巧設(shè)趣味探究培育核心素養(yǎng)

趙承忠

物理學(xué)科的核心素養(yǎng)是在認識客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律和相互關(guān)系的過程中提出物理問題，形成猜想和假設(shè)，獲取和處理信息，基于事實證據(jù)和科學(xué)推理對不同觀點和結(jié)論提出質(zhì)疑、批判，從而得出結(jié)論或合理解釋，使得物理概念和規(guī)律等在頭腦中得到提煉和升華的能力和品質(zhì)。具體包括物理觀念、科學(xué)思維、實驗探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等。為培育學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，筆者在教學(xué)中做了以下嘗試：

一、杠桿與摩擦力的模型建構(gòu)

模型建構(gòu)是基于生活情境進行抽象概括，從而獲得認知對象的一種定性或定量簡要描述的過程。作為一種重要的科學(xué)方法，它可以加深學(xué)生對相關(guān)概念的理解。

筆者在執(zhí)教人教版《物理》九年級上冊《杠桿》一課時，借助拍攝到的生活情境：農(nóng)宅主要在樓房旁臨時拉一個篷布，三方都找到了拉繩栓掛處，獨有鄰居屋角處要外撐固定最后一個棚角。如果在墻上鉆孔插桿會有傷墻體。到底該怎么辦呢？一個懂得力學(xué)原理的大叔順手取了一根帶拐角的棚架鋼管、一個樹兜，解決了這個難題。讓學(xué)生據(jù)此建構(gòu)杠桿模型，進行受力分析。學(xué)生小組討論后，畫出模型圖（如圖1），并分析如下：樹兜夾在墻體與鋼管之間，在自身被擠壓的同時對桿產(chǎn)生一個垂直于鋼管向墻外的彈力F3。篷布一角對鋼管產(chǎn)生的拉力F1和系在窗戶上的繩對鋼管產(chǎn)生的拉力F2會形成一個斜向墻體的合力F12。F12、F3對于鋼管ABO形成一個桿桿平衡系統(tǒng)，即F12×lA=F3×lB。有趣的是當(dāng)篷布所需的拉力F1增大時，由牛頓第一定律可知F1會隨之增大，F(xiàn)12相應(yīng)增大，杠桿對樹兜的作用力F3增大，其反作用力F'3增大，再次維持桿桿系統(tǒng)的平衡。

二、重力和彈力的趣味探究

有探究才會有發(fā)現(xiàn)，物理學(xué)科的一個重要職能就是培養(yǎng)學(xué)生的探究意識。如何激發(fā)學(xué)生的探究意識呢？課堂語言創(chuàng)新是途徑之一，要求教師在提出問題和講述重要物理知識時，從內(nèi)容和表現(xiàn)手法上做些文學(xué)和藝術(shù)化的處理。

筆者在執(zhí)教人教版《物理》九年級上冊《重力》一課時，是這樣導(dǎo)入的：“同學(xué)們，你們喜歡吃蘋果嗎？是否聽過四個蘋果的故事？”學(xué)生一臉詫異，只聽說過三個蘋果的故事，怎么還有第四個蘋果呢？筆者解釋道，第一個蘋果砸著了夏娃，便有了人類（夏娃偷吃禁果）；第二個蘋果砸著了牛頓，發(fā)現(xiàn)了重力；第三個蘋果砸著了喬布斯，誕生了蘋果公司，推進了計算機與娛樂界的創(chuàng)新與跨越式發(fā)展。這第四個蘋果嘛？也許會砸著你！想被砸中嗎？那就需要有敢為人先、不斷探索的精神和持續(xù)思考的執(zhí)著。詼諧的語言激發(fā)了學(xué)生的探究熱情。

又如，在執(zhí)教《彈力》一課時，筆者用“哪里有壓迫，哪里就有反抗”類比，這樣既生動，又有利于學(xué)生明白壓力和彈力的關(guān)系、搞清彈力的方向。

課堂語言的創(chuàng)新可以凸顯相關(guān)物理概念的典型特征并激發(fā)學(xué)生的探究熱情。

三、眼睛和眼鏡的類比推理

類比推理又稱類比或類推，是根據(jù)兩個事物有部分屬性相同，而推出它們其他屬性也相同的推理。是科學(xué)研究中常用的方法之一，利于學(xué)生科學(xué)思維的形成。

筆者在執(zhí)教人教版《物理》八年級上冊《眼睛與眼鏡》一課時，引導(dǎo)學(xué)生將眼睛與眼鏡類比，根據(jù)眼睛的成像原理推導(dǎo)出眼鏡的成像原理。眼睛的成像原理是：晶狀體和角膜共同作用相當(dāng)于凸透鏡，它把來自物體的光會聚在視網(wǎng)膜上，形成物體的像。視網(wǎng)膜上視神經(jīng)細胞受到光的刺激，把這個信號傳給大腦，我們就看到了物體。眼睛會出現(xiàn)近視和遠視等眼科問題。其中，近視的成因是晶狀體太厚，折光能力強，使得成像在視網(wǎng)膜前；遠視的成因是晶狀體太薄，折光能力弱，使得成像在視網(wǎng)膜后。為矯正此類眼疾，眼科專家特地發(fā)明了近視眼鏡和遠視眼睛。近視眼鏡是一個凹透鏡，它將來自物體的平行光進行適度擴散，再經(jīng)過已經(jīng)變厚，折光能力較強的晶狀體，使得物體剛好成像于視網(wǎng)膜上。而遠視眼鏡是一個凸透鏡，它先將來自物體的平行光進行適度會聚，再經(jīng)過已經(jīng)變薄，折光能力較弱的晶狀體，使得物體的成像也能剛好落于視網(wǎng)膜上。根據(jù)眼睛的成像原理進行合理類推，使得學(xué)生對近視眼鏡和遠視眼鏡的鏡面類型和成像原理有了清晰的認知。

（作者單位：宜都市教研室）

責(zé)任編輯 孫愛蓉