高中課堂提升“物理觀念”和“科學思維”

蘇劍衡

摘要：本文依據《物理課程標準》，設計了高中物理“超重和失重”一課，在順德倫教中學“共生課堂”模式下，如何改變學生的學習方式，培養學生從生活現象形成物理觀念，用物理理論來解釋生活現象，從而提升物理觀念、科學思維等核心素養。

關鍵詞：超重；失重；實驗；物理觀念；科學思維

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2020）06-0164

2014年，中華人民共和國教育部頒布《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》。意見中明確指出：積極發展學生的核心素養是育人的重要目標，是推進課程改革深化發展的關鍵環節。學科核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。物理學科核心素養主要包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面。其中，“物理觀念”是從物理學視角形成的關于物質、運動與相互作用、能量等的基本認識；是物理概念和規律等在頭腦中的提煉與升華；是從物理學視角解釋自然現象和解決實際問題的基礎。“科學思維”是從物理學視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識方式；是基于經驗事實建構物理模型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等方法在科學領域的具體應用；是基于事實證據和科學推理對不同觀點和結論提出質疑和批判，進行檢驗和修正，進而提出創造性見解的能力與品格。

順德區倫教中學“共生課堂模式”就是以遵循教學規律，體現學生主體性原則，體現教師主導性，注重知識的生成性和知識網絡的建構，聚焦學生思維能力的培養，尊重學生并激勵學生自主學習，促進學生思考，積極實施合作式和探究式教學，最終達到提升學生學科素養的目的。本文以粵教版必修1《超重和失重》為例，闡述在此模式下如何提高學生的“物理觀念”和“科學思維”。

一、基于學生的生活體驗，設計實驗任務，構建核心物理概念

大部分家庭中都會有體重計，站在體重計上測體重是常見的小事。

任務1：同學們站在體重計上，分別做下蹲和起立動作，注意觀察體重計的讀數情況。

思考回答問題：我們在下蹲或起立時，體重計的示數有時候變大了，有時候示數變小了，為什么會發生這種現象，是人的重力改變了嗎？為什么體重計示數會發生改變？

任務2：觀察自由下落的漏水的瓶子在下落過程中出現的現象。

著名教育家陶行知先生說過：“生活即教育”，即生活就是教育，哪里有生活，教育也將緊緊相隨。物理是一門以觀察和實驗為基礎的科學，來源于自然和生活中的物理知識比比皆是。所謂“處處留心皆學問”更是完美地形容了物理與生活的關系，多多觀察生活，處處留心，一方面注意從日常生活、自然現象發現與物理學有關的問題并對其提出合理猜想，另一方面在遇到實際問題時，能利用已學的物理知識快速準確地找到解決問題的切入點和關鍵點，將會對物理觀念的培養奠定堅實的基礎。

二、創造能參與的電梯探究實驗，引導學生提煉出物理規律

升降電梯里，上升下降過程都會出現超重和失重現象，任務3：分小組帶一體重計進入升降電梯里，一名同學站在體重計上，另外同學負責觀察和記錄體重計讀數變化，讓電梯從1樓都5樓，再返回。把觀察到的實驗情況，填寫下表，并小組討論總結發生超重和失重的條件。

實驗是高中物理教學的重要內容，在課堂上占有舉足輕重的地位。然而，在傳統教學中，實驗教學偏向形式化，大多按照“教師演示—學生觀摩”的模式，忽視學生主體地位，教學流于形式，無法滿足學生發展需求。對此，就要鼓勵學生參與實驗探究，在實踐操作的過程中發散思維，提升實驗探究能力。

三、分解探究任務，搭建學生學習階梯，理解超重和失重的本質

學生在前面已經學習了牛頓三大定律，但學生還沒有養成運用牛頓運動定律來解釋現象的習慣和能力，而超重和失重是牛頓第二、第三定律的應用。所以，這里把一個推導超重和失重本質的任務分解為三個小任務，搭建學習階梯，由淺入深，讓學生順利向上探索本質。

任務4：為什么人站上體重計后，會有示數？

任務5：日常生活中，體重計測量人的重力的原理？根據牛頓第二、三定律寫出推導過程。

任務6：為什么會出現超重（失重）現象？請大家就以下兩種情況，分別推導出人對體重計的壓力N′的表達式。（小組互相討論交流）

任務7：若電梯以加速度g勻加速下降，人對體重計的壓力又會怎樣呢？（理論拓展）

完全失重現象：

這是本節課的難點，從現象到規律再上升理解，教師的任務應該是根據教學目標，為學生創設合適的問題情境，層層遞進設計問題討論，指導學生進行分組合作，組織學生交流討論成果，通過問題的解決提升學生的探究和交流能力，形成對不同觀點和結論提出質疑和批判的習慣，并樹立學生嚴謹的科學態度和科學精神，提高學生的科學思維。

四、學以致用，核心概念的應用，樹立科學服務生活的思想

任務8：請大家用剛學到的超重和失重原理，解釋本節課開始時同學們做的兩個實驗現象。并討論我們身邊還有哪些超重失重現象？讓物理走向生活，利用所學知識分析和解決生活中的實際問題，加深學生對核心概念的理解和應用，而且與課前導入呼應，使本節課首尾相關。讓學生知道學習物理學科的價值所在。

五、課后教學反思

本節課通過課前生活實驗導入，讓學生養成留意生活現象的“物理觀念”，課中到電梯里動手實驗，培養“實驗探究”能力，小組討論超重失重的本質，并展示、點評、質疑，提升“科學思維”素養，以盡可能地在物理課堂中提高學生的物理核心素養。

參考文獻：

[1]教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2017：2.

[2]徐洋.核心素養條件下的高中物理教學策略研究[D].陜西：陜西理工大學，2018：6.（作者單位：廣東省佛山市順德倫教中學528300）