基于核心素養導向的高中物理深度教學

摘 要：物理新課程改革要求教師聯系教材實際和學生特點，認真研讀新課標精神，把握核心素養理念，加強對學生科學思維和科學探究等能力的培養。本文以“平拋運動”教學為例，開展基于核心素養導向的高中物理深度教學的思考和研究。在課堂引入中，利用創設情境方式，激發學生自主學習的動機;在教學中，采用信息技術手段，幫助學生理解物理規律;在知識遷移應用中，采用層層遞進方法，促進學生深度學習，在促進學生核心素養提升的同時，達到科學育人等目的。

關鍵詞：核心素養;深度學習;高中物理;平拋運動

物理核心素養集中概括了物理學科的育人價值，并將其作為教育目標來引領課程、教材和教學的改革方向[1]。傳統的物理教學模式，教師重視的是自身在學生學習中的主導作用，淡化了學生思維意識的培養，使他們缺少自主思考及主動探究的平臺，導致其不能很好地對知識進行理解建構，這不利于學生思維能力的培養，無助于學生核心素養的提高和促進。新時代背景下的物理教學要求教師要把握核心素養理念，立足課程體系，注重引導學生深度學習，通過不斷優化學生喜愛的教學方式，營造良好的學習氛圍等手段，使學生保持持續且積極、主動的學習態度，在理解知識的基礎上學習新知識和新思想。本文以“平拋運動”教學為例，探討基于核心素養導向的高中物理深度教學。

一、優化教學設計，增強學生深度學習的意識

高中物理新課標明確要求教師在教學中要充分發揮學科的育人價值，深度理解和靈活應用物理知識、原理。只有促進學生主動參與物理的學習興趣內驅力，才能讓他們理解知識、掌握技能，進而靈活地構建知識框架，并應用所學知識解決實際問題。深度學習作為落實核心素養的重要途徑，教師要引導學生帶著批判或懷疑的態度理解性地學習，才能對原有的物理知識進行重組建構，并遷移到新的情境中不斷提高學生解題及實踐操作能力[2]，這對提升學生科學思維能力及科學探究能力等方面具有深遠的意義。

這就要求教師要不斷更新教學理念，面對新的情境或者具有挑戰性的教學任務時，要深刻理解核心素養的精神實質，積極尋找突破口，不斷優化旨在促進學生能力發展的教學設計。了解學生的興趣與愛好，高度重視深度學習在物理課堂教學中的有效運用，并采取針對性的教學措施，將學習引向深入，進而改變傳統的課堂教學模式，激發學生探索物理知識的熱情，促進學生更好地掌握知識和實驗技能，從而較好地提高課堂教學的有效性。如：在“平拋運動”課堂教學中，教師利用FLASH小游戲“你來當飛行員”，組織學生先進行游戲體驗“投彈”練習，然后引導學生對“炸彈”在空中的飛行過程進行分析并理論計算，最后借助實驗手段檢驗結果的準確性。這種理論與實踐相結合的教學方式，既抓住了學生學習的興趣，使學生養成應用所學知識解決問題的良好習慣，提高了學生在物理學習中獲取進步的成就感，又增強了學生深度學習的意識，有效地促進了學生深度學習的開展。

二、創設情境導入，激發學生自主學習的動機

科學合理且寬松和諧的教學情境，可以有效吸引學生的學習興趣，讓學生產生強烈的共鳴，激發學生主動思維的欲望。例如：在課堂教學導入中，教師可結合教材內容，將演示實驗、多媒體、游戲等方式引入課堂，一改學生深感乏味的學習情緒，從而更加主動、預約地參與學習，進而調動學生的視聽神經，提高學生自主學習的動力。如：在教學“平拋運動”一節時，教師可利用Flash小游戲“你來當飛行員”進行教學。教師提出問題：“如果你是一名飛行員，并駕駛著一架轟炸機，怎樣才能準確無誤地擊中‘敵船’？”同時，讓學生推薦一名代表充當“飛行員”的角色，并上臺對“敵船”進行投彈練習，學生屢次投射均未獲得成功，面對這種狀況，大家議論紛紛為何無法擊中“敵船”，并掀起了一場熱鬧非凡的討論景象，同學們個個躍躍欲試、爭先恐后地想再上臺一展身手。此時，教師再引導其他同學進行嘗試練習，在學生終于體驗到了擊中“敵船”的成功時刻，同學們一下子樂開了，整個過程充滿了成就感和新鮮感。此時，教師再提出問題：“同學們如何提高命中率，甚至百發百中呢？接下來請看老師精彩的表演。”隨即，教師一發即中，學生都發出了驚嘆的聲音。這種創設吸引學生學習物理的教學情境，既滿足了學生的學習需求，又促進了學生的深入學習，有效地提高了課堂教學效率。

三、運用軟件分析，提升學生的科學思維能力

運用信息技術對視頻中的圖像進行分析，能詳細地記錄物體運動的整個過程，并且詳細地進行分析處理，進而直觀地通過圖像表示出運動特征，這種具有可信度高、容易讓人接受等特點的處理方式，大大地提升了學生的學習效果。

在傳統的“平拋運動”實驗中，教師只能用粗糙的形式畫出“平拋運動”軌跡圖，這種方式既容易造成較大的數據誤差，又難以對數據進行分析。為了改變這種囧狀，教師可采用信息技術手段Tracker軟件進行處理。Tracker是一款視頻分析軟件[3]，它能對視頻畫面中的圖像進行分析并建立直角坐標系，記錄研究對象在不同時間、不同幀畫面對應的坐標值，進而探究出研究對象遵循的物理運動規律。

教師在授課中，可現場拍攝“平拋運動”的視頻，通過Tracker軟件追蹤并采集小球的軌跡數據（如圖1所示）。此時，在Tracker軟件的圖像上，教師分別選擇x、y作為橫、縱坐標，y-x圖像立即清晰而直觀地呈現出小球的軌跡近似拋物線（如圖2所示）。借助擬合分析器，得到y-x函數方程y=-3.198x2+0.07309x+0.005300，再將函數方程與拋物線方程 y=ax2+bx+c進行對比，使學生能直觀地認識到平拋物體運動軌跡為開口朝下的拋物線。

為了讓學生理解小球在豎直方向的運動情況，教師可再通過Tracker軟件，得到y-t圖像也為拋物線形狀（如圖3所示），其函數方程為y=4.848t2+0.07169t+0.006289，對比拋物線方程 y=at2+bt+c，由于b、c數值很小，故可忽略不計，得到y=4.848t2。教師再將y-t函數方程跟公式y=2-1 gt2對比，可得g=2×4.848=9.696m/s2，即為當地的重力加速度數值，從而證明了小球在豎直方向的運動為自由落體運動。教師采用同樣的方法，得到x-t圖像為一次函數（如圖4所示），擬合得到的函數方程為x=1.167t+0.001486，并與一次函數方程x=kt+b對比，b=0.001486非常小，也可忽略不計，從中得到x與t成正比，并求出小球的初速度v0=k=1.167m/s，證明了小球水平方向做勻速直線運動。同時，教師還能通過數據引導學生分析數據產生誤差的原因，有效地培養了學生發散思維的能力。信息系統強大的功能還能引發學生對新科技的贊嘆，點燃學生喜歡并主動學習物理的欲望，提升學生的科學思維能力。

四、應用知識遷移，提高學生解決問題的能力

教師在課堂教學中，運用合理的教學手段，不但可以優化課堂結構，讓學生踴躍參與到活躍的學習氛圍中，而且能使學生主動投入知識的探索中，有效提高物理課堂教學效率。在“平拋運動”教學中，課前引入“你來當飛行員”情景，可以讓學生分析飛機“投彈”過程中，“炸彈”空中飛行過程中的物理模型，學生再根據新學的知識，分析出“炸彈”其飛行過程為“平拋運動”，構建出運動過程的物理模型，然后老師通過游戲情境設計以下問題：

假設在一次軍事演練中，轟炸機在距海面高45m，以60m/s的速度水平勻速飛行，突然發現海面上有一艘敵船。假如你是飛行員，采用炸彈擊中敵船，在不考慮空氣阻力的情況下，請你計算以下3種情況下，轟炸機投彈點距敵船的水平距離。（g=10m/s2）

（一）若敵船靜止。

（二）若敵船以10m/s勻速向前逃離。

（三）若敵船初速度10m/s，加速度2m/s2逃離。

問題層層遞進，由簡入繁，教師引導學生先利用平拋運動知識，求出解決敵船靜止時的情況。然后，教師再深入推進問題（二），引導學生分析炸彈和船在水平方向的運動都是勻速直線運動，此時炸彈的水平速度大于船的速度，炸彈落入水面時與船在同一位置，就能擊中船。教師再提出問題：“請同學們想一想，飛行中的炸彈在水平方向的運動與敵船的運動是否相同，在水平方向上兩者的運動關系是我們所學過運動學中的哪個物理模型？”通過學生的分析討論，建構出水平方向的物理模型為追及和相遇問題。讓學生利用“你來當飛行員”游戲，證明計算結果的準確性。在學生較好地掌握以上知識點的情況下，教師可繼續深入問題（三），引導學生分析炸彈和船在水平方向的運動情況，經過前面的分析，學生可聯想到水平方向的運動關系是追及和相遇問題中的勻加速直線運動追勻速直線運動類型。經過層層深入的問題設置，學生不但能構建出炸彈在空中飛行過程為“平拋運動”的物理模型，還能復習鞏固追及和相遇問題的運動模型，從而幫助學生養成建立物理模型的習慣，形成主動分析問題的良好習慣，促進學生物理綜合能力的提高。

結束語

教師要實現基于核心素養下的教學目標，就要引導學生經歷深度參與理解知識的產生過程，并借助有效的手段，增強課堂的教學活力，使學生能主動建構物理知識體系，同時通過創設物理真實問題情境，使學生建立物理學科思想，提升學生的關鍵能力和必備品質，養成和發展學生學科核心素養。

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（2017年版2020年修訂）[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2]張靖杰.淺談高中物理深度學習的必要性[J].理綜指津，2021（1）.

[3]李學等.運用Tracker軟件開展“探究平拋運動”實驗[J].中學物理實驗裝備，2021（1）.

作者簡介：鄭碧沁（1985— ），女，漢族，福建寧德市古田人，廈門市新店中學，中學二級教師，學士學位。研究方向：中學物理教學。

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