【摘 要】本文以“自由落體運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)為例，以發(fā)展學(xué)生的物理核心素養(yǎng)為出發(fā)點(diǎn)，探討如何在教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)落實(shí)對(duì)學(xué)生物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等的培養(yǎng)，落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)。

【關(guān)鍵詞】物理核心素養(yǎng);教學(xué)設(shè)計(jì);自由落體運(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)】1671-8437（2021）22-0072-02

2019年6月23日，中共中央國務(wù)院《關(guān)于深化教育教學(xué)改革全面提高義務(wù)教育質(zhì)量的意見》指出，要堅(jiān)持立德樹人，著力培養(yǎng)擔(dān)當(dāng)民族復(fù)興大任的時(shí)代新人。還強(qiáng)調(diào)要強(qiáng)化課堂主陣地作用，切實(shí)提高課堂教學(xué)質(zhì)量，其中包括優(yōu)化教學(xué)方式[1]。

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中對(duì)學(xué)科核心素養(yǎng)的界定為：“學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確理念、必備品格和關(guān)鍵能力?！蔽锢韺W(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面。要想更好地落實(shí)“立德樹人”的根本任務(wù)，就要做好物理課堂教學(xué)的優(yōu)化轉(zhuǎn)型。由“以知識(shí)為線索”轉(zhuǎn)為以物理“核心素養(yǎng)為導(dǎo)向”來開展教學(xué)，將物理核心素養(yǎng)的四個(gè)方面，自始至終貫穿在教學(xué)活動(dòng)中，使物理教學(xué)過程成為學(xué)生核心素養(yǎng)的形成過程。本文以“自由落體運(yùn)動(dòng)”教學(xué)為例，探究如何優(yōu)化教學(xué)過程，落實(shí)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)工作。

1? ?使學(xué)生形成正確的物理觀念

“物理觀念”包括物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念、能量觀念等?！白杂陕潴w運(yùn)動(dòng)”教學(xué)設(shè)計(jì)如下：

環(huán)節(jié)一：由生活經(jīng)驗(yàn)引出落體問題

教師演示實(shí)驗(yàn)：光盤比紙重，教師將光盤和紙水平放置，從同一高度，同時(shí)釋放，光盤先落地。（符合學(xué)生的預(yù)想）

學(xué)生回顧生活現(xiàn)象：蘋果和樹葉從同一高度同時(shí)下落，蘋果先落地。

學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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(tuán)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(huán)節(jié)二：引導(dǎo)學(xué)生分析伽利略邏輯推理

教師創(chuàng)設(shè)問題情境：假設(shè)“重的物體下落得快”是正確的話，把光盤和紙連在一起，請(qǐng)學(xué)生思考“整體下落的快慢程度與原來光盤單獨(dú)下落情況進(jìn)行比較，會(huì)怎樣”。

學(xué)生甲：下落過程中，紙會(huì)拖后腿，那么光盤和紙下落的速度比只有光盤下落時(shí)要慢。

學(xué)生乙：光盤和紙合起來，比光盤還要重，因此下落更快。

教師點(diǎn)評(píng)：同一假設(shè)下，得到兩個(gè)相互矛盾的結(jié)果。這就是伽利略從邏輯推理的角度對(duì)亞里士多德的觀點(diǎn)提出的質(zhì)疑，說明重的物體下落不一定快。

環(huán)節(jié)三：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得結(jié)論

學(xué)生猜想：空氣阻力是物體下落快慢的影響因素。

驗(yàn)證猜想：

視頻1：“加油向未來”欄目中真空管內(nèi)釋放羽毛與重球的實(shí)驗(yàn)視頻。

演示實(shí)驗(yàn)：牛頓管實(shí)驗(yàn)，對(duì)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(hào)宇航員在月球上做的落體實(shí)驗(yàn)。

師生總結(jié)：物體只在重力作用下從靜止開始的運(yùn)動(dòng)叫做自由落體運(yùn)動(dòng)。

設(shè)計(jì)意圖：把邏輯推理與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，得出自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)并建立相關(guān)物理觀念。

2? ?提升學(xué)生科學(xué)思維能力

科學(xué)思維是人們對(duì)客觀事物進(jìn)行分析、推理，從而概括、總結(jié)出事物的本質(zhì)及內(nèi)在規(guī)律的思維。

2.1? 構(gòu)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(yùn)動(dòng)。如金屬片的下落可以看做自由落體運(yùn)動(dòng)，羽毛就不行。在教學(xué)中，教師要向?qū)W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(tǒng)與現(xiàn)代技術(shù)手段

步驟一：學(xué)生分組完成教科書上的實(shí)驗(yàn)，研究自由落體運(yùn)動(dòng)是否為勻加速直線運(yùn)動(dòng)，測量相關(guān)數(shù)據(jù)并動(dòng)手繪畫v-t圖像。

步驟二：教師用計(jì)算機(jī)Excel表格做數(shù)據(jù)處理，得到v-t圖像成一條傾斜的直線，與學(xué)生手繪的v-t圖像做對(duì)比，相互驗(yàn)證，得出斜率是9.84。即當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.84 m/s2（如圖1）。

步驟三：教師使用手機(jī)中的“加速度傳感器”軟件，讓手機(jī)做自由落體運(yùn)動(dòng)（將手機(jī)水平放置舉過頭頂由靜止釋放，掉到提前準(zhǔn)備好的、平鋪在桌面上的厚海綿上，以防止手機(jī)摔壞），估測出當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.84 m/s2（如圖2），與前面測得的數(shù)值作對(duì)比，幾乎相等，達(dá)到了相互驗(yàn)證的效果。再拿住手機(jī)，讓手機(jī)沿其他方向運(yùn)動(dòng)，觀察“加速度傳感器”圖像的變化。

設(shè)計(jì)意圖：每個(gè)步驟環(huán)環(huán)相扣，讓學(xué)生通過教學(xué)過程感受先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)加速度大小的感性認(rèn)識(shí);同時(shí)使用常用的工具做物理實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)生聯(lián)系實(shí)際的意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

2.3? 設(shè)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(xué)生課后查閱資料，了解相關(guān)內(nèi)容，將知識(shí)由課上延伸到課下。

3? ?科學(xué)探究的設(shè)計(jì)

科學(xué)探究是探究者通過自身主動(dòng)參與，發(fā)現(xiàn)、解決問題的過程。科學(xué)探究應(yīng)該體現(xiàn)在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中。本節(jié)課在科學(xué)探究方面的環(huán)節(jié)如下：

實(shí)驗(yàn)探究1：物體的質(zhì)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(shí)驗(yàn)探究2：用真空管做實(shí)驗(yàn)，播放宇航員在月球做實(shí)驗(yàn)的視頻。

猜想與假設(shè)：自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)探究3：學(xué)生分組完成教材上的實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分析、總結(jié)規(guī)律。

在每一個(gè)環(huán)節(jié)的講解中，教師都要以問題為導(dǎo)向，向?qū)W生滲透科學(xué)探究的意識(shí)，培養(yǎng)其邏輯思維能力。

4? ?態(tài)度與責(zé)任的滲透

在科學(xué)研究中，嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是、持之以恒的科學(xué)態(tài)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(diǎn)，既是批判精神的彰顯，同時(shí)也是實(shí)事求是精神的體現(xiàn)。在研究自由落體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和處理也是培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是態(tài)度的過程。

5? ?加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐意識(shí)的培養(yǎng)

在學(xué)以致用環(huán)節(jié)，創(chuàng)設(shè)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(gè)蘋果從樓頂做自由落體運(yùn)動(dòng)，問：①下落的時(shí)間？②落地的速度是多少？與汽車60 km/h行駛速度比較，哪個(gè)大？

設(shè)計(jì)意圖：將物理知識(shí)與生活實(shí)際相結(jié)合，有利于增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的親切感，培養(yǎng)其運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。同時(shí)，通過體會(huì)落地速度的大小，教育學(xué)生不要高空拋物，增強(qiáng)學(xué)生的安全意識(shí)。

物理核心素養(yǎng)的四個(gè)方面并不是孤立存在的，而是相互聯(lián)系、相互融合。筆者希望通過以“自由落體運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，在創(chuàng)設(shè)情境、問題引領(lǐng)、實(shí)驗(yàn)探究、融合現(xiàn)代科技等方面進(jìn)行創(chuàng)新，以促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)[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(jí)。研究方向：高中物理教學(xué)。