優化課堂教學 培養核心素養

【摘 要】本文以“自由落體運動”的教學為例，以發展學生的物理核心素養為出發點，探討如何在教學各個環節落實對學生物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任等的培養，落實立德樹人的根本任務。

【關鍵詞】物理核心素養;教學設計;自由落體運動

【中圖分類號】G633.7? 【文獻標識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2021）22-0072-02

2019年6月23日，中共中央國務院《關于深化教育教學改革全面提高義務教育質量的意見》指出，要堅持立德樹人，著力培養擔當民族復興大任的時代新人。還強調要強化課堂主陣地作用，切實提高課堂教學質量，其中包括優化教學方式[1]。

《普通高中物理課程標準（2017年版）》中對學科核心素養的界定為：“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理念、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。要想更好地落實“立德樹人”的根本任務，就要做好物理課堂教學的優化轉型。由“以知識為線索”轉為以物理“核心素養為導向”來開展教學，將物理核心素養的四個方面，自始至終貫穿在教學活動中，使物理教學過程成為學生核心素養的形成過程。本文以“自由落體運動”教學為例，探究如何優化教學過程，落實核心素養的培養工作。

1? ?使學生形成正確的物理觀念

“物理觀念”包括物質觀念、運動與相互作用觀念、能量觀念等。“自由落體運動”教學設計如下：

環節一：由生活經驗引出落體問題

教師演示實驗：光盤比紙重，教師將光盤和紙水平放置，從同一高度，同時釋放，光盤先落地。（符合學生的預想）

學生回顧生活現象：蘋果和樹葉從同一高度同時下落，蘋果先落地。

學生設計實驗方案探究：“是不是重的物體一定比輕的物體下落得快？”

方案一：光盤和團起的紙下落情況比較。

方案二：兩張一樣的紙，一張水平釋放，一張豎直釋放，比較下落情況。

環節二：引導學生分析伽利略邏輯推理

教師創設問題情境：假設“重的物體下落得快”是正確的話，把光盤和紙連在一起，請學生思考“整體下落的快慢程度與原來光盤單獨下落情況進行比較，會怎樣”。

學生甲：下落過程中，紙會拖后腿，那么光盤和紙下落的速度比只有光盤下落時要慢。

學生乙：光盤和紙合起來，比光盤還要重，因此下落更快。

教師點評：同一假設下，得到兩個相互矛盾的結果。這就是伽利略從邏輯推理的角度對亞里士多德的觀點提出的質疑，說明重的物體下落不一定快。

環節三：實驗驗證得結論

學生猜想：空氣阻力是物體下落快慢的影響因素。

驗證猜想：

視頻1：“加油向未來”欄目中真空管內釋放羽毛與重球的實驗視頻。

演示實驗：牛頓管實驗，對比空氣和真空兩種情況，羽毛和鐵片的下落情況。

視頻2：阿波羅號宇航員在月球上做的落體實驗。

師生總結：物體只在重力作用下從靜止開始的運動叫做自由落體運動。

設計意圖：把邏輯推理與實驗相結合，得出自由落體運動的特點并建立相關物理觀念。

2? ?提升學生科學思維能力

科學思維是人們對客觀事物進行分析、推理，從而概括、總結出事物的本質及內在規律的思維。

2.1? 構建物理模型的能力

如果在有空氣的空間里，空氣阻力的影響很小，物體的下落也可以看做自由落體運動。如金屬片的下落可以看做自由落體運動，羽毛就不行。在教學中，教師要向學生滲透物理研究需抓主要矛盾，忽略次要矛盾這一重要思想。

2.2? 融合傳統與現代技術手段

步驟一：學生分組完成教科書上的實驗，研究自由落體運動是否為勻加速直線運動，測量相關數據并動手繪畫v-t圖像。

步驟二：教師用計算機Excel表格做數據處理，得到v-t圖像成一條傾斜的直線，與學生手繪的v-t圖像做對比，相互驗證，得出斜率是9.84。即當地重力加速度為9.84 m/s2（如圖1）。

步驟三：教師使用手機中的“加速度傳感器”軟件，讓手機做自由落體運動（將手機水平放置舉過頭頂由靜止釋放，掉到提前準備好的、平鋪在桌面上的厚海綿上，以防止手機摔壞），估測出當地重力加速度為9.84 m/s2（如圖2），與前面測得的數值作對比，幾乎相等，達到了相互驗證的效果。再拿住手機，讓手機沿其他方向運動，觀察“加速度傳感器”圖像的變化。

設計意圖：每個步驟環環相扣，讓學生通過教學過程感受先進的科學技術，加強學生對加速度大小的感性認識;同時使用常用的工具做物理實驗，加強學生聯系實際的意識，培養學生的科學思維。

2.3? 設置開放性問題

思考：為什么地球表面不同地方的重力加速度大小一般不同？

要求學生課后查閱資料，了解相關內容，將知識由課上延伸到課下。

3? ?科學探究的設計

科學探究是探究者通過自身主動參與，發現、解決問題的過程。科學探究應該體現在整個學習過程中。本節課在科學探究方面的環節如下：

實驗探究1：物體的質量是影響下落快慢的因素嗎？

猜想：空氣阻力是物體下落快慢的影響因素。

實驗探究2：用真空管做實驗，播放宇航員在月球做實驗的視頻。

猜想與假設：自由落體運動是勻變速直線運動。

實驗探究3：學生分組完成教材上的實驗，并進行數據處理，分析、總結規律。

在每一個環節的講解中，教師都要以問題為導向，向學生滲透科學探究的意識，培養其邏輯思維能力。

4? ?態度與責任的滲透

在科學研究中，嚴謹認真、實事求是、持之以恒的科學態度非常重要。如伽利略采用邏輯推理的方式推翻了亞里士多德的觀點，既是批判精神的彰顯，同時也是實事求是精神的體現。在研究自由落體運動性質的實驗過程中，實驗數據的采集和處理也是培養學生嚴謹認真、實事求是態度的過程。

5? ?加強學生實踐意識的培養

在學以致用環節，創設如下情境，天津科技館（如圖3）不包括球形建筑大約有5層樓高，一個蘋果從樓頂做自由落體運動，問：①下落的時間？②落地的速度是多少？與汽車60 km/h行駛速度比較，哪個大？

設計意圖：將物理知識與生活實際相結合，有利于增強學生對物理學科的親切感，培養其運用物理知識解決實際問題的能力。同時，通過體會落地速度的大小，教育學生不要高空拋物，增強學生的安全意識。

物理核心素養的四個方面并不是孤立存在的，而是相互聯系、相互融合。筆者希望通過以“自由落體運動”的教學設計為例，在創設情境、問題引領、實驗探究、融合現代科技等方面進行創新，以促進學生物理學科核心素養的發展。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準[S].北京：人民教育出版社，2017.

【作者簡介】

潘明月（1981～），女，滿族，河北承德人，本科，中教一級。研究方向：高中物理教學。