基于核心素養(yǎng)的物理教學(xué)設(shè)計(jì)探討
——以“平拋運(yùn)動(dòng)”為例

(江蘇省淮陰中學(xué)，江蘇 淮安 223002)

1 引言

高中物理課程在義務(wù)教育的基礎(chǔ)上，幫助學(xué)生從物理學(xué)的視角認(rèn)識(shí)自然，理解自然，建構(gòu)關(guān)于自然界的物理圖景；引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，體會(huì)科學(xué)研究方法，養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力；引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)以及科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境(STSE)的關(guān)系，形成科學(xué)的世界觀和正確的價(jià)值觀，為做有社會(huì)責(zé)任感的公民奠定基礎(chǔ)。

圍繞物理學(xué)科核心素養(yǎng)，為了讓學(xué)生更好地體驗(yàn)科學(xué)探究過程，發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力，形成良好的思維品質(zhì)，教師應(yīng)適時(shí)適度地參與到學(xué)生的探究活動(dòng)中去，淡化教師的教，注重學(xué)生對(duì)知識(shí)的自主學(xué)習(xí)與構(gòu)建，強(qiáng)化小組學(xué)習(xí)與交流，淡化機(jī)械訓(xùn)練，摒棄灌輸式教學(xué)，在師生互動(dòng)互助中達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

著名的教學(xué)專家馬杰認(rèn)為教學(xué)主要回答三個(gè)問題:(1) 你想到哪里去——確立目標(biāo)；(2) 你怎樣到那里——導(dǎo)向目標(biāo)；(3) 你是否到達(dá)那里——評(píng)價(jià)目標(biāo)。換句話說，目標(biāo)(任務(wù))、策略(活動(dòng)、方法、媒體)要與評(píng)估相匹配。

2 平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 學(xué)習(xí)目標(biāo)

(1) 通過生活實(shí)例，認(rèn)識(shí)拋體運(yùn)動(dòng)；

(2) 通過實(shí)驗(yàn)，探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律；

(3) 會(huì)用運(yùn)動(dòng)合成與分解的方法分析平拋運(yùn)動(dòng)；

(4) 能分析生產(chǎn)生活中的拋體運(yùn)動(dòng)。

2.2 教學(xué)重點(diǎn)

(1) 平拋運(yùn)動(dòng)模型的建構(gòu)；

(2) 平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的得出。

3 教學(xué)過程

3.1 展示情境，感知體驗(yàn)

活動(dòng)一：展示情境，引入課題

教師展示廬山瀑布微視頻、圖片。學(xué)生直呼：美、壯觀、飛流直下三千尺……

教師提問：真的是“直”下三千尺嗎？運(yùn)動(dòng)軌跡是“直”的嗎？生活中還有哪些類似的運(yùn)動(dòng)呢？學(xué)生舉例回答。

師生合作，向多個(gè)方向拋射籃球……

設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)生活情境，緊扣名句“飛流直下三千尺”中的關(guān)鍵字“直”，說文解字，引入課題，引發(fā)懸念，激發(fā)學(xué)生的求知欲。通過生活中的多種拋體運(yùn)動(dòng)，讓學(xué)生對(duì)拋體運(yùn)動(dòng)有更多的感性認(rèn)識(shí)。

活動(dòng)二：分組實(shí)驗(yàn)，建構(gòu)模型

學(xué)生分小組實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)備的器材為：粉筆頭、紙團(tuán)、紙片、紙杯、泡沫塊等，多方向、多次拋射物體。

小組匯報(bào)：不同物體在空中的運(yùn)動(dòng)，會(huì)受重力、阻力和初速度的影響，比較復(fù)雜。如粉筆頭在運(yùn)動(dòng)中所受阻力為次要因素，可以認(rèn)為僅受重力作用，研究起來比較簡(jiǎn)單。

設(shè)計(jì)意圖：(1) 抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，建構(gòu)物理模型；(2) 得出平拋運(yùn)動(dòng)的定義：將物體以一定的初速度沿水平方向拋出，且只在重力作用下所做的運(yùn)動(dòng)。

3.2 實(shí)驗(yàn)探究，建構(gòu)模型

活動(dòng)三：美景再現(xiàn)，科學(xué)猜想

(1) 教師提問：能否把“飛流直下三千尺”這樣的美景再現(xiàn)到我們的教室呢？

(2) 引導(dǎo)三部曲：旋下礦泉水瓶蓋，在瓶的下部刺孔，動(dòng)靜結(jié)合，觀察現(xiàn)象。

(3) 提醒學(xué)生：觀察水柱“落點(diǎn)”和“拋出點(diǎn)”之間距離，并猜想與哪些因素有關(guān)？

學(xué)生利用器材，進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，小組匯報(bào)。

(1) 飲料瓶高度確定，觀察到“曲線運(yùn)動(dòng)”；

(2) 飲料瓶高度上移，觀察到“射程更遠(yuǎn)”；

(3) 飲料瓶高度固定，觀察隨著水的不斷流出，觀察到“射程越來越近”等。

師：水柱“落點(diǎn)”和“拋出點(diǎn)”之間距離與哪些因素有關(guān)？

生：高度、速度、壓強(qiáng)等。

設(shè)計(jì)意圖：呼應(yīng)美景名句，分組實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生近距離觀察現(xiàn)象；動(dòng)靜結(jié)合，進(jìn)行科學(xué)猜想，為后續(xù)定量研究提供感性認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)。

3.3 實(shí)驗(yàn)觀察，深度探究

活動(dòng)四：優(yōu)化方案，媒體輔助

教師提供平拋運(yùn)動(dòng)探究?jī)x器(只能探究水平方向的運(yùn)動(dòng))，請(qǐng)全體同學(xué)優(yōu)化方案。學(xué)生分組討論后，進(jìn)行方案優(yōu)化，改進(jìn)儀器，進(jìn)一步探究豎直方向的運(yùn)動(dòng)情況。

教師提供優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)器材，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察，由于運(yùn)動(dòng)時(shí)間極短，建議學(xué)生利用視頻進(jìn)行一幀一幀“慢放”觀察，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)并匯報(bào)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

教師展示自拍的實(shí)驗(yàn)視頻，用“慢動(dòng)作”播放，有圖、有影、有真相。

設(shè)計(jì)意圖：(1) 在已有器材的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，一方面學(xué)生容易想到方案，符合維果斯基的“最近發(fā)展區(qū)理論”，發(fā)揮了學(xué)生的主動(dòng)性，另一方面培養(yǎng)了學(xué)生的質(zhì)疑創(chuàng)新能力。(2) 利用視頻進(jìn)行一幀一幀慢放觀察，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)代科技的能力，彰顯技術(shù)進(jìn)步對(duì)生活及科學(xué)研究的影響。(3) 在真實(shí)實(shí)驗(yàn)中得到真知，提升了學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。

活動(dòng)五：理論研究，深度探究

教師在實(shí)驗(yàn)觀察、總結(jié)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生思考現(xiàn)象背后的規(guī)律。學(xué)生運(yùn)用合成與分解的思路，進(jìn)行完善，師生合作，得出規(guī)律(如表1)。

表1 平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律

學(xué)生通過對(duì)表1的分析得出了速度偏轉(zhuǎn)角和位移偏轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系、軌跡方程。

教師投影人教版必修2本節(jié)的“問題與練習(xí)”第2題，要求學(xué)生通過對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的研究，求出物體平拋運(yùn)動(dòng)的初速度，并能利用此知識(shí)解決生產(chǎn)、生活中的具體問題，學(xué)生思考、研討和展示。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生從運(yùn)動(dòng)的合成與分解的角度，以及“初速度+受力”決定運(yùn)動(dòng)情況，幫助學(xué)生建立物理觀念，培養(yǎng)學(xué)生的總結(jié)歸納能力，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度，提升核心素養(yǎng)。

3.4 歷史回顧，走近大師

活動(dòng)六：介紹伽利略的研究

(1) 伽利略是意大利物理學(xué)家、近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)的先驅(qū)者。

(2) 他定義了勻速運(yùn)動(dòng)，對(duì)自由落體、拋體運(yùn)動(dòng)等進(jìn)行了深入研究。

(3) 伽利略在《關(guān)于兩門新科學(xué)的對(duì)話》中寫道：除了原有的均勻而永恒的運(yùn)動(dòng)以外,還會(huì)由于它自身的重量而獲得一種向下的傾向,于是，這就是我稱之為拋射運(yùn)動(dòng)，它的總運(yùn)動(dòng)是兩種運(yùn)動(dòng)的合成:一種是均勻而水平的運(yùn)動(dòng),而另一種是豎直而自然加速的運(yùn)動(dòng)。

設(shè)計(jì)意圖：感受大師魅力，激發(fā)求知欲望。

3.5 課堂小結(jié)，我的收獲

師生合作、總結(jié)：(1) 飛流直下三千尺的“直”實(shí)際是“曲”，但可以進(jìn)行“化曲為直”處理；(2) 運(yùn)動(dòng)的描述需要首先建立參考系、坐標(biāo)系；(3) 受力觀：力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因；(4) 運(yùn)動(dòng)觀：“初速度+受力”決定運(yùn)動(dòng)情況；(5) 物理建模：抓住主要因素，忽略次要因素；(6) 物理“溫度”：感受大師的睿智。

設(shè)計(jì)意圖：凝練課堂，首尾呼應(yīng)，加深理解。