構建“數字化”知識體系促進學生核心素養的發展
——以《勻變速直線運動的研究》為例

劉杭州，宋書婷

1.烏魯木齊市實驗學校，烏魯木齊 830026

2.烏魯木齊市第十五中學，烏魯木齊830000

物理知識有其特有的規律及內在聯系，構建“數字化”知識體系不僅可以幫助教師合理安排教學進度及內容，還可以輔助學生迅速進入“物理環境”形成物理學習的思維模式。

1 勻變速直線運動的“數字化”知識體系

《勻變速直線運動的研究》一章的基本知識體系可描述為“543210”的“數字化”知識體系，以勻變速直線運動的圖像為主線，以各物理量間的函數關系和圖像關系為載體，建構“數字化”知識體系。其中，“5”指五類常見圖像，“4”指四大核心公式，“3”指三個重要推論，“2”指兩種常見問題，“1”指一個必考實驗，“0”指 v0=0的勻加速直線運動的六個常用比例關系。

1.1 五類常見圖像

表1 《勻變速直線運動的研究》一章的常見圖像

解決圖像問題常用的方法為 “一看坐標軸，二看趨勢，三看斜率，四看面積，五看截距，六看特殊值”。

1.2 四大核心公式

1.3 三個重要推論

推論3：逐差相等公式：相鄰相等時間間隔T內位移之差是一個常量，即Δx=aT2。該推論在整個體系將要完整時介紹，重點應用于快速判定質點的運動性質、題中具有明顯相鄰相等時間的問題以及實驗中計算加速度。

1.4 兩種常見問題

常見問題1：“剎車問題”，即汽車、火車、飛機等交通工具減速問題。處理的主要步驟為：第一步，計算剎車時間（減速到0的時間）：t剎=（取a 絕對值）。 第二步，判斷時間關系：若 t剎＞t，則用核心公式v=v0+at和直接計算；若t剎≤t，則末速度v=0，位移可用三個方法計算（逆向思維），（平均速度法）（三式）。應用二式容易出錯，應當舍棄。值得注意的是若質點有明顯停止運動的條件時，越過計算剎車時間，直接用三式更為快捷。

1.5 一個必考實驗

1.6 v0=0的勻加速直線運動的六個常用比例關系

可分為等分時間和等分位移兩種情況。

等分時間：（1）速度與時間成正比，即 v1∶v2∶v3…=1∶2∶3…；（2）位移與時間的平方成正比，即 x1∶x2∶x3…=12∶22∶32…；（3）相鄰相等時間內的位移成奇數比，即 xⅠ∶xⅡ∶xⅢ…=1∶3∶5…

2 構建“數字化”知識體系的方法

“數字化”知識體系源于教師的教學實踐和研究，以核心概念和重要物理規律為主要設計對象，按照“數字化”的模式將知識分類，從而形成體系。在構建過程中不必拘泥于特定的數字順序，更不必面面俱到將所有知識強行加入體系。如在構建勻變速直線運動體系時，可暫不考慮雙向可逆問題和追及相遇問題。構建時應以該類問題的核心概念、核心公式或核心問題為主線，著眼于學生自身學習水平及能力、基本知識和常見問題，從便于學生記憶形成良好的物理觀念的角度出發，為學生能真實解決實際問題服務[2]。如文中設計的“兩種常見問題”是高頻問題，學會使用后容易激發學生的學習興趣。設計過程中應適當加入幾個小結論或二級結論，為學生解決問題提供更快捷的方式，增強學生的總結研究能力，讓學生自己總結規律、尋找規律的內涵。提升學生的科學素養是為了學生能解決實際問題，構建良好的知識體系可以讓學生形成正確的物理觀念，總結規律、探究規律，發展學生的物理思維，物理教師會用其特有的智慧促進學生的發展。