基于教材內容變化談物理核心素養的落實

摘 要：在我國的課堂教學育人目標指向學生核心素養的大背景下，學科教學的關鍵在于落實學科核心素養.學生的學科核心素養是在學習活動過程中形成和發展的.人教版高中物理課標教材《物理2》在“曲線運動的速度”的編寫上，素材內容、呈現方式都發生了很大的變化，旨在使學生接受經歷、反應、領悟、升華等學習過程的熏陶，為學科核心素養在課堂教學中的落實提供了資源保障.

關鍵詞：教材編寫；曲線運動的速度；物理核心素養

作者簡介：王菊香（1965-），女，甘肅徽縣人，大學本科學歷，中學高級教師，研究方向：中學物理學科教學.隨著新課程改革的不斷深入，以學科知識結構為核心的傳統課程教學模式逐漸向以個人終身發展、終身學習為主體的核心素養模式轉化.因此，落實學科核心素養就成為學科教學的關鍵任務.

學科核心素養主要體現在學科的核心知識、核心能力、核心品質，它們是學生在與情境的持續互動中，在解決問題、建構知識的學習過程中形成和發展的，是學生進入社會以后適應環境不斷發展的內在動力.

物理學科核心素養是學生在學習物理的過程中逐步形成的行為習慣和關鍵能力，主要有四方面的內容：物理觀念；科學思維；實驗探究；科學態度與責任.

如果在編寫教材時，多設計一些能夠引發學生積極參與、樂于探究的生活化、情境化素材，使學生能夠動手體驗、動腦思考、動情感受，變被動接受知識為主動建構知識，就能夠有效促進學科核心素養的發展與提升.本文談談人教版高中物理課標教材相較于原教材在“曲線運動的速度”一節的編寫變化，帶給我們的啟發和思考.

1 原教材的編寫方式

1.1 提出問題

在本節內容開始，教材開門見山，直奔主題，提出：怎樣確定做曲線運動的物體在任意時刻速度的方向呢？

1.2 列舉事例

列舉旋轉砂輪上磨刀具、運動員擲鏈球的事例，并對事例中的現象進行了詳細的陳述：“在砂輪上磨刀具，……刀具與砂輪接觸處有火星沿砂輪的切線方向飛出……因此，火星飛出的方向就表示砂輪上跟刀具接觸處的質點的速度方向.運動員擲鏈球時，……放手的時刻不同，鏈球飛出的方向也不同，但都沿著圓周的切線方向.”在兩幅事例圖片下寫有：（1）火星沿砂輪的切線方向飛出；（2）鏈球沿切線飛出.

1.3 得出結論

直接給出結論：曲線運動中速度的方向是時刻變化的，質點在某一點（或某一時刻）的速度方向在這一點的切線方向.

可見，從事例現象的呈現、分析到得出結論，教材基本是和盤托出、直接告知，學生既無體驗的機會，也無思考的空間.而且，教材是從圓周運動的特例直接概括出了曲線運動速度方向的普遍結論，屬于典型的“重結論，輕過程”.這種編寫方式，忽視了學習過程對學生掌握核心知識、提升核心能力、形成核心品質等方面的橋梁作用，且容易滋生“灌輸式”教學，“接受式”學習現象的發生，不利于學生的物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度與責任等學科核心素養的形成與發展.

如何使學生的“學”由“被動接受”向“主動建構”轉變，讓學生在親歷學習活動的過程中發展和提升學科核心素養呢？或許，我們能夠從課標教材的編寫方式中獲得啟發.

2 課標教材的編寫方式

2.1 呈現事例

以“思考與討論”的方式創設問題情境，通過問題：（1）微粒沿什么方向飛出？（2）鏈球沿什么方向飛出？引導學生觀察砂輪上磨刀具和運動員擲鏈球兩幅圖片呈現的現象，啟發學生思考：“你能不能說清楚，砂輪打磨下來的熾熱微粒，飛出去的鏈球，分別沿著什么方向運動？”可以看出，教材是按照“呈現證據→問題引導→觀察現象→抽象概括”的思路，通過創設情境，設問引思的方式，使學生對來自生活中的兩個事例開展比較、分析、抽象、概括等思維活動，經歷獨立思考、討論交流的自主學習過程，初步建立對曲線運動速度的認識.這種編寫方式摒棄了“簡單告知”，加強了對學生思維的引導，有助于訓練學生的思維品質，養成勤于思考的習慣；發揮了“情境”在知識轉化為素養過程中的途徑作用，有助于學生的科學思維、物理觀念等學科核心素養的提升；促進了學習方式的轉變，使學生變“被動接受”為“主動建構”，有助于學生改變被動等吃的習慣，獲取有利于終身發展的學習能力.

2.2 提出問題

“運動員擲鏈球時，……放手的時刻不同，鏈球飛出的方向也不同一樣，可見做曲線運動的物體，不同時刻的速度具有不同的方向.”通過對鏈球做曲線運動現象的分析及砂輪上磨刀具現象的啟發，使學生產生“曲線運動速度方向可能沿切線方向”的猜想.然后提出要探究的問題：在研究曲線運動的速度時，我們首先考慮，怎樣確定物體在某一時刻的速度的方向？激發學生的探究欲望和學習熱情.

2.3 實驗探究

用具有普遍意義的、可拆卸的任意曲線軌道進行實驗，探究速度方向的判定方法，為猜想提供事實證據.如圖1，通過直觀的實驗現象刺激學生感官，激活思維，誘發其對“鋼球離開軌道時的速度方向與軌道（曲線）有什么關系？”的思考，從而積極參與，主動探究.體現了編者的“實驗探究→觀察表象→理性思考→抽象概括→建構升華”的編寫意圖，凸顯了物理學科以觀察、實驗和物理思維相結合的學科特點.實驗為學生營造了生動、具體的物理情境，能夠使學生置身其中，通過觀察、分析、抽象、概括，經歷自主建構知識的過程.實驗時，鋼球從A、B兩點離開軌道時，在白紙上留下的清晰直線印跡會在學生頭腦中留下深刻的印記，為“曲線運動速度方向沿曲線在這一點的切線方向”提供真實有力的事實證據.

該實驗器材、方案的設計可謂獨具匠心，其任意曲線的軌道具有普遍意義，可拆卸又實現了實驗條件可控.實驗既能夠讓學生體驗靈活而嚴謹的實驗過程，又感受到一個實驗結論的形成是以客觀事實為依據的，有助于培養學生求實務真的科學態度和科學精神，激發學生對科學的興趣和熱愛之情，提升學生的物理科學品質；既能夠培養學生提出物理問題、形成猜想和假設、獲取和處理信息的能力，又能夠增強學生的探究意識，提高探究技能，促進分析綜合、推理論證等科學思維方法的內化，有助于學生的物理學科核心素養的發展與提升.endprint

2.4 理論探究

“討論曲線運動的速度方向時要明確一個數學概念：曲線的切線.”借助極限思想幫助學生理解“切線”的概念，如圖2所示.不僅從理論上對曲線運動的速度方向做了說明，為猜想提供理論證據，而且有助于培養學生的理性思維習慣，優化思維品質.

2.5 得出結論

“有了切線的概念，我們就可以說：質點在某一點的速度，沿曲線在這一點的切線方向.”然后，從速度的矢量性出發，得出：曲線運動是變速運動.

可見，教材是通過呈現事例、引發猜想、提出問題、實驗探究、理論探究等，把感性材料和理性材料、客觀事實和理性分析結合了起來，不僅能夠使學生的行為和思維都經歷探究曲線運動速度方向的學習過程，感受一個物理結論的形成是客觀事實和理性思維相結合的產物，而且能夠促進理解能力、推理能力、分析、綜合能力等物理學科核心能力的提高及興趣、態度、情感、科學精神等物理科學品質的發展，使學生的物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度與責任等學科核心素養在多樣化的學習活動過程中得到有效落實.毋庸置疑，這樣的學習過程對學生的影響是入心入腦、潛移默化的，因為，“告訴”的總會忘記，“經歷”的才會沉淀.

2.6 拓展運用

與原教材在得出曲線運動速度方向的結論后，就進入下一個問題的學習不同，課標教材在此增加了一個“求曲線運動的分速度”的內容，讓學生運用確定曲線運動速度方向的方法解決問題，學會在平面直角坐標系中求分速度的方法，如圖3所示.有助于加深學生對“質點在某一點的速度，沿曲線在這一點的切線方向”的理解及利用數學工具解決物理問題這一核心能力的培養.

2.7 增強體驗

為了進一步強化學生對曲線運動速度方向的感知，教材還安排了一個“做一做”活動，讓學生自己動手做一個能夠顯示曲線運動速度方向的“飛鏢”，沿不同的投射角投射出去.觀察：（1）飛鏢在空中飛行時指向的變化；（2）插入地面時的不同角度.從而使學生在親身體驗和深入觀察中領會：曲線運動的速度方向是不斷變化的，速度方向沿曲線的切線方向.這個活動能夠促進學生動手動腦，激發學生的學習興趣，增強對物理的親近感，提升科學品質；能夠幫助學生提高觀察能力，發展科學思維，并形成觀察與思考的習慣，不做思想的懶漢.由上可見，在“曲線運動的速度”的編寫上，課標教材通過七個環節的編排，極大地豐富了教材內容.這些內容為課堂教學提供了“以事實為證據，以思維為中心”的源頭活水，既能夠使學生的行為、思維親歷學習過程，接受經歷、反應、領悟、升華等過程的熏陶，又有利于學生掌握核心知識、提高核心能力、形成核心品質，使物理核心素養得到有效落實.如果我們教師能夠認真研究教材內容，切實領會編者意圖，用足用活教材資源，在教學中以這些內容為依托精心設計學習活動，創設科學合理的問題情境，讓學生通過基于問題的活動方式，開展合作、體驗、探究式的多樣化學習活動，使學生的“學”由“被動接受”向“主動建構”轉變，使學科教學的目標從“知識本位”向“核心素養本位”轉變，充分彰顯學科教學的育人價值.那么，我們的學科教學過程必將成為學科核心素養的形成和發展過程，使教學最終升華為對人的教育.

參考文獻：

[1]尹后慶.核心素養要落地，學習方式必須變[N] .中國教育報，2016-09-14（5）.

[2]楊向東.核心素養與我國基礎教育課程改革的關系[J].人民教育，2016，（19）：21～22.

[3]余文森.從三維目標走向核心素養[J].華東師范大學學報（教育科學版），2016，（1）.

[4]普通高中課程標準實驗教科書（必修）《物理2》[M].北京：人民教育出版社出版.2010：2～7.

[5]全日制普通高級中學教科書（必修）《物理》第一冊[M].北京： 人民教育出版社出版.2006：74～77.endprint