淺析新課標(biāo)下高中物理習(xí)題教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)

黃小燕

【摘要】結(jié)合高中新課標(biāo)新教材物理必修一《相互作用力》這一章習(xí)題課的教學(xué)實(shí)踐，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析和推理，提高學(xué)生解決綜合性物理問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】物理習(xí)題教學(xué);相互作用力;核心素養(yǎng)

高中物理課程是自然科學(xué)領(lǐng)域的一門基礎(chǔ)課程，新課標(biāo)旨在落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，進(jìn)一步提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)，促進(jìn)人類科學(xué)事業(yè)的傳承與社會(huì)的發(fā)展。筆者通過(guò)對(duì)2019年人教版新教材物理必修一第三章《相互作用力》的習(xí)題課進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，淺談如何引導(dǎo)學(xué)生對(duì)綜合性物理問(wèn)題進(jìn)行分析和推理，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，體會(huì)科學(xué)研究方法，養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。在習(xí)題教學(xué)中，如何培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，分為以下幾個(gè)方面。

一、引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理問(wèn)題要有物理觀念

高一學(xué)生普遍認(rèn)為，物理比較抽象難學(xué)。如，由于對(duì)物體受力分析不夠熟練，在一個(gè)物體受到多個(gè)力的情況下，作出受力圖后又不懂得用什么方法分析，沒能理清解題思路。筆者在習(xí)題課教學(xué)中就告訴學(xué)生，對(duì)物理問(wèn)題要有物理觀念。“物理觀念”是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量等的基本認(rèn)識(shí);是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉與升華;是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題的基礎(chǔ)。高中物理課程要求促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成，首先就要培養(yǎng)學(xué)生形成物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念、能量觀念等。筆者在講練習(xí)題前會(huì)通過(guò)復(fù)習(xí)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)來(lái)作好鋪墊，例如，《相互作用力》這一章有關(guān)重力、彈力和摩擦力的大小和方向，共點(diǎn)力平衡狀態(tài)、平衡條件等。因此，筆者先讓學(xué)生熟記這些物理觀念，然后再運(yùn)用物理知識(shí)解決問(wèn)題，從而為習(xí)題類型分析及講評(píng)作鋪墊。

二、從解題方法中發(fā)展學(xué)生的“科學(xué)思維”

“科學(xué)思維”是從物理學(xué)視角對(duì)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)方式;是分析綜合、推理論證等方法在科學(xué)領(lǐng)域的具體運(yùn)用。為促進(jìn)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成和發(fā)展，高中物理課程要培養(yǎng)學(xué)生能運(yùn)用科學(xué)思維方法進(jìn)行推理和論證的能力、能基于證據(jù)大膽質(zhì)疑，從不同角度思考問(wèn)題，追求科技創(chuàng)新的能力。在《相互作用力》這一章的習(xí)題中，需要運(yùn)用力的合成與分解法、正交分解法來(lái)分析多個(gè)物體的受力情況。這時(shí)可通過(guò)整體法或隔離法，使物理問(wèn)題變繁為簡(jiǎn)，變難為易，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，通過(guò)分析、推理和質(zhì)疑，從不同角度思考解決問(wèn)題。

三、在解題過(guò)程中提高學(xué)生“科學(xué)探究”的能力

“科學(xué)探究”是指基于物理問(wèn)題形成猜想和假設(shè)、能使用不同方法和手段獲取和分析處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋，以及對(duì)科學(xué)探究過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行反思的能力。例如，在《相互作用力》這章習(xí)題解題過(guò)程中，在判斷彈力與摩擦力有無(wú)時(shí)可以通過(guò)條件判斷或猜想假設(shè)法等方法進(jìn)行探究，在分析物體動(dòng)態(tài)平衡中受力情況時(shí)可通過(guò)作圖分析探究得出結(jié)論并作出解釋。解完題后要?dú)w納總結(jié)解題過(guò)程的思路。這樣，在出現(xiàn)同種類型題目時(shí)也能熟練解答。通過(guò)反思解題過(guò)程，提高“科學(xué)探究”的能力。

四、學(xué)以致用，培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感”

“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感”是指在認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)，認(rèn)識(shí)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，逐步形成探索自然的內(nèi)在動(dòng)力，嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是和持之以恒的科學(xué)態(tài)度，具有保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感。物理知識(shí)來(lái)源于生活與生產(chǎn)，在解答習(xí)題中又將結(jié)果應(yīng)用于生活與生產(chǎn)。這樣學(xué)以致用，可以培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。例如，《相互作用力》這一章有一道習(xí)題，要求空調(diào)支架兩條梁的作用力，解得結(jié)果為斜梁作用力比橫梁大些，那么斜梁就要采用質(zhì)量好些的材料，以保證空調(diào)在支架上的穩(wěn)固，確保安全。這就是通過(guò)解答習(xí)題讓學(xué)生感受解物理問(wèn)題的實(shí)際作用，教導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思想的成果去造福人類，保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源，促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

實(shí)例：習(xí)題講解前復(fù)習(xí)《相互作用力》相關(guān)物理觀念：桿的彈力、共點(diǎn)力平衡狀態(tài)、平衡條件;解析方法，如：力的合成法、正交分解法。

典型題目：必修一第76頁(yè)B組第2題。一臺(tái)空調(diào)外機(jī)用兩個(gè)三角形支架固定在外墻上（如圖所示），空調(diào)外機(jī)的重心恰好在支架橫梁和斜梁的連接點(diǎn)0的上方，重力大小為200N。橫梁AO水平，斜梁BO跟橫梁的夾角為37°，Sin37°=0.6.（1）橫梁對(duì)0點(diǎn)的拉力沿OA方向，斜梁對(duì)O點(diǎn)的壓力沿BO方向，這兩個(gè)力各有多大？（2）如果把斜梁加長(zhǎng)一點(diǎn)，仍保持連接點(diǎn)0的位置不變，橫梁仍然水平，這時(shí)橫梁和斜梁對(duì)O點(diǎn)的作用力大小將如何變化？

這道習(xí)題是生活中的實(shí)例，空調(diào)機(jī)放置在鐵架上，問(wèn)題（1）：求支架橫梁和斜梁的作用力。這是有關(guān)桿構(gòu)成支架的共點(diǎn)力平衡問(wèn)題。首先，筆者設(shè)置了幾個(gè)問(wèn)題讓學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生理解題目。①選取什么為研究對(duì)象？②研究對(duì)象受到什么力？③選用什么方法分析問(wèn)題？

要找準(zhǔn)研究對(duì)象。學(xué)生容易誤認(rèn)為選取重物為研究對(duì)象，這時(shí)需要分析O點(diǎn)是三個(gè)力的連接點(diǎn)，該點(diǎn)的平衡能反映出整個(gè)裝置的平衡，所以選O點(diǎn)為研究對(duì)象。求兩條桿的拉力壓力，首先要正確畫出這兩個(gè)彈力的方向，同時(shí)畫出O點(diǎn)受到空調(diào)豎直向下的壓力，支架受三個(gè)共點(diǎn)力處于靜止平衡狀態(tài)。選用什么方法分析可以由學(xué)生選擇解答，三個(gè)共點(diǎn)力處于平衡狀態(tài)，可以采用力的合成法，其中兩個(gè)力的合力一定與第三個(gè)力大小相等，方向相反，利用三角函數(shù)幾何關(guān)系便可以求解。其中，有兩個(gè)力互相垂直，可以選用正交分解法，建立直角坐標(biāo)系，對(duì)不在坐標(biāo)軸上的力進(jìn)行分解，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件列出平衡方程求解。問(wèn)題（1）解答過(guò)程詳見下面兩圖。

以上是通過(guò)合成法和正交分解法求解得到的相同結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生從不同角度思考解決問(wèn)題的科學(xué)思維能力。

問(wèn)題（2）斜梁加長(zhǎng)，O點(diǎn)不變，橫梁和斜梁的作用力將如何變化？這個(gè)問(wèn)題如何探究？讓學(xué)生試著在受力分析圖上分析，O點(diǎn)不變，斜梁變長(zhǎng)時(shí)，斜梁與橫梁間夾角如何變化？通過(guò)作圖可以知道夾角變大，而空調(diào)壓著O點(diǎn)的壓力不變。再根據(jù)合成法或正交分解法分析力的變化。這個(gè)畫圖分析的探究過(guò)程可以培養(yǎng)學(xué)生處理信息、得出結(jié)論并作出解釋的能力（兩種方法詳見下面兩圖）。

為培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)、歸納的能力，筆者讓學(xué)生重述解題過(guò)程，明白解題思路，總結(jié)整個(gè)探究過(guò)程。求解共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的思路，第1步：確定研究對(duì)象。第2步：分析研究對(duì)象運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，物體靜止處于平衡狀態(tài)，合力為零。第3步：對(duì)研究對(duì)象受力分析。第4步：選用方法分析問(wèn)題。第5步：列方程推導(dǎo)，求解并討論分析。

為培養(yǎng)學(xué)生對(duì)解題結(jié)果進(jìn)行反思的能力，筆者對(duì)這道題目補(bǔ)充相關(guān)問(wèn)題，讓學(xué)生思考：從節(jié)省材料和安全角度看，對(duì)空調(diào)支架可以怎樣設(shè)計(jì)？從題目中算出橫梁比斜梁作用力小，那么和橫梁相比，斜梁可以用價(jià)格便宜韌性低些的材料，節(jié)省材料費(fèi)用。設(shè)計(jì)斜梁與橫梁的夾角大些可以讓支架承受更重的物體，保證空調(diào)在支架上的穩(wěn)固，確保安全。這樣讓學(xué)生通過(guò)解答習(xí)題后能夠?qū)W以致用，進(jìn)而追求科技創(chuàng)新，又培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感。

這道題考查了生活實(shí)際中桿的作用力和共點(diǎn)力平衡問(wèn)題，讓學(xué)生明白物理與生活息息相關(guān)，培養(yǎng)學(xué)生觀察生活現(xiàn)象、運(yùn)用不同科學(xué)方法解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生解決綜合性物理問(wèn)題的能力，并能通過(guò)探究反思解題結(jié)果，學(xué)以致用。這樣的解題過(guò)程，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析和推理，讓學(xué)生經(jīng)歷思考、探究和總結(jié)的過(guò)程，將原本較為枯燥的解題過(guò)程變?yōu)椴粩嗨妓骱吞骄康倪^(guò)程，從而有效地降低解題難度。同時(shí)，讓學(xué)生在解題的過(guò)程中獲得知識(shí)、提升和發(fā)展能力，促進(jìn)人才培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)變，著力發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，彰顯物理學(xué)科的育人價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）[S].人民教育出版社，2021.

責(zé)任編輯? 陳? 洋