基于物理核心素養(yǎng)的課堂設(shè)計(jì)

汪良俊 李衛(wèi)東

摘?要：新課標(biāo)要求將核心素養(yǎng)融入課堂教學(xué)。在伽利略對(duì)自由落體的研究課堂教學(xué)中，通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境，融入物理歷史，重演物理學(xué)家探究過(guò)程，采用層層推進(jìn)的方式，將核心素養(yǎng)落實(shí)到具體課堂實(shí)踐中，使學(xué)生直觀感受到科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);課堂教學(xué);物理史;教學(xué)設(shè)計(jì)

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

新課標(biāo)中指出：學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，新的物理課堂應(yīng)該基于核心素養(yǎng)來(lái)設(shè)置教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)任務(wù)，設(shè)計(jì)具有吸引力、引導(dǎo)性、啟發(fā)性、探究性的課堂流程，要摒棄傳統(tǒng)課堂照本宣科的做法，使學(xué)生能夠逐步形成核心素養(yǎng)所要求的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。

在對(duì)“伽利略對(duì)自由落體的研究”課堂教學(xué)設(shè)計(jì)中，結(jié)合此課程特有的歷史性，以物理學(xué)科核心素養(yǎng)為最終目標(biāo)，按照情景引入、探究方法、具體實(shí)踐、歸納總結(jié)的教學(xué)線索，以學(xué)生的一系列思考與活動(dòng)為課堂主體，使學(xué)生直觀的觸碰到物理學(xué)科核心素養(yǎng)。可將課堂流程劃分為6個(gè)任務(wù)分部實(shí)施，每個(gè)任務(wù)具有各自的教學(xué)目標(biāo)，以學(xué)生活動(dòng)為主體，通過(guò)師生互動(dòng)進(jìn)行串聯(lián)。通過(guò)先前物理知識(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)掌握了自由落體運(yùn)動(dòng)的概念和規(guī)律，并且已經(jīng)具備了一定的邏輯推理能力和實(shí)驗(yàn)探究能力，但學(xué)生的認(rèn)知水平較低，解決問(wèn)題容易受到主觀意識(shí)的影響。

1?設(shè)置情景，引入課堂

教師設(shè)計(jì)問(wèn)題及教學(xué)目標(biāo)如表1。

教師先組織兩名學(xué)生扮演亞里士多德和伽利略，在課堂上上演話劇“穿越時(shí)空的對(duì)話”，分別闡述觀點(diǎn)。在話劇表演結(jié)束后，學(xué)生被新奇的引入方式所吸引，教師讓學(xué)生進(jìn)行分組討論，選出自己支持的觀點(diǎn)。隨后教師在黑板上以圖畫(huà)的形式展示伽利略的質(zhì)疑及其邏輯推導(dǎo)，指導(dǎo)學(xué)生得出正確的結(jié)論。

教師利用小球展示自由落體運(yùn)動(dòng)，采用講授法的方式向?qū)W生介紹伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的猜想：自然界的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是簡(jiǎn)單的，物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的變化是均勻的，即v∝t。

2?探究驗(yàn)證伽利略猜想的方法

教師設(shè)計(jì)問(wèn)題及教學(xué)目標(biāo)如表2。

教師將學(xué)生分組進(jìn)行討論，思考如何測(cè)量做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)物體的速度。學(xué)生根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，得出可以利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)測(cè)量。學(xué)生進(jìn)行分組討論，教師進(jìn)行整合，證實(shí)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器確實(shí)可行。隨后教師設(shè)置限制條件，要求學(xué)生在伽利略的時(shí)代背景下進(jìn)行驗(yàn)證，并繼續(xù)分組討論。在學(xué)生遭遇困難后，教師引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)換思維，間接測(cè)量位移s，并進(jìn)行邏輯推導(dǎo)驗(yàn)證其可行性，得出s∝t2。

3?探究準(zhǔn)確測(cè)量時(shí)間的方法

教師設(shè)計(jì)問(wèn)題及教學(xué)目標(biāo)如表3。

在學(xué)生進(jìn)行多次重復(fù)之后，發(fā)現(xiàn)由于自由落體運(yùn)動(dòng)用時(shí)太短，時(shí)間測(cè)量會(huì)出現(xiàn)較大誤差。教師引導(dǎo)學(xué)生再次進(jìn)行分組討論，探究解決方案。學(xué)生提出可以增大釋放小球的高度，以增加運(yùn)動(dòng)時(shí)間，方便準(zhǔn)確測(cè)量。教師指出在伽利略的時(shí)代，并沒(méi)有秒表這樣的測(cè)時(shí)器材，并引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生活實(shí)際，提出“沖淡重力”概念，引出“沖淡重力”斜面實(shí)驗(yàn)。學(xué)生分組討論實(shí)驗(yàn)方案，隨后師生討論，得出最佳實(shí)驗(yàn)方案。教師給出圖1，提問(wèn)學(xué)生斜面實(shí)驗(yàn)與自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律有什么關(guān)系？并由此引導(dǎo)出給出伽利略合理外推的思想，當(dāng)把斜面傾角逐漸增大到90°時(shí)，小球下落仍然是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，而此時(shí)小球做的正是自由落體運(yùn)動(dòng)，由此得到自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并提出問(wèn)題，讓學(xué)生進(jìn)行討論分析，促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的形成。

4?實(shí)驗(yàn)并總結(jié)

教師設(shè)計(jì)問(wèn)題及教學(xué)目標(biāo)如表4。

為完成上述實(shí)驗(yàn)方案，采用自制教具，如圖2。通過(guò)單片機(jī)技術(shù)，使得每隔一秒，斜面上小球所處位置的小燈會(huì)自動(dòng)亮起;可以通過(guò)左側(cè)豎直桿調(diào)節(jié)斜面傾角。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄不同單位時(shí)間下的位移s，并按照之前方案，對(duì)不同小球和不同斜面傾角重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。教師帶領(lǐng)學(xué)生回顧伽利略的整個(gè)研究過(guò)程，對(duì)探究步驟進(jìn)行歸納總結(jié)。

5?課外探究

教師設(shè)計(jì)問(wèn)題及教學(xué)目標(biāo)如表5。

在對(duì)探究方法和探究過(guò)程進(jìn)行總結(jié)之后，教師提出課外探究任務(wù)，將學(xué)生分為兩部分，對(duì)不同的問(wèn)題進(jìn)行課外探究，要求學(xué)生結(jié)合課堂經(jīng)驗(yàn)，按照觀察提問(wèn)—猜想假設(shè)—設(shè)計(jì)方案—進(jìn)行實(shí)驗(yàn)—收集證據(jù)—解釋總結(jié)的科學(xué)探究方法進(jìn)行科學(xué)探究，嘗試自主完成研究報(bào)告。

6?教學(xué)反思

本節(jié)課堂設(shè)計(jì)充分利用教學(xué)內(nèi)容蘊(yùn)含的歷史性，以話劇這樣新奇的方式引入課堂，隨后引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)過(guò)觀察、猜想假設(shè)、邏輯推理、探究創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)論證等步驟，重走伽利略的探究歷程，不僅拉近學(xué)生與歷史上偉大物理學(xué)家的距離，提高學(xué)生對(duì)物理的興趣，而且在探究過(guò)程中也充滿著科學(xué)思維、科學(xué)探究的方法，同時(shí)也能使學(xué)生直觀感受到物理學(xué)科所需要的科學(xué)態(tài)度及責(zé)任。學(xué)生經(jīng)過(guò)本節(jié)課堂，學(xué)科核心素養(yǎng)得到發(fā)展，學(xué)習(xí)興趣得到激發(fā)，信心也得到增長(zhǎng)。

教師也從中獲得經(jīng)驗(yàn)，可利用物理學(xué)深厚歷史中的傳奇性、科學(xué)性，令學(xué)生眼前一亮，抓住課堂教學(xué)中涉及物理歷史的機(jī)會(huì)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率，以達(dá)到更好的教學(xué)效果，更好地培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)。這種教學(xué)方式對(duì)教師也有啟發(fā)作用。通過(guò)在課堂中融入物理學(xué)史的教學(xué)方式，對(duì)教學(xué)效果起到了積極的影響，教師在今后的教育教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)該更加重視和更好利用。

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