陶漢斌

[摘? ?要]發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)是新一輪課程改革的主要任務(wù)。物理學(xué)科的四個(gè)核心素養(yǎng)要素中，最基礎(chǔ)的核心素養(yǎng)是物理觀念，它代表對(duì)物理知識(shí)的內(nèi)化，是其他三個(gè)核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)?？茖W(xué)思維和科學(xué)探究是學(xué)生的關(guān)鍵能力，科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是每個(gè)人必備的品格。文章以第六章《曲線運(yùn)動(dòng)》第一節(jié)《曲線運(yùn)動(dòng)》為例，闡述在教學(xué)過(guò)程中如何設(shè)計(jì)生活化創(chuàng)新教學(xué)情境，讓學(xué)生在物理情境中建立力與運(yùn)動(dòng)的觀念，并利用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)探究和科學(xué)思維，將物理的核心素養(yǎng)厚植于課堂教學(xué)之中。

[關(guān)鍵詞]物理觀念;科學(xué)探究;科學(xué)思維;曲線運(yùn)動(dòng)

[中圖分類號(hào)]? ? G633.7? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2019）29-0039-03

新課程教學(xué)過(guò)程中，隨著核心素養(yǎng)理念不斷深入人心，以人為本的物理教學(xué)理念也逐漸根植于每一位教師的心靈深處，這給高中課堂教學(xué)帶來(lái)了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。我們?cè)谡n堂教學(xué)過(guò)程中，要更加關(guān)注落實(shí)物理核心素養(yǎng)。物理觀念是核心素養(yǎng)的基石。什么叫物理觀念呢？物理觀念指的是學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過(guò)程中形成的相互作用觀、物質(zhì)觀、運(yùn)動(dòng)觀以及能量觀，并能用這些觀念走進(jìn)社會(huì)，走進(jìn)生活，解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題，能用這些觀念描述大自然的圖景。下面就以曲線運(yùn)動(dòng)為例，引領(lǐng)學(xué)生一起走進(jìn)生活情境，讓我們的物理教學(xué)回歸基礎(chǔ)知識(shí)，追溯物理本源，把最基本的力與運(yùn)動(dòng)的物理觀念講清楚，厚植學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

一、創(chuàng)設(shè)生活情境，建立物理觀念——曲線運(yùn)動(dòng)的觀念

在傳統(tǒng)的曲線運(yùn)動(dòng)教學(xué)中，教師通常會(huì)呈現(xiàn)設(shè)置好的幾組圖片，例如運(yùn)動(dòng)員比賽中的彎道跑、高鐵運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)彎、電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)讓學(xué)生尋找圖片間的共性，從而提出這些運(yùn)動(dòng)的軌跡都是曲線，然后提出曲線運(yùn)動(dòng)的概念。

有的學(xué)校，學(xué)生本身的物理學(xué)習(xí)興趣就不夠濃厚，這樣的課堂引入不僅單一，而且不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，有的教師采用飛鏢等有趣的小實(shí)驗(yàn)或者小游戲，讓學(xué)生在感興趣的觀察中引入本節(jié)新課。由于在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中飛鏢的速度很快，觀察時(shí)學(xué)生關(guān)注的焦點(diǎn)，一般是飛鏢中了幾環(huán)，很少有學(xué)生關(guān)注飛鏢運(yùn)動(dòng)過(guò)程中漂亮的軌跡圖線，所以筆者采用自制滑翔機(jī)引入課堂教學(xué)。

用“凱西1號(hào)”自制滑翔機(jī)演示飛行實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)在課堂上引起了轟動(dòng)，學(xué)生在觀察滑翔機(jī)飛翔時(shí)，極大地喚醒了觀察運(yùn)動(dòng)軌跡的興趣。（1）自制滑翔機(jī)用到的器材有：橡皮筋5根，杯子兩個(gè)，還有較寬的透明膠帶。（2）制作過(guò)程是： 如圖1所示，先將5根橡皮筋連成環(huán)狀，將兩個(gè)紙杯的底端用透明膠帶連在一起，再用大拇指按住橡皮筋的一端，然后將橡皮筋慢慢地繞在兩個(gè)杯子中間。在纏繞時(shí)皮筋就適當(dāng)拉緊，但又不能把杯子箍壞了。最后用左手拇指按住皮筋的一端，右手拇指拉著皮筋的另一端。這時(shí)如果我們松開(kāi)左手拇指，杯子在皮筋彈力的作用下，就會(huì)向前彈射出去。由于皮筋一開(kāi)始是繞在杯子上面的，所以杯子向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還會(huì)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，如圖1所示。

接下來(lái)筆者播放兩組視頻：一個(gè)是欣賞香蕉球的運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)是欣賞鏈球的運(yùn)動(dòng)。播放這兩組視頻，可以再次調(diào)動(dòng)學(xué)生想要探究曲線運(yùn)動(dòng)的積極性，讓學(xué)生再次發(fā)現(xiàn)生活中的物理學(xué)之美，并且第二個(gè)小視頻為學(xué)生學(xué)習(xí)曲線運(yùn)動(dòng)某一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向埋下了伏筆。

二、創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)，實(shí)踐科學(xué)探究——速度方向的確定

1.播放鏈球運(yùn)動(dòng)

在直線運(yùn)動(dòng)中學(xué)生學(xué)過(guò)速度這個(gè)物理量，對(duì)速度的方向有很深的體驗(yàn)，但對(duì)進(jìn)一步學(xué)習(xí)曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向他們是沒(méi)有心理準(zhǔn)備的，而本節(jié)課確定曲線運(yùn)動(dòng)的方向是一個(gè)教學(xué)難點(diǎn)。教師播放的鏈球運(yùn)動(dòng)起到了承上啟下的作用，一方面學(xué)生再次觀察生活中的曲線運(yùn)動(dòng)，以及曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡;另一方面也為學(xué)生接下來(lái)探究曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向起到了引導(dǎo)作用。以下為筆者引導(dǎo)學(xué)生的一段對(duì)話。

（1）問(wèn)題提出：當(dāng)鏈球運(yùn)動(dòng)到什么位置放手更好？

（2）實(shí)驗(yàn)探究 1： 學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，當(dāng)鏈球運(yùn)動(dòng)到正前方時(shí)放手。

（3）科學(xué)猜想：鏈球運(yùn)動(dòng)到什么位置放手更好？

（4）實(shí)驗(yàn)探究 2：學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，當(dāng)鏈球運(yùn)動(dòng)到側(cè)前方時(shí)放手。

（5）視頻播放：鏈球運(yùn)動(dòng)員比賽中拋球瞬間，如圖2所示。

（6）問(wèn)題思考：為什么運(yùn)動(dòng)員要在側(cè)前方放手？

用這個(gè)視頻和小實(shí)驗(yàn)來(lái)導(dǎo)入對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)速度方向的研究，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，也能激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的欲望，這樣就能非常自然地切入對(duì)曲線的速度方向的研究。

2.用膠帶做實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體會(huì)曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向

讓學(xué)生準(zhǔn)備一個(gè)膠帶，拉出其中的一段，纏繞兩圈并固定，再用力拉住膠帶一端使它在水平桌面上做圓周運(yùn)動(dòng)（要稍慢一些），在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中突然放手，如圖3所示。

觀察與思考：

（1）在不同的位置放手，飛出去的方向相同嗎？

（2）觀察沿什么方向飛出？

（3）這現(xiàn)象說(shuō)明了什么？ （由于慣性保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)方向）

3.播放刀具放在砂輪上打磨的視頻，讓學(xué)生觀察曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向

問(wèn)題情境一：如何用實(shí)驗(yàn)確定做曲線運(yùn)動(dòng)的物體在任意位置或任意時(shí)刻的速度方向？

演示實(shí)驗(yàn)：教師將刀具放在砂輪上的不同位置打磨。（學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，并說(shuō)出現(xiàn)象：火星四射，均沿輪子某點(diǎn)的切線方向飛出）

4.利用陀螺實(shí)驗(yàn)，探究曲線運(yùn)動(dòng)速度方向

（1）所用器材：自制的陀螺，圓紙板（與陀螺等大），一次性注射器，紅墨水，白紙，木板;裝置如圖4所示。

（2）操作：先將陀螺放在白紙上，讓其高速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定的時(shí)候，用注射器在陀螺的上表面滴兩滴紅墨水，觀察白紙上紅墨水被陀螺甩出的軌跡。

（3）現(xiàn)象： 紅墨水被陀螺沿切線方向甩出，如圖4所示。

學(xué)生在做這些探究性實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，自然會(huì)得出這樣的結(jié)論：物體在做曲線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，某點(diǎn)的速度方向就是軌跡上通過(guò)該點(diǎn)的切線方向。

5.通過(guò)導(dǎo)學(xué)案將曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向應(yīng)用于自行車的實(shí)際生活場(chǎng)景

課堂練習(xí)：

（1）畫出自行車前輪上各點(diǎn)在正常行駛時(shí)的速度方向，如圖5所示。

（2）如果這輛車在下雨天騎行，會(huì)出現(xiàn)什么狀況？

（3）請(qǐng)你為該車設(shè)計(jì)安裝擋板。

（可以展現(xiàn)真正的自行車，指導(dǎo)學(xué)生觀察前輪的擋泥板）

三、創(chuàng)新演示實(shí)驗(yàn)，引領(lǐng)科學(xué)思維——曲線運(yùn)動(dòng)的條件

1.對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)條件的實(shí)驗(yàn)方案改進(jìn)

問(wèn)題情境：在現(xiàn)實(shí)生活中為什么物體會(huì)做曲線運(yùn)動(dòng)呢？

教師演示實(shí)驗(yàn)：

（1）實(shí)驗(yàn)器材：條形磁鐵（1條）、小鋼球（1個(gè)），斜面軌道（1條），木板，白紙。如圖6所示。

（2）設(shè)計(jì)出四個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)

①任務(wù)1：將小球從斜面上某點(diǎn)自由釋放，此時(shí)沒(méi)有磁鐵放在小球運(yùn)動(dòng)的附近，如圖7中的a所示。

②任務(wù)2：將條形磁鐵放在與小球速度方向相同的一條直線上，再將小球由斜面某點(diǎn)靜止釋放，如圖7中的b所示。

③任務(wù)3：將磁鐵放在小球運(yùn)動(dòng)方向的左側(cè)，如圖7中的c所示。

④任務(wù)4：將磁鐵放在小球運(yùn)動(dòng)方向的右側(cè)，如圖7中的d所示。

我們還可讓學(xué)生與教師合作一起完成實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)景，并分小組讓學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得到如圖7所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析圖。最后由學(xué)生自己總結(jié)出最終的結(jié)論：當(dāng)物體所受合外力與速度方向在同一直線時(shí)，物體一定做直線運(yùn)動(dòng);當(dāng)物體所受合外力與速度方向不在同一直線時(shí)，物體一定做曲線運(yùn)動(dòng)。

2.創(chuàng)設(shè)水柱魔術(shù)，讓學(xué)生揭秘

教師用玻璃杯吸引水流，讓紅色水流發(fā)生彎曲，達(dá)到一種魔術(shù)的效果，引發(fā)學(xué)生用今天所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行解釋。并引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)本節(jié)課最后一個(gè)知識(shí)點(diǎn)——曲線運(yùn)動(dòng)的條件以及偏轉(zhuǎn)的方向。

如圖8所示，將塑料瓶裝滿水，在瓶底和瓶蓋上開(kāi)一小洞，讓水滴下。觀察水滴的自由落體運(yùn)動(dòng)。問(wèn)學(xué)生：如何讓下落的水滴做曲線運(yùn)動(dòng)？學(xué)生回答：吹氣等。

教師進(jìn)行魔術(shù)表演，將橡膠棒摩擦絲綢，靠近水柱，發(fā)現(xiàn)紅水柱向玻璃棒彎曲。本演示實(shí)驗(yàn)極大地激發(fā)了學(xué)生的興趣，并且通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生揭秘本魔術(shù)的奧秘，使學(xué)生參與總結(jié)曲線運(yùn)動(dòng)的條件這一知識(shí)點(diǎn)，使抽象問(wèn)題形象化，充分體現(xiàn)了“做中學(xué)”的思想。

四、意義與體會(huì)

學(xué)生在感知生活、學(xué)習(xí)物理學(xué)史的過(guò)程中，時(shí)時(shí)刻刻沐浴在物理“核心素養(yǎng)”的教育之中，時(shí)刻都在開(kāi)發(fā)著自己的創(chuàng)造“潛能”。通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)和生活化的場(chǎng)景，使學(xué)生建立了正確的曲線運(yùn)動(dòng)觀念，并在科學(xué)探究中確定了曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向，最終引領(lǐng)科學(xué)思維——物體為什么會(huì)做曲線運(yùn)動(dòng)呢？這種創(chuàng)新實(shí)踐型的課堂比以往的常規(guī)課更加形象生動(dòng)，而且學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中產(chǎn)生了學(xué)習(xí)物理的興趣，同時(shí)也真正在課堂教學(xué)中實(shí)踐了物理核心素養(yǎng)的教學(xué)。在本實(shí)驗(yàn)案例中，所用到的是生活化的材料，取材簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，提高了實(shí)驗(yàn)的可行性。最后的點(diǎn)睛之筆是探究曲線運(yùn)動(dòng)的條件的魔術(shù)水柱實(shí)驗(yàn)，在某種程度上將本節(jié)課帶入了最后的高潮。

中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，主要是指學(xué)生應(yīng)具備的，能夠適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中一定要尊重教學(xué)規(guī)律，以學(xué)生為本，厚植物理核心素養(yǎng)，只有這樣，才可能培育和發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生學(xué)習(xí)物理的情緒大大提高，也增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的信心，并提高了他們的物理核心素養(yǎng)。在物理課堂教學(xué)中，將理論物理與生活物理有機(jī)結(jié)合在一起，有助于學(xué)生平時(shí)留心觀察生活中的物理場(chǎng)景。建立物理觀念，厚植核心素養(yǎng)，這是我們課堂教學(xué)的宗旨。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 劉銀奎.核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的高中物理教學(xué)初探：以“曲線運(yùn)動(dòng)”教學(xué)為例[J].物理教學(xué)，2018（3）：18-21+31.

[2]? 杭慶祥.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 體驗(yàn)過(guò)程：《曲線運(yùn)動(dòng)》為例的教學(xué)設(shè)計(jì) [J].物理教學(xué)探討，2018（4）：33-36.

[3]? 崔愛(ài)玉.“曲線運(yùn)動(dòng)”教學(xué)中兩個(gè)創(chuàng)新演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].物理通報(bào)， 2018（7）：88-90.

（責(zé)任編輯 易志毅）