大。②靜止釋放（v0=0）。

物體下落受到空氣阻力的影響。物體下落過程中運(yùn)動(dòng)快慢與質(zhì)量無關(guān)。

【分析】這段運(yùn)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)運(yùn)用科學(xué)的推理，強(qiáng)化學(xué)生的邏輯思維能力。針對(duì)高中的物理教學(xué)，教師從宏觀角度講知識(shí)傳授該學(xué)生，建立知識(shí)體，我們通過討論問題、分析問題加以科學(xué)推理，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)假設(shè)的錯(cuò)與對(duì)，在實(shí)際驗(yàn)證過程中，加強(qiáng)邏輯思維，同學(xué)們通過觀察和思考明確實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

教師活動(dòng)：師：同學(xué)們下面我們來實(shí)驗(yàn)研究自由落體運(yùn)動(dòng)，哪位同學(xué)想上來動(dòng)手做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。

生：（推薦一位同學(xué)）

師：好。下面請(qǐng)這位同學(xué)給大家實(shí)驗(yàn)演示，我們先將電火花計(jì)時(shí)器線垂直方向固定到鐵框上，讓膠帶穿過計(jì)時(shí)器。

生：按照要求將膠帶穿過計(jì)時(shí)器。

師：然后，我們將重物固定在紙帶上，重物放在定時(shí)器下，而后接通電源，定時(shí)器穩(wěn)定后松開紙帶，使重物滑動(dòng)，計(jì)數(shù)器將在紙帶上打出一系列的點(diǎn)。

生：固定重物后，釋放重物。

師：這位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)操作上有一些問題，但是這位同學(xué)勇于嘗試實(shí)驗(yàn)探究的精神值得大家學(xué)習(xí)。

師：同學(xué)們，計(jì)數(shù)器在紙帶上打的一系列的點(diǎn)，將這些點(diǎn)排列，即物體運(yùn)動(dòng)的軌跡。

學(xué)生活動(dòng)：師：同學(xué)們，下面由你們自主動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，不懂的地方可以請(qǐng)教老師。

生：老師，為什么我的紙帶上沒有點(diǎn)。

師：那是因?yàn)槟愕募垘c計(jì)時(shí)器之間沒有固定好。

生：老師，我成功打出了一系列點(diǎn)。

師：好，同學(xué)們，通過自主實(shí)驗(yàn)探究已經(jīng)對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。那么，我們打的這些點(diǎn)有什么特點(diǎn)呢?

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：點(diǎn)的軌跡直線 方向豎直向下

自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：一種初速度為0的勻加速運(yùn)動(dòng)。重力加速度方向：垂直向下大小速度變化且越來越大——比較相同時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移。

【分析】本節(jié)的教學(xué)中心應(yīng)放在實(shí)驗(yàn)上，讓學(xué)生學(xué)會(huì)歸納、總結(jié)、認(rèn)識(shí)、分析，提出設(shè)想并研究，得出結(jié)論，加強(qiáng)學(xué)生自主探究和理解的能力。

教師運(yùn)用自主實(shí)驗(yàn)、討論探究的教學(xué)方式激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的思維，增強(qiáng)了學(xué)生的求知欲，學(xué)習(xí)了自由落體運(yùn)動(dòng)的概念與規(guī)律。

經(jīng)過層層的實(shí)驗(yàn)論證在學(xué)生腦海中形成了一個(gè)模型的建構(gòu)，將物理問題實(shí)質(zhì)簡(jiǎn)化討論，并轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際問題加以解決。老師應(yīng)該做的是帶領(lǐng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探討，讓學(xué)生積極交流討論，解決疑問。在課堂教學(xué)中，往常采用的教學(xué)方式都是教師只是一味講課，也不管學(xué)生是否聽懂或者理解并思考了。這就要給他們一些思考的時(shí)間，尊重學(xué)生的思維發(fā)展。

②了解熟知自由落體運(yùn)動(dòng)

自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：一種初速度為0的勻加速運(yùn)動(dòng)。

自由落體運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度的計(jì)算公式為v=g t ；位移的公式為Δs 為距離變化量，g是重力加速度，t是物體墜落的時(shí)間。當(dāng)物體受到的重力等于它所受的阻力時(shí)，落體將勻速下落，這時(shí)它到達(dá)的速度稱為終端速度。比如，跳傘的人不張傘的終端速度為55 m/s，張傘時(shí)終端速度5m/s。相鄰相等時(shí)間t內(nèi)的位移差這段時(shí)間平均速度

自由落體定律：物體下落的加速度與物體的重量無關(guān)，也與物體的質(zhì)量無關(guān)。例如，大投籃和小投籃都是同時(shí)進(jìn)行的。大炮與地球之間的引力應(yīng)大于小彈丸和地球的引力，伽利略自由落體試驗(yàn)顯然不能反映重力差。

結(jié)語

物理學(xué)科的核心素養(yǎng)是在接受物理教學(xué)過程中，學(xué)生慢慢形成的一種適應(yīng)其終身受益的必備品德和重要才能。中學(xué)的物理教學(xué)，重要的在于對(duì)學(xué)生模型的建構(gòu)、推理與論證，將物理問題加以解釋運(yùn)用到實(shí)際問題當(dāng)中，教師所做的應(yīng)當(dāng)是引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行論證，進(jìn)而促進(jìn)其核心素養(yǎng)的加強(qiáng)。作為教師，應(yīng)該學(xué)會(huì)及時(shí)捕捉學(xué)生思維提升的時(shí)機(jī)，培養(yǎng)其主動(dòng)思考的習(xí)慣，可以對(duì)學(xué)生提出的問題進(jìn)行交流與討論，深層挖掘?qū)W生的隱形思維價(jià)值，進(jìn)而提高學(xué)生的思維品質(zhì)。