基于物理核心素養的高中物理生活化教學

陳華生 彭朝陽

摘? ?要：如何將教學與學生生活實際緊密聯系，實現從傳統課堂教學到高效生活化課堂教學的變革，真正做到通過生活化教學培養和提升學生的物理核心素養，是當前高中物理教師面臨的重大課題。 本文從培養學生物理學科核心素養的角度，結合生活化教學，以“向心力”概念的建立為例，闡述了如何通過生活化教學將物理核心素養滲透到課堂教學之中。

關鍵詞：物理核心素養;生活化教學;高中物理

引言

高中物理難學、對高中物理缺乏興趣是大多數高中生都難以逃脫的“緊箍咒”，究其根源在于當前的高中物理課堂教學未能充分地將生活元素融入其中。為了改變高中物理教學脫離生活實際的現狀，生活化教學模式受到了國內眾多教育研究者的熱切關注。生活化教學要求教師通過捕捉生活中的學科知識和探索學科知識的生活內涵，將抽象的教學建立在學生豐富的生活經驗之上，引導學生通過探究、合作等學習方式獲得有活力的學科知識，并能創造性地解決生活中的實際問題[ 1 ]。我國教育界在理論和各學科的教學實踐方面都對生活化教學進行了相關的研究，例如：華東師范大學的鄭金洲教授在《基于新課程的課堂教學改革》中，指出加強生活化教學在教學理念上，應從科學認識論轉向生活認識論;在教學內容上，應注重從科學世界到生活世界的過渡;在教學過程上，應加強從授受到體驗的轉變。劉仲彬結合生活情境，設計出了激活學生物理探究動力的生活化教學模式。但是，在已發表的文獻中卻較少涉及將生活化教學與“物理核心素養”這一我國新課改中最突出的亮點相結合的研究。

1? 物理核心素養視角下高中物理生活化教學的分析

在新修訂的《高中物理課程標準》中，將物理教學的三維目標深化為物理核心素養，物理核心素養作為學生通過接受物理教育內化而來的帶有物理學科特性的品質，主要由“物理觀念”、“科學探究”、“科學思維”、“科學態度與責任”等4個方面的要素組成[ 2 ]。相較于傳統的課堂教學而言，高中物理生活化教學最大的優勢在于將生活現象和生活問題作為教學素材融合到課堂教學之中，利用情景化的教學方式將教材中抽象的物理概念轉化為真實可感的生活實際，達到生活與教學的高度結合，使學生能夠利用所學的物理知識分析和解決問題。生活化教學的這些特點符合物理核心素養所要求的學生通過物理教育形成能從物理學角度發現問題、思考問題以及解決問題的富有個性的心理品質。因此，在課堂教學中，教師通過聯系學生的生活實際，設定符合教學目標、適應教學要求的生活化情境，讓學生在熟悉的生活化情境中，學習和應用物理知識，是培養學生物理核心素養的重要方式。基于此，筆者站在高中物理教師的視角，以“向心力”概念的建立為例，從關聯生活情境構建物理觀念、自制生活化教具培養科學探究能力、建構生活中的物理模型鍛煉科學思維、回歸生活實際彰顯科學態度與責任這四個環節出發，探討了如何通過生活化教學將物理核心素養滲透到課堂教學之中。

2? 物理核心素養視角下高中物理生活化教學的應用案例

2.1? 關聯生活情境構建物理觀念

所謂的物理觀念，通俗地講即是物理概念和規律在頭腦中的提煉和升華，是運用物理知識和方法解釋自然現象和解決實際問題的能力[ 3 ]。心理學的研究表明：一個人已有的生活經驗對其后續學習具有極其重要的影響，這種影響甚至超過其他任何因素的影響。由此可見，注重學生已有的生活經驗與新知識之間的聯系，能夠幫助學生在知識結構上把握新舊知識之間的銜接，易于引出較為抽象的物理概念。因此，教師應根據學生已有的生活經驗來分析學情和教材，并以此對課堂的設計進行調整;采取知識與情境相關聯的生活化教學作為課堂教學的引入方式，在激發學生學習興趣的同時，加強學生對物理概念的理解和應用，建立以物理核心概念統領物理教學的“物理觀念”。

筆者選取人教版《高中物理》第六章的“向心力”一節為授課內容，本節內容是“力是改變物體運動狀態的原因”在曲線運動中的體現，同時也是后續教學內容“萬有引力定律”及其應用的知識基礎。因此，本節具有承上啟下的作用。學生在本章節中，第一次接觸到“向心力”這個較為抽象的物理概念，然而，在學生已有的生活經驗中已經接觸過大量關于物體做圓周運動的生活實例。所以，如何巧妙地運用學生已有的生活經驗、生活實例、生活資源進行生活化教學，讓學生切身體會到物體做圓周運動的原因，得出“向心力”的概念與來源，并在此過程中培養學生的物理核心素養是本節課的重難點所在。

針對“向心力”概念的引出，教師可以做以下的課堂導入：

師：通過前面幾節課的學習，同學們已經清楚了圓周運動的運動性質和特點，接下來請同學們觀看一段小視頻，然后我們根據這個視頻片段一起來探討幾個問題（教師播放鏈球比賽的微視頻）。

師：在鏈球比賽中，鏈球做的是什么運動？

生：先做圓周運動，最后飛出去。

師：鏈球為什么會做圓周運動？最后，鏈球為什么又會飛出去呢？今天這節課我們就來探究這兩個問題。

2.2? 自制生活化教具培養科學探究能力

“科學探究”是指具有科學探究的意識，能在真實情境中提出物理問題，形成猜測和假設并對實驗探究過程與結果，進行交流和反思的能力[ 4 ]。物理知識隱含于現實生活的各個方面， 在課堂教學中采用生活化的自制教具，學生通過親手實驗，模擬真實的問題情景，能夠使課堂的探究氛圍更為活躍，讓學生感受到“物理源于生活”的同時，培養他們的探究意識。

師：在現實生活中，還有著許多像鏈球這樣做圓周運動的物體，那我們應該采取怎樣的方法來分析這些物體做圓周運動的原因呢？

學生思考討論后：可以把它簡化為最簡單的平面圓周運動來分析。

師：很好！接下來咱們就利用生活中一些常見的物品來制作簡易的教具，模擬物體做平面圓周運動的過程，分析物體做圓周運動的原因？

生活化實驗器材：小鋼球（2個）、細線（1根）、圓形透明塑料杯（1個）

師：在同學們的桌子上都有兩個小鋼球，其中一個一端系有一根細線，我們可以手持細線的另一端使鋼球在桌面上做平面圓周運動。現在請同學們思考如何利用桌上的一個圓形塑料杯和另一個小鋼球，使小鋼球也做平面圓周運動？

學生思考討論后：把小鋼球罩在圓形塑料杯中，再以畫圓形的方式，緊貼桌面平穩地晃動塑料杯也可使其做圓周運動。

師：非常好！那么，現在問題來了：當我們把突然松開手中的細線或者是把塑料杯取走，鋼球還能繼續做圓周運動嗎？

學生進行實驗操作后：不能。

師：為什么？

學生疑惑并猜想：可能之前存在著某種作用力迫使小鋼球做圓周運動。

師：接下來，請同學們繼續利用生活化的自制教具進行實驗探究來驗證你們的猜想是否正確。

學生分組進行實驗探究，完成探究任務工作表（如表1所示），并派代表上臺匯報探究結論。

生：探究任務1中，小鋼球做圓周運動是因為受到了塑料杯杯壁對它的彈力作用;探究任務3中，小鋼球做圓周運動是因為受到細線對其的拉力作用。

師：這兩個力在方向上有什么共同特點，它們能改變小鋼球的速度大小嗎？（教師引導學生畫出探究任務1和3中的鋼球受到的彈力、拉力與其速度方向的俯視圖）。

生：兩個力的方向始終指向圓心和鋼球的運動方向垂直。因此，它們可以改變鋼球的速度方向，但不能改變鋼球的速度大小。

教師順勢給出“向心力”的物理概念：和小鋼球一樣，物體作圓周運動的原因在于它受到了一個方向始終指向圓心的等效力的作用，物理學中把這個力定義為“向心力”。

2.3? 建構生活中的物理模型鍛煉科學思維

強調“科學思維”的物理課堂教學應該為學生創設真實的問題情境，引導學生剖析問題、簡化問題、建立物理模型，并運用適當的方法解釋問題[ 5 ]。在課堂教學中，教師通過引導學生對生活中物理模型的建構，將實際問題中的對象和過程轉換成物理模型，有利于學生發現生活中的各類物理原型，加強學生對客觀事物本質屬性、內在規律及相互關系的認識，使學生的科學思維能力得到鍛煉，解決學生因在頭腦中勾勒不出與問題相對應的物理模型而產生的困境，進而增強他們運用物理知識解決實際問題的能力。

師：做圓周運動的物體需要向心力來改變速度的方向，是什么力提供的向心力？你能在生活中的圓周運動實例里分析出物體向心力的來源嗎？

教師根據學生列舉的生活中圓周運動的物理原型，引導學生利用模型建構的方法： 先確定物體做圓周運動的軌道平面，以及圓心、半徑等，再對研究對象進行受力分析，建立物理模型，確定向心力的來源（如表2所示）。

生A：不是，向心力是一種效果力，任何性質的力都可以充當向心力。

生B：向心力可以是某由種性質的一個力提供，也可以由某個力的分力提供，還可以是幾個不同性質的力沿著半徑指向圓心的合外力提供。

師：清楚向心力的來源之后，請同學們試著解釋一下，為什么在鏈球比賽中，鏈球會先作圓周運動，最后又飛出了？

生：鏈球做圓周運動是因為鏈球自身的重力與運動員對它的拉力組成的合力，提供了其作圓周運動的向心力;當運動員松手后鏈球受到的拉力消失，只受豎直向下的重力作用，故鏈球會飛出去并且落到地面上。

2.4? 回歸生活實際彰顯科學態度與責任

科學態度與責任是指在理解科學·技術·社會·環境（STSE）的關系基礎上形成對科學和技術應有的正確態度以及責任心[ 6 ]。考慮到學生對“向心力”的概念和來源有了一定的認識之后，在課堂教學中，教師可以再次引用生活實例，介紹生活中火車轉彎脫軌和汽車高速轉彎事故，引導學生運用所學知識分析事故發生原因，即當質量過大（超載現象）或速度過大（超速現象）時，合外力便不足以提供向心力，在彎道就易發生事故，超載和超速都是駕駛中常見的隱患。教師也在此基礎上，教育學生要珍愛生命并能夠主動向家長宣傳安全行車的知識。

結束語

物理核心素養理念下的生活化教學，要求教師充分利用學生的已有經驗，通過啟發學生在對各種生活現象的辨析中，培養學生的物理觀念;在基于生活實例的物理模型建構中，鍛煉學生的科學思維;在科學探究的過程中，養成嚴謹、實事求是的科學態度。本節課以學生常見的生活實例作為課堂情境導入，激發學生的探究欲望，引導學生思考物體為什么會做圓周運動;再利用生活中常見的小物件組織學生進行實驗探究，讓學生在合作探究中親自體驗物體作圓周運動的原因，避免了教師直接將“向心力”這一抽象的物理概念直接灌輸給學生的被動做法;緊接著利用模型建構的方式對生活實例進行分析，讓學生自主探究向心力的來源，有效地將生活實例和生活資源融入到了課堂教學之中，充分地調動了學生的學習興趣，讓學生真正地走進生活、融入社會，感覺學有所用。同時整個設計引出以“向心力”概念和來源為明線， 以生活中的安全行駛問題為隱線，有意識的向學生滲透尊重自然、尊重生命的科學責任感，使物理課堂真正成為培養學生物理核心素養的良好平臺。

參考文獻：

[1]吳曉婷.高中化學生活化教學現狀調查研究[D].開封，河南大學，2018.

[2]張新華.教學設計視角：關注學生的物理核心素養[J].物理教學，2016，38（5）：7-10，15.

[3]姚彬.高中物理概念的“五特征”和“三類型”[J].物理教學探討，2019，37（4）：12-14.

[4]丁紅，周新雅，周行，等.“一標多本”并不是等于“各版教材”各說各話[J].中學物理教學參考，2019，48（Z1）：31-36.

[5]林欽，陳峰，宋靜.關于核心素養導向的中學物理教學的思考[J].課程·教材·教法，2015（12）：90-95.

[6]葉海娟，褚云杰.基于核心素養的物理教學設計——以“生活中的圓周運動”為例[J].物理通報，2018（12）：85-89.