基金項(xiàng)目：本文系上海市浦東新區(qū)2022年教育科學(xué)研究區(qū)級(jí)重點(diǎn)課題“指向思維發(fā)展的高中物理單元學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)研究”（課題編號(hào)：2022A05）階段成果之一。

摘" 要：科學(xué)思維是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的核心，培養(yǎng)學(xué)生隱性的科學(xué)思維需貫穿整個(gè)高中物理教學(xué)過(guò)程。本文以“牛頓第二定律的應(yīng)用”的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，通過(guò)巧設(shè)真實(shí)情境、設(shè)置遞進(jìn)問(wèn)題、引發(fā)認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)熱情，引領(lǐng)學(xué)生在經(jīng)歷系列開(kāi)放探究活動(dòng)過(guò)程中不斷強(qiáng)化科學(xué)推理、科學(xué)論證能力，并通過(guò)質(zhì)疑創(chuàng)新進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，將物理學(xué)科核心素養(yǎng)落在課堂教學(xué)實(shí)踐之中。

關(guān)鍵詞：科學(xué)思維；核心素養(yǎng)；教學(xué)設(shè)計(jì)；牛頓第二定律的應(yīng)用

1" 指向科學(xué)思維培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)理論

物理學(xué)科核心素養(yǎng)是高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)提出的新概念，是指學(xué)生通過(guò)物理學(xué)習(xí)逐步形成適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。它是學(xué)生通過(guò)物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要構(gòu)成。物理學(xué)科核心素養(yǎng)的四個(gè)方面（物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任）［1］是相互聯(lián)系、共同發(fā)展的。學(xué)生在經(jīng)歷科學(xué)探究的過(guò)程中，運(yùn)用科學(xué)思維，發(fā)展科學(xué)思維，形成物理觀念，并伴隨著科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任感的發(fā)展，不斷深化對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。在教學(xué)中培養(yǎng)核心素養(yǎng)，教師要從“知識(shí)為本”轉(zhuǎn)向“觀念建構(gòu)”，要明確概念和知識(shí)是學(xué)習(xí)活動(dòng)的載體而并非目標(biāo)，要清晰物理教學(xué)過(guò)程是一個(gè)基于觀察與實(shí)驗(yàn)，引領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷探究，運(yùn)用科學(xué)推理與論證，逐漸完善認(rèn)識(shí)事物、研究問(wèn)題的科學(xué)思想方法和理論體系的過(guò)程，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

科學(xué)思維是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的核心［2］，是指從物理學(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；是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)物理模型的抽象概括過(guò)程；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；是基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對(duì)不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑和批判，進(jìn)行檢驗(yàn)和修正，進(jìn)而提出創(chuàng)造性見(jiàn)解的能力和品格。［1］培養(yǎng)思維的最好場(chǎng)所是課堂，［3］因而，在教學(xué)設(shè)計(jì)中抓住“思維培養(yǎng)”這根主線，通過(guò)創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，提出適切問(wèn)題，建立物理模型，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)與邏輯（科學(xué)推理與論證）相結(jié)合的方法探求真理、尋求真知，在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的同時(shí)把物理學(xué)科核心素養(yǎng)落在實(shí)處。在高中物理教學(xué)中培養(yǎng)科學(xué)思維素養(yǎng)可從以下三方面著手［4］：①教學(xué)中重視實(shí)踐性；②在知識(shí)建構(gòu)中凸顯過(guò)程性；③關(guān)注學(xué)科育人的內(nèi)隱性。

基于以上理論學(xué)習(xí)與認(rèn)知，筆者在實(shí)踐中開(kāi)展了教學(xué)設(shè)計(jì)研究。本文以上海科學(xué)技術(shù)出版社高一第一學(xué)期物理第三章B節(jié)內(nèi)容“牛頓第二定律”的第2課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)為案例，撰寫(xiě)成文，與各位同仁交流。

2" 指向科學(xué)思維培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)課例

2.1" 學(xué)情分析

本設(shè)計(jì)的授課對(duì)象為上海市實(shí)驗(yàn)性示范性高中的高一學(xué)生，學(xué)生總體基礎(chǔ)扎實(shí)、思維能力較強(qiáng)，大部分學(xué)生具有一定的發(fā)散性思維能力。在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前，學(xué)生已較系統(tǒng)地掌握了運(yùn)動(dòng)學(xué)和靜力學(xué)相關(guān)知識(shí)，初步掌握了解決相關(guān)問(wèn)題的方法。第三章主要討論運(yùn)動(dòng)和力之間的關(guān)系，學(xué)生在A節(jié)中已經(jīng)學(xué)習(xí)了牛頓第一定律，定性了解了加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系；在B節(jié)第1課時(shí)中已經(jīng)通過(guò)“DIS實(shí)驗(yàn)”定量探究了加速度與力、加速度與質(zhì)量的關(guān)系，初步學(xué)習(xí)了牛頓第二定律的內(nèi)容，習(xí)得了相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作技能。本節(jié)第2課時(shí)，通過(guò)引領(lǐng)學(xué)生在運(yùn)用牛頓第二定律解決問(wèn)題的過(guò)程中，進(jìn)一步理解運(yùn)動(dòng)和力之間的聯(lián)系及規(guī)律，從而發(fā)展學(xué)生運(yùn)動(dòng)觀念及相互作用觀念。

2.2" 教學(xué)過(guò)程與分析

2.2.1" 創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，提出適切問(wèn)題

本節(jié)課伊始，筆者結(jié)合PPT動(dòng)畫(huà)再現(xiàn)生活情景。小張騎著自行車載著小李上坡，小李對(duì)小張說(shuō)：“雖然現(xiàn)在上坡的時(shí)候你帶著人，我們騎得比別人慢一點(diǎn)，但是沒(méi)有關(guān)系，待會(huì)兒我們就到坡頂了，到了坡頂之后我們往下沖，那時(shí)你帶著我，我們比別人重，就會(huì)沖得更快！”

引導(dǎo)學(xué)生思考：騎自行車下坡的過(guò)程，一些人認(rèn)為“重”（實(shí)際為質(zhì)量大）的人下坡比較快的這個(gè)觀點(diǎn)是否正確？是否“質(zhì)量越大，下坡加速度越大？”

設(shè)計(jì)意圖：①?gòu)膶W(xué)生熟悉的騎自行車的生活情景出發(fā)，拉近學(xué)習(xí)與生活的距離，通過(guò)問(wèn)題激發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突，從而引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與探究欲望。②整節(jié)課設(shè)計(jì)始終圍繞騎自行車這一情景開(kāi)展，問(wèn)題源于生活，經(jīng)過(guò)整節(jié)課探究后又回到了騎自行車的生活情景。不變的情景能夠避免學(xué)生因在不同情景中來(lái)回切換造成精力的消耗，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。通過(guò)情景變式，思維進(jìn)階，降低了學(xué)習(xí)難度，同時(shí)讓學(xué)生感悟到問(wèn)題的內(nèi)在聯(lián)系，關(guān)聯(lián)情境的內(nèi)在聯(lián)系有助于發(fā)展學(xué)生的思維能力。③在“問(wèn)題鏈”的引導(dǎo)下開(kāi)展典型問(wèn)題的研究，層層遞進(jìn)地揭示騎自行車上下坡過(guò)程中的“物理知識(shí)”，從而在改變以前認(rèn)知的“順應(yīng)”過(guò)程中發(fā)展對(duì)運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系的認(rèn)識(shí)。

2.2.2" 建構(gòu)物理模型，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究

引導(dǎo)學(xué)生將騎自行車下坡的實(shí)際情景經(jīng)過(guò)“突出主要因素，忽略次要因素”的抽象建模為小車沿導(dǎo)軌下滑的模型（如圖1所示）。

引導(dǎo)：驗(yàn)證一個(gè)觀點(diǎn)是否正確最具有說(shuō)服力的方式之一就是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

設(shè)計(jì)探究a與m的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方案：如何測(cè)量出小車沿導(dǎo)軌下滑時(shí)的加速度？——由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律vt＝v0＋at，s＝v0t＋12at2，2as＝v2t－v20三個(gè)公式進(jìn)行分析。

分析：通過(guò)考慮“選用不同規(guī)律，分別需要測(cè)出哪些物理量以后才能測(cè)量出a？分別需要哪些儀器？不同方案的利弊？”最后選用運(yùn)動(dòng)規(guī)律2as＝v2t－v20，用光電門(mén)傳感器測(cè)量初速度為零的下滑加速度，采用控制變量（控制位移，改變下滑物體的質(zhì)量）思想，最終得出結(jié)論：小車沿導(dǎo)軌勻加速下滑時(shí)，加速度的大小與

小車的質(zhì)量沒(méi)有關(guān)系。

設(shè)計(jì)意圖：①建構(gòu)物理模型，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維。幫助學(xué)生建立對(duì)典型物理模型的認(rèn)知——物理與生產(chǎn)生活緊密聯(lián)系，物理源于生活，高于生活。②實(shí)驗(yàn)原理的選擇、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)是教師現(xiàn)場(chǎng)引導(dǎo)學(xué)生思考并最終由師生共同決定的，包括現(xiàn)場(chǎng)演示加速度的計(jì)算，而非事先準(zhǔn)備好導(dǎo)致學(xué)生只能看到結(jié)果，凸顯知識(shí)建構(gòu)的過(guò)程化?；趲熒涣骰?dòng)的開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)過(guò)程能真正實(shí)現(xiàn)啟發(fā)式教學(xué)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰头治鰡?wèn)題的能力。③實(shí)驗(yàn)最終得到下滑時(shí)加速度與物體質(zhì)量無(wú)關(guān)的結(jié)論，與學(xué)生的前概念產(chǎn)生沖突，學(xué)生迫切地希望探究其中奧秘，為后續(xù)理論分析進(jìn)行鋪墊。④本環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)基于本節(jié)第1課時(shí)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程習(xí)得的技能“遷移”，在經(jīng)歷思維深度參與的“問(wèn)題、證據(jù)、解釋、交流”的科學(xué)探究過(guò)程中發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

2.2.3" 理論分析論證，佐證實(shí)驗(yàn)結(jié)論

針對(duì)上述實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果，教師引領(lǐng)學(xué)生一起從理論角度分析論證：分析小車下滑時(shí)的受力情況——阻力視為小車和導(dǎo)軌之間的摩擦力（動(dòng)摩擦因數(shù)為μ），空氣阻力可忽略不計(jì)，求出合力后根據(jù)牛頓第二定律求得adown＝gsinθ－μgcosθ。從而從理論上推導(dǎo)出下滑時(shí)加速度大小與小車本身質(zhì)量無(wú)關(guān)，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合。

總結(jié)引導(dǎo)：當(dāng)代物理學(xué)分為理論物理和實(shí)驗(yàn)物理，要想將自己的科研成果發(fā)表到高端期刊上，這篇論文一定是理論與實(shí)驗(yàn)都能支撐的結(jié)果。

設(shè)計(jì)意圖：①在已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，進(jìn)行理論分析論證，讓學(xué)生明白只有理論與實(shí)驗(yàn)完全吻合才能讓人信服，完善學(xué)生科學(xué)思維方式，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求真的科學(xué)態(tài)度。②讓學(xué)生了解一些科研方法，激發(fā)部分有志投身科研的學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，發(fā)展學(xué)生對(duì)于理論和實(shí)驗(yàn)需自洽的內(nèi)隱性物理知識(shí)。

2.2.4" 針對(duì)推理結(jié)論，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

上述理論分析得到adown＝gsinθ－μgcosθ與θ和μ有關(guān)這一結(jié)論，由學(xué)生自主通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出結(jié)果來(lái)支撐其真實(shí)性。通過(guò)控制變量法設(shè)計(jì)兩組實(shí)驗(yàn)（如圖2所示）：①保持滑軌和小車的接觸面不變，改變軌道角度θ；②保持軌道角度θ不變，在滑軌上通過(guò)鋪一層薄絲帶來(lái)改變小車和滑軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ，以此驗(yàn)證理論推導(dǎo)。

組別

加速度a

設(shè)計(jì)意圖：①在通過(guò)理論推導(dǎo)得出結(jié)果的情形下再次回到實(shí)驗(yàn)，兩次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和邏輯推理的循環(huán)教學(xué)過(guò)程，讓學(xué)生深刻感受到實(shí)驗(yàn)和理論需要雙向吻合且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)求真態(tài)度。②本設(shè)計(jì)摒棄過(guò)去教學(xué)中常出現(xiàn)“理論和實(shí)驗(yàn)兩張皮”的現(xiàn)象，讓學(xué)生有疑問(wèn)立即通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)論證，提高學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的熱情，也讓學(xué)生感受到物理學(xué)習(xí)不僅僅局限于完成紙面上的幾道文字題，也要勤于將動(dòng)手實(shí)踐與動(dòng)腦思考相結(jié)合。③基于第1課時(shí)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和本課時(shí)前面師生設(shè)計(jì)方案、演示實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，學(xué)生親歷運(yùn)用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證科學(xué)推理并獲得結(jié)論的過(guò)程，提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與動(dòng)手操作的能力，體會(huì)團(tuán)隊(duì)合作的重要性，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生類比推理的科學(xué)思維。

2.2.5" 再現(xiàn)錯(cuò)誤認(rèn)知，實(shí)驗(yàn)再引沖突

日常生活中，騎自行車不僅會(huì)遇到下坡，還會(huì)遇到上坡，所以進(jìn)一步向?qū)W生提出問(wèn)題：小車在斜面上上沖和下滑的加速度大小哪個(gè)比較大？很多學(xué)生結(jié)合日常認(rèn)知，想當(dāng)然地回答是下坡加速度比較大。教師用剛剛的實(shí)驗(yàn)儀器立即演示上沖和下滑時(shí)的情況，并對(duì)加速度的大小進(jìn)行比較，最終得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果反而是上坡時(shí)加速度比較大（如圖3所示），這個(gè)結(jié)論對(duì)學(xué)生的固有認(rèn)知有較大沖擊。

初速度" v0＝－0.424m/s

末速度" vt＝－0.236m/s

時(shí)間差" Δt＝0.360s

加速度" a＝0.522m/s2

初速度" v0＝0.080m/s

末速度" vt＝0.207m/s

時(shí)間差" Δt＝0.300s

加速度" a＝0.423m/s2

設(shè)計(jì)意圖：①設(shè)疑激趣，利用學(xué)生的前概念和實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間的矛盾，再次引發(fā)認(rèn)知沖突，使得學(xué)生心理失衡。當(dāng)沖突產(chǎn)生時(shí)，學(xué)生急于想平衡這種失衡，試圖通過(guò)探究來(lái)調(diào)整自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到認(rèn)知的發(fā)展。②學(xué)生經(jīng)歷兩次認(rèn)知沖突、順應(yīng)同化的過(guò)程，體驗(yàn)秉持求真務(wù)實(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度對(duì)尋求真理的重要性，提高了質(zhì)疑創(chuàng)新的意識(shí)和能力。

2.2.6" 推理實(shí)驗(yàn)互洽，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情

上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，同樣需要理論支撐，請(qǐng)學(xué)生自主完成上沖時(shí)加速度表達(dá)式

aup＝gsinθ＋μgcosθ。

從理論推導(dǎo)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)上沖過(guò)程確實(shí)比下滑過(guò)程的加速度要大一些，究其原因是上沖和下滑過(guò)程中的滑動(dòng)摩擦力方向不同，如果是光滑斜面，那么上沖和下滑時(shí)的加速度大小相等。

教師追問(wèn)：學(xué)到這里是否可以知道剛剛做實(shí)驗(yàn)的滑軌傾角和動(dòng)摩擦因數(shù)？使學(xué)生明白可以聯(lián)立上沖和下滑時(shí)加速度的表達(dá)式解得滑軌傾角和動(dòng)摩擦因數(shù)，進(jìn)一步體會(huì)物理在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，讓學(xué)生感受到學(xué)習(xí)物理的重要性。

設(shè)計(jì)意圖：①學(xué)生通過(guò)自主推理兩種加速度，體驗(yàn)知識(shí)應(yīng)用過(guò)程；經(jīng)歷質(zhì)疑、檢驗(yàn)、釋疑過(guò)程，培養(yǎng)科學(xué)思維。②邏輯推理和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的第三次自洽，使科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性得到充分體現(xiàn)，并促進(jìn)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與科學(xué)觀念的形成。③帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)以致用，求解斜面傾角和動(dòng)摩擦因數(shù)，從而獲得學(xué)習(xí)的成就感，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

2.2.7" 回扣情境續(xù)疑，理論引伸實(shí)際

（1）回扣引入情境，是否“質(zhì)量越大，下坡加速度越大？”事實(shí)發(fā)現(xiàn)aup、adown都與m無(wú)關(guān)，這是否有違牛頓第二定律的內(nèi)容：“受力一定時(shí)，加速度與物體的質(zhì)量成反比”？第三次引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突。

引導(dǎo)學(xué)生分析沖突原因（在本模型中小車受到的重力、支持力、滑動(dòng)摩擦力均與質(zhì)量成正比，所以所受合外力與質(zhì)量成正比，故可得到a與質(zhì)量無(wú)關(guān)）進(jìn)而再提及亞里士多德觀點(diǎn)的誤區(qū)：“質(zhì)量越大的物體下落時(shí)加速度越大”，請(qǐng)學(xué)生分析為什么自由落體的加速度不變。

（2）播放有經(jīng)驗(yàn)的騎行者騎行的短視頻，隊(duì)友對(duì)大體重選手說(shuō)：“上坡讓人等你，下坡你嗷嗷叫?！币雽?shí)際生活中騎行時(shí)空氣阻力不可忽略的觀點(diǎn)，讓學(xué)生感受理論、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和實(shí)際生活的區(qū)別。表明實(shí)際生活中確實(shí)是“體重大的選手下坡比較容易”，對(duì)照一開(kāi)始提到的小李說(shuō)的話，可以發(fā)現(xiàn)這句話并也不是完全沒(méi)有道理。

（3）進(jìn)一步將討論拓展到自行車競(jìng)賽中，討論自行車競(jìng)賽選手利用不同姿勢(shì)減小空氣阻力從而獲得更快騎行速度的例子（如圖4所示）。

設(shè)計(jì)意圖：①本環(huán)節(jié)是回顧、總結(jié)整節(jié)課內(nèi)容后，通過(guò)幾個(gè)能引起學(xué)生認(rèn)知沖突的問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生拓展、關(guān)聯(lián)到前期所學(xué)的內(nèi)容，不僅明晰了下滑加速度與質(zhì)量無(wú)關(guān)的原因，還運(yùn)用類比的科學(xué)思維進(jìn)一步加深了學(xué)生對(duì)自由落體規(guī)律的理解，螺旋式提升了物理認(rèn)知，有利于幫助學(xué)生建立結(jié)構(gòu)化的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。②給學(xué)生展示理論的局限性，使學(xué)生體會(huì)到理論運(yùn)用到實(shí)際生活中還是需要一定的修正，在實(shí)際生活中下滑時(shí)的加速度不僅與質(zhì)量有關(guān)，還與下滑時(shí)的迎風(fēng)面積，比如身體姿勢(shì)有關(guān)，從而進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生對(duì)科學(xué)問(wèn)題的客觀、全面的認(rèn)識(shí)。

3" 指向科學(xué)思維培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)的反思

3.1" 本案例的反思

本課例設(shè)計(jì)中以培養(yǎng)核心素養(yǎng)為指向，考慮到教學(xué)內(nèi)容“牛頓第二定律的應(yīng)用”的特點(diǎn)，將科學(xué)思維設(shè)計(jì)為本課時(shí)內(nèi)容重點(diǎn)培養(yǎng)的素養(yǎng)，通過(guò)“遞進(jìn)式”設(shè)計(jì)，改變了過(guò)去簡(jiǎn)單疊加多個(gè)情境的授課模式，創(chuàng)設(shè)一個(gè)源于生活單一真實(shí)情境，經(jīng)情境迭代、思維進(jìn)階，讓學(xué)生在經(jīng)歷三次邏輯推理和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的循環(huán)過(guò)程之后建立起“生活實(shí)踐與牛頓第二定律間是關(guān)聯(lián)的”認(rèn)識(shí)，通過(guò)設(shè)計(jì)方案、學(xué)生實(shí)驗(yàn)、互動(dòng)交流、理論分析問(wèn)題等系列外顯活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生內(nèi)隱的科學(xué)思維素養(yǎng)的提升。

從整節(jié)課上學(xué)生表現(xiàn)來(lái)看，學(xué)生參與度較以往有較大幅度提高，研究熱情得到很好的激發(fā)。尤其在經(jīng)過(guò)一次邏輯推理和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證循環(huán)過(guò)程之后，學(xué)生在自主實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，思維活躍，思路清晰，操作流暢。三次認(rèn)知沖突時(shí)大部分學(xué)生表現(xiàn)出對(duì)問(wèn)題解決的渴求，極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。另外，整節(jié)課有疑問(wèn)的地方能立即通過(guò)實(shí)驗(yàn)或者理論得出答案，激發(fā)了學(xué)生的質(zhì)疑精神。同時(shí)，對(duì)自行車比賽中的姿勢(shì)問(wèn)題的分析討論過(guò)程，讓學(xué)生真切地感受到了物理源于生活，服務(wù)于生活，極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情。

3.2" 教學(xué)設(shè)計(jì)的反思

（1）物理學(xué)科與生產(chǎn)生活是密不可分的，因此在教學(xué)設(shè)計(jì)中要重視實(shí)踐性。本設(shè)計(jì)創(chuàng)設(shè)情境源于實(shí)踐，最終又回歸于實(shí)踐。從開(kāi)始的騎自行車下坡建立物理模型開(kāi)始，到最后回歸實(shí)踐，利用所學(xué)知識(shí)分析討論、解決實(shí)際問(wèn)題——自行車競(jìng)賽選手如何騎得更快，通過(guò)理論與實(shí)踐相結(jié)合，讓學(xué)生學(xué)以致用，帶來(lái)的成就感能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情。同時(shí)，學(xué)生通過(guò)觀看騎行者騎行的視頻知道在實(shí)際生活中騎自行車下坡的加速度與質(zhì)量和騎行姿勢(shì)均有關(guān)系，明白理論應(yīng)用與實(shí)際生活不能完全劃等號(hào)，加深了對(duì)科學(xué)的正確認(rèn)識(shí)。

（2）科學(xué)思維不像知識(shí)點(diǎn)可以靠教師簡(jiǎn)單傳授即可獲得，必須依賴學(xué)生親歷與體驗(yàn)。因此，課堂教學(xué)設(shè)計(jì)中需通過(guò)創(chuàng)設(shè)蘊(yùn)含豐富物理知識(shí)的真實(shí)情境，在解決問(wèn)題、建構(gòu)認(rèn)知的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，也就是要重視過(guò)程化教學(xué)。本設(shè)計(jì)中，學(xué)生經(jīng)歷了從熟悉的真實(shí)物理情境，到建立物理模型后在教師帶領(lǐng)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)原理的選擇、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、加速度的測(cè)量、理論的推導(dǎo)等師生不間斷交流、釋疑的過(guò)程，從被動(dòng)接收知識(shí)轉(zhuǎn)為主動(dòng)探究性學(xué)習(xí)（自主實(shí)驗(yàn)探究影響加速度的因素以及上沖和下滑加速度大小的比較），從單一做題到理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的多感官學(xué)習(xí)法，這樣的知識(shí)過(guò)程明顯加深了學(xué)生對(duì)這一典型物理模型的理解

。

（3）科學(xué)研究方法是內(nèi)隱的學(xué)科知識(shí)，沒(méi)有明確的可依托內(nèi)容，但卻蘊(yùn)含了豐富的課程育人價(jià)值，在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)方面發(fā)揮著重要作用。本案例中設(shè)計(jì)三次邏輯推理和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的循環(huán)過(guò)程，不斷引導(dǎo)、強(qiáng)化學(xué)生對(duì)理論和實(shí)驗(yàn)自洽的重要性的體會(huì)。體現(xiàn)了實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有實(shí)踐的理論是空洞的，沒(méi)有理論的實(shí)踐是盲目的。強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)理論和實(shí)驗(yàn)需自洽的內(nèi)隱性物理知識(shí)的理解，體現(xiàn)了學(xué)科德育屬性。

從培養(yǎng)學(xué)生角度來(lái)看，培養(yǎng)熱愛(ài)物理、善于思考的人比培養(yǎng)單純會(huì)解題的人更符合現(xiàn)如今國(guó)家對(duì)人才的要求，設(shè)計(jì)單一情境進(jìn)行富有探究性的課堂活動(dòng)可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，開(kāi)展深度教學(xué)，以求更加全面地落實(shí)核心素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)物理知識(shí)學(xué)習(xí)與物理核心素養(yǎng)同步發(fā)展。［5］

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