對“超重與失重”教學中如何落實學科核心素養(yǎng)的反思

曾乾桂

三亞市第一中學，海南 三亞 572000

筆者前不久上了一節(jié)關于“超重與失重”的公開課，課后與參加的老師們進行了對應的教學研討。本文即以該節(jié)課教學為例，反思如何在高中物理常規(guī)課教學過程中落實學科核心素養(yǎng)。

1 基于核心素養(yǎng)的教學目標設計

教學目標是教學實踐的應然目的與實際導向，是課堂教學過程中落實學科核心素養(yǎng)的重要保證。因此，在設計教學目標時，就應重點關注物理學科核心素養(yǎng)，并考慮如何將其有效融入教學過程之中，以更好地促進學生的發(fā)展。通過教師的精心設計，在具體的、真實的物理教學情境中，引導學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，注意教學過程各環(huán)節(jié)的內容與邏輯，注意教學的有效實施與評價，可以有效促進學科核心素養(yǎng)在教學中落地。接下來，以一堂公開課——“超重與失重”為例進行討論。

1.1 物理觀念

（1）通過實驗與理論推導，體驗超重和失重現(xiàn)象，理解產生超重、失重現(xiàn)象的條件。

（2）知道超重與失重的概念，理解超重和失重的本質。

1.2 科學思維

（1）通過紙帶迅速向上提鉤碼的情境，發(fā)現(xiàn)所要研究的物理問題。

（2）通過對生活中與超重和失重有關的案例分析，總結超重和失重現(xiàn)象發(fā)生的動力學原因，提高分析、歸納、總結的思維能力。

1.3 科學探究

（1）通過人站在升降機中體重計上的實驗，探究超重與失重現(xiàn)象產生的條件與原因。

（2）運用牛頓運動定律定量研究超重和失重，掌握通過現(xiàn)象看本質的物理分析思路，提高分析解決實際問題的能力。

1.4 科學態(tài)度與責任

發(fā)現(xiàn)并解釋生產生活中的超重與失重現(xiàn)象，樹立良好的科學態(tài)度與責任。

2 基于核心素養(yǎng)的教學過程反思

基于以上教學目標，筆者設計了對應的教學過程，接下來對教學設計與實踐反思如下。

2.1 創(chuàng)設情境，巧妙提問，初步形成物理觀念

本節(jié)課通過迅速提掛鉤碼紙帶的實驗（紙帶上掛鉤碼，靜止時紙帶未斷，迅速向上提紙帶時，紙帶斷了）創(chuàng)設物理情境，引導學生參與課堂教學，在此基礎上提出“為什么有的同學紙帶斷了，有的同學紙帶沒有斷”，引導學生思考這和超重與失重的關系。然后，進一步討論當一個人靜止站在體重計上時，體重計示數(shù)與人的重力大小的關系，以及當人和體重計在豎直方向上同時有加速度時，體重計示數(shù)與人的重力大小的關系，從而引出超重和失重的概念。

上述教學活動中，教師引導學生在真實的生活情境中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，逐步構建了超重與失重的概念。其核心在于讓學生基于已有知識和經驗，在具體情境中形成物理概念。如此，能使學生對對應概念的理解更加深入和全面。

2.2 在問題解決過程中發(fā)展學生思維能力

引導學生觀察電梯升降過程中體重計示數(shù)的變化，進一步研究超重與失重現(xiàn)象。將觀察到的實驗數(shù)據填寫在設置好的表格里，分析表格得出超重與失重的概念［5］，分析實驗數(shù)據可知，當物體處于加速度為零的平衡狀態(tài)時，該物體既不會超重也不會失重。當物體處于不平衡狀態(tài)時，即豎直方向上的加速度不為零時，該物體處于超重或失重狀態(tài)。接下來，師生從不同層面和角度對該過程進行詳細分析，并得出對應結論。

在上述教學活動中，筆者盡可能讓學生自主開展探究活動，以掌握科學研究方法，感悟科學探究精神，嘗試逐步分析、歸納產生超重與失重的原因，實現(xiàn)知識的意義建構。教師的引導和提示旨在訓練學生發(fā)現(xiàn)問題、分析和解決問題的能力，促進其科學思維的發(fā)展。

2.3 理論分析與現(xiàn)代信息技術相結合，提高學生的實驗探究能力

在上述實驗探究及學生分析的基礎上，運用牛頓運動定律從理論上進一步研究超重和失重的原因，引導學生歸納定性分析和定量處理實驗數(shù)據的方法，提升其科學探究的能力。

理論分析之后，筆者又通過手機加速度傳感器展示超重和失重時加速度的變化，旨在引導學生進一步探究并理解所學內容。具體做法是：在手機上安裝Phyphox軟件，選擇電梯加速度計；教師把手機放在手上（圖1），并模擬電梯上升和下降過程，加速度隨時間變化的關系（圖2）可以直接通過投屏呈現(xiàn)出來。在此過程中，如果將縱坐標的單位長度取小一些，加速度的測量將更加精確。為了加深學生理解，筆者還特意錄制并呈現(xiàn)了某酒店電梯從二十三層下降到一層過程中加速度的變化情況，收到了很好的教學效果。

圖1 模擬電梯升降

圖2 模擬電梯升降的加速度

2.4 聯(lián)系生產生活實際，培養(yǎng)學生的社會責任感

本節(jié)課最后部分，筆者和學生一起討論：火箭發(fā)射時向上的加速度很大，由今天所學知識可知火箭底部所承受的壓力就要比靜止時大得多。如果是載人航天,在火箭發(fā)射階段,航天員要承受數(shù)倍于自身體重的壓力。這就要求我們要很好地研究材料、機械結構、人體自身所能承受的壓力問題,才能使火箭成功發(fā)射，使航天員順利進入太空。當航天器繞地球或其他天體運動時，航天器中的物體處于失重狀態(tài)。此時，物體就可能會漂浮在空中，水滴則可能是理想的球形等。

該教學活動從生產生活經驗入手，旨在引導學生挖掘所學知識的價值、拓展思維，以樹立良好的科學態(tài)度與責任。

3 基于核心素養(yǎng)的教學總結

教學結束之后，筆者對本堂課的教學設計與實踐進行了反思，并與聽課老師進行了教學研討，反思內容具體如下：

第一，筆者從物理觀念、科學思維、科學探究和科學態(tài)度與責任四個維度設置了教學目標，相比于原來的三維目標更加符合新課程標準的要求。從目標具體內容來看，如何在常規(guī)課教學過程中使核心素養(yǎng)要求真正落地依然是一線教師需要不斷探索的主要問題。以教學目標中的“科學思維”維度為例，某一堂課能夠促進學生科學思維哪些方面的發(fā)展，需要我們深入分析課標要求與學情，尋找其真正的“銜接點”與“生發(fā)點”，如此能夠更好地提升教學效果。

第二，從教學過程來看，我們很難在每一個教學環(huán)節(jié)中同時落實核心素養(yǎng)的四個維度，因此，我們應該以核心素養(yǎng)為導向設計教學環(huán)節(jié)，在不同的教學環(huán)節(jié)分別落實對應的目標。例如，創(chuàng)設情境、提出問題、分析問題部分，有利于學生形成超重與失重的物理觀念；探究超重與失重的條件的過程可以培養(yǎng)學生的科學思維；利用手機傳感器探究真實情境中電梯的加速度可以提高學生的科學探究能力；遷移應用與生產生活相聯(lián)系，可以引導學生形成社會責任意識。

第三，為了更加全面地了解教學效果，筆者采用了課前、課中和課后的多元化評價模式。評價過程中盡可能搜集了學生、同行的評價意見。從評價效果來看，相關評價更多是從定性角度展開，如何從定量角度評價教學過程中核心素養(yǎng)落實的情況依然需要我們進一步探索。