基于物理核心素養下的《機械能、能源》一章的教學思考

胡煥平

(華中師范大學第一附屬中學朝陽學校 100025)

核心素養正在成為世界上各國際組織和各國政府關注的熱點，成為當代教育改革的焦點.近年來，世界上各國際組織、各國政府對核心素養進行了廣泛的研究，且提出了各自的表述.

我國高中物理學科的核心素養有物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度與責任四個維度.

下面我就《機械能、能源》這一章的內容談一下體現物理核心素養教學的思考.

一、高中物理核心素養的具體化

在這一章的核心素養體現在：

1.物理觀念

主要是能量觀念、守恒觀念

基本概念：功，功率，動能，重力勢能，彈性勢能

基本規律：動能定理，機械能守恒，能量守恒

2.科學思維

本章主要的思維方法：極限思維法、圖象法、類比法、微元法等

3.實驗探究

學生實驗：驗證機械能守恒定律

合外力做功與速度變化的關系，探究彈簧的彈性勢能表達式，雖說物理學科教學指導意見中刪除，但是在課時允許的情況下，可以帶領學生探究一下，體驗實驗探究的樂趣，或者作為研究性學習課題供學生研究.

4.科學態度與責任

科學態度：什么是能量？能量就是用來描述運動劇烈程度的普遍適用的物理量.所謂普遍適用，就是可以描述所有的運動，包括機械運動、電磁運動、熱運動、光運動、化學運動、生物運動等.什么是功？功能具有怎樣的聯系？機械能守恒、能量守恒觀念.

社會責任：知道合理使用能源的重要性，具有可持續發展觀念，養成節能習慣.

二、物理核心素養如何在課堂教學中實施

1.物理概念的建立講清楚三件事 “為什么”“是什么”“干什么”.

“為什么”指的是引入概念的必要性和目的性，它包括：為什么要引入某個物理概念？引入某個物理概念的物理事實(實驗)是什么？

“是什么”指的是概念的確切意義，概念的內涵和外延，它包括：概念的定義是什么？物理量的定義式怎樣？決定它的大小的條件是什么？單位是什么？是矢量還是標量？

“干什么”指的是弄清概念的應用，學了某個概念之后，能夠運用概念分析、判斷和解決新的物理現象和問題.

2.在理解概念規律過程中，自覺滲透物理思維方法的教育.

(1)平均功率與瞬時功率——極限法

(2)重力做功與路徑無關——微元法

(3)探究彈性勢能表達式——微積分

(4)求解變力做功——圖像法

3.重視情境導入，引入新課.

良好的開端是成功的一半，在一節課中能否引學生，最重要的還是要看情境創設是否引人入勝.在重力勢能的教學中我以一枚雞蛋威力為主題：從網上搜索一些材料根據對實驗室模擬雞蛋高樓拋落的試驗，整理出以下內容，供您參考：一個30克的雞蛋從4樓拋下來就會讓人起腫包；從8樓拋下來就可以讓人頭皮破裂；從18樓高甩下來就可以砸破行人頭骨；從25樓以上拋下可使人當場死亡.拋出問題為什么一枚小小的雞蛋竟然有這么大的殺傷力？使學生眼前一亮，從而自然的過渡到同樣一顆雞蛋越高能量越大？引出重力勢能的課題.再比如在講功率的概念是我給出圖1和圖2的情境.同時提問：

①兩種耕作方式，有什么不同？

②讓學生舉例說明機械做功與人力、畜力做功在做功的快慢？

③如何衡量做功快慢？

這樣可以用對比的方法自然喚醒學生的舊知，從而再次鞏固比值定義法定義物理量功率.

4.注重物理實驗教學，全方面培養學生的物理核心素養 .

諾貝爾物理學獎得主楊振寧教授雖然是一位理論物理學家，但他非常重視物理實驗.他指出：理論無論發展到什么時候，無論如何抽象，其價值觀念還是從實驗中來.著名心理學家皮亞杰指出：一切知識起源于認識主體的實踐活動.物理實驗不僅能培養學生的動手能力，還能培養學生的精細化觀察力，設計能力，克服困難的勇氣，培養學生的恒心、毅力等非智力品質.本章可以做不少演示實驗：比如探究重力勢能可以做的演示實驗如圖3創設情境讓學生定性實驗探究重力勢能的大小和哪些因素有關.然后從理論上猜測重力勢能的表達式，從而培養學生的探究能力.還可以再現初中物理實驗如圖4讓學生感知影響動能大小的因素.

在探究機械能守恒動能和勢能的相互轉化，動能和彈性勢能的相互轉化，甚至動能和重力勢能、彈性勢能的相互轉化要有足夠多的形象圖景讓學生體驗和感受.可以給學生斜面、小球、小車、彈簧、鉤碼、皮筋、、細線、小球鐵架臺等器材讓學生自己設計操作，并說明動作過程中是那個力做了功，是那種機械能之間的轉化.學生自己動了腦筋，可以設計出很多老師也想不到的花樣.再次是做好學生實驗驗證機械能守恒定律.

5.講好物理學家的故事，讓物理生動起來，增強物理學習的趣味性.

物理名詞、概念、公式的建立、發現凝聚著無數物理學家的智慧、心血，背后隱藏著大量的有趣的故事.在物理教學過程中，結合物理知識的教學，有意識地講述物理學家的軼聞趣事，不僅可以讓學生了解這些物理知識的來龍去脈，還能增強學生對物理學家的熱愛、景仰，對物理學的喜愛.比如在講第一節《追尋守恒量》.我查閱了很多書籍把功能的發展史用思維導圖的形式展示給同學.

那些物理名詞、概念、公式貫穿科學家的故事不再枯燥，帶著濃濃的人文氣息，貫穿于整章的內容.