核心素養(yǎng)視域下的形成性習(xí)題課教學(xué)設(shè)計

徐奇峰

【摘要】在形成性習(xí)題課教學(xué)中通過一些具有針對性的例題，讓所學(xué)的物理概念、物理規(guī)律通過習(xí)題的方式得到鞏固和延伸，利用問題串將“物理知識”與“規(guī)律應(yīng)用”連接起來，在過程中注重物理方法的啟發(fā)指導(dǎo)，科學(xué)思維的培養(yǎng)和程序性知識的生成，引導(dǎo)學(xué)生建立運動與相互作用觀，建立起動力學(xué)問題的解決思維程序，進而內(nèi)化為策略性知識，切實提高運用物理觀念解決問題的能力，提升物理核心素養(yǎng).

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng)；高中物理；習(xí)題課教學(xué)

1 教學(xué)目標

基于物理課程標準、物理學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)容要求及具體學(xué)情，制定如下教學(xué)目標.

（1）能用牛頓運動定律解決兩類主要的動力學(xué)問題；

（2）掌握應(yīng)用牛頓運動定律解決問題的基本思路和方法；

（3）初步體會牛頓運動定律對社會發(fā)展的影響，并建立主動應(yīng)用所掌握的科學(xué)知識解決實際問題的物理觀念[3].

2 教學(xué)過程

2.1 新課引入——問題加游戲

導(dǎo)入問題 我國已進入高鐵時代，高鐵在每一站的停站時間都很短，旅客需要按照站臺上標注的車門位置候車.高鐵進站時總能準確地?？吭谡九_標注的位置.這是如何做到的呢？學(xué)習(xí)了這節(jié)課就能知曉這個問題的答案.

活動引入 彈棋子游戲：現(xiàn)有一塊長木板和一枚棋子，用食指將靜止于木板左端標志線處的棋子彈出，如圖1，若棋子能在停木板右側(cè)的環(huán)形目標區(qū)域，則獲得相應(yīng)分值，游戲時以小組為單位，小組里的同學(xué)每人彈3次，積分最高者獲勝[3].

在之后的交流環(huán)節(jié)中，由各小組匯報“戰(zhàn)果”，得高分的同學(xué)分享成功的經(jīng)驗，得分低的同學(xué)總結(jié)失敗的原因.

2.2 新課內(nèi)容

2.2.1 引入研究主題， 提出問題

問題1 在本次游戲中，決定所獲分值高低的運動參量有哪一些？

2.2.2 從運動分析入手，思考問題

問題2 該問題的研究對象是什么[3]？

問題3 從棋子的運動情況入手，我們首先對棋子的運動情況做一個簡要的分析.棋子的哪些運動參量是確定的？哪些參量是可變的？

問題4 我們觀察到了棋子做的是減速運動，那么棋子做的是勻減速直線運動嗎？如何驗證？

問題5 用什么規(guī)律可以求解棋子的加速度？

問題6 若要用牛頓第二定律來求解棋子的加速度，應(yīng)該知道哪些物理量？

問題7 棋子在減速過程中受到了哪些力？讓棋子減速的力是哪些？

2.3 從受力情況入手，解決問題

學(xué)生活動 畫出棋子的受力示意圖，并求出其合力.利用牛頓第二定律求得加速度表達式.

問題8 用什么運動學(xué)規(guī)律求解物體的初速度？請同學(xué)們求解.

把上述游戲情境用文字敘寫出來形成文字例題并投影展示，通過這個環(huán)節(jié)提高學(xué)生的模型建構(gòu)能力.

例1 一枚棋子以初速度v0滑過水平木板的左端標志線，可以停在分值為2分的環(huán)形區(qū)域內(nèi)，已知該環(huán)形區(qū)域距左端標志線最近距離為1.00 m，如圖2，最遠距離為1.25 m，棋子與木板之間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，重力加速度g取10m/s2，則初速度v0的取值范圍為多少？

分析 對棋子進行受力分析后，根據(jù)牛頓第二定律可以求得棋子滑行時的加速度，再結(jié)合棋子做勻減速直線運動的規(guī)律求得棋子的初速度v0.

解 選擇棋子為研究對象.棋子所受的合力等于滑動摩擦力Ff （如圖3）.設(shè)棋子的質(zhì)量為m ，以棋子運動方向為正方向建立一維坐標系，滑動摩擦力Ff 的方向與運動方向相反，則

實驗驗證 在標志線處安裝光電門，測量棋子經(jīng)過標志線處的速度，驗證可運動到x1與x2之間的滑塊速度是否在求解范圍內(nèi)[4].

2.4 引導(dǎo)學(xué)生感悟解題思路

學(xué)生活動1 請同學(xué)們總結(jié)一下此類問題的特點.

已知物體受力情況確定運動情況，指的是在受力情況已知的條件下，要求判斷出物體的運動狀態(tài)或求出物體的速度、位移等——已知受力情況求解運動情況.

學(xué)生活動2 請同學(xué)們總結(jié)一下這類問題的求解思路和方法.

逐步引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)得出常用的解題思路.

學(xué)生活動3 繪制解題策略圖，如圖4所示.

2.5 投影展示例2并引導(dǎo)學(xué)生審題

例2 一位體重為55kg的滑雪者，所攜帶裝備的質(zhì)量為20 kg，以2m/s的初速度沿山坡勻加速直線滑下，山坡傾角為30°，在5s的時間內(nèi)滑下的路程為60m.求滑雪者對雪面的壓力及滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力），g取10 m/s2[5].

問題1 例題1和例題2在情境設(shè)置上有什么差別？這種差別會導(dǎo)致在解決問題上有什么不同？

已知物體運動情況確定受力情況，指的是在運動情況（知道三個運動學(xué)量）已知的條件下，要求得出物體所受的力或者相關(guān)物理量（如動摩擦因數(shù)等）——已知運動情況求受力情況.

問題2 滑雪者受到哪些力的作用？這些力的方向是什么？請畫出滑雪者的受力示意圖.

問題3 這些力當(dāng)中哪些力是已知的？哪些力是未知的？

問題4 如何建立坐標系？如果沿水平和豎直方向建立坐標系，是否方便解題？為什么？

問題5 如何選擇合適的運動學(xué)公式求解未知物理量？

分析 由于不知道動摩擦因數(shù)及空氣阻力與速度的關(guān)系，不能直接求滑雪者受到的阻力.應(yīng)根據(jù)勻變速直線運動的位移和時間的關(guān)系式求出滑雪者的加速度.

解 以滑雪者為研究對象.建立如圖5所示的直角坐標系.滑雪者沿山坡向下做勻加速直線運動.

根據(jù)牛頓第三定律，滑雪者對雪面的壓力大小等于雪面對滑雪者的支持力大小，為 650 N，方向垂直斜面向下.滑雪者受到的阻力大小為 75N，方向沿山坡向上.

2.6 引導(dǎo)學(xué)生感悟解題思路

學(xué)生活動1 請同學(xué)們先自己感悟求解此類問題的主要思路和方法.

學(xué)生活動2 繪制解題策略圖，如圖6所示.

2.7 總結(jié)與反饋

在牛頓第二定律公式和運動學(xué)公式中，都包含加速度這個共同的運動參量.在解決這兩類基本動力學(xué)問題的過程中，首先應(yīng)該確定研究對象，再從動力學(xué)的角度進行受力分析和運動分析，然后通過加速度這一橋梁將相互作用的規(guī)律和運動學(xué)規(guī)律聯(lián)系起來.因此，求解加速度是解決有關(guān)運動和力問題的重要環(huán)節(jié)，做好正確的受力分析和體現(xiàn)時空關(guān)系的運動過程分析則是解決這類問題的關(guān)鍵.

3 結(jié)語

本節(jié)主要內(nèi)容是應(yīng)用牛頓運動定律解決實際問題，綜合了前面所學(xué)的基礎(chǔ)知識和本章所學(xué)的基本規(guī)律，因此本節(jié)具有承上啟下的作用.人教版教科書在本節(jié)開始提出的問題是一個與實際聯(lián)系緊密的現(xiàn)象，在本節(jié)課的教學(xué)中以此創(chuàng)設(shè)游戲情境，以引發(fā)學(xué)生對所要學(xué)習(xí)內(nèi)容的主動思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并將游戲情境轉(zhuǎn)化為物理習(xí)題，通過這一過程體會如何將物理真實情境轉(zhuǎn)化為物理模型，培養(yǎng)學(xué)生建模能力.

在形成性習(xí)題課的教學(xué)中要特別注意不能將陳述性物理知識置于教學(xué)的中心，可以利用問題串將“物理知識”與“規(guī)律應(yīng)用”連接起來，在過程中注重物理方法的啟發(fā)指導(dǎo)，科學(xué)思維的培養(yǎng)和程序性知識的生成，引導(dǎo)學(xué)生建立運動與相互作用觀，建立起動力學(xué)問題的解決思維程序，進而內(nèi)化為策略性知識.強調(diào)在解決問題時要根據(jù)實際情況把握問題解決的關(guān)鍵，靈活選用才能更利于培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng).

【課題項目：江西省教育技術(shù)信息研究十三五規(guī)劃課題“基于智慧教室環(huán)境的高中物理課堂互動教學(xué)研究”課題編號：2019-G-1-3026】

參考文獻：

[1]李友安.《中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計方法——以問題為導(dǎo)向，指向核心素養(yǎng)》[M].南昌：江西高校出版社，2022.

[2]中華人民共和國教育部.高中物理課程標準[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2020，10.

[3]鄭延平，席靖.應(yīng)用創(chuàng)新實驗優(yōu)化教學(xué)情境的研究——以《應(yīng)用牛頓運動定律解決問題（一）》為例[J].新課程，2021（18）：34-36.

[4]方林.動力學(xué)中兩類基本問題的分析方法[J].青蘋果，2016（21）：35-38.

[5]趙國良.基于SECI理論的高中物理“運動和力的關(guān)系”情境化教學(xué)設(shè)計[D].牡丹江：牡丹江師范學(xué)院，2022.