【摘要】為貫徹“雙減”與“五項(xiàng)管理”政策，落實(shí)高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)和理念，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的全面發(fā)展，實(shí)現(xiàn)課堂高質(zhì)量發(fā)展.本文以人教版高中物理新版教材“生活中的圓周活動(dòng)”為例，制作教學(xué)設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生掌握生活中的物理規(guī)律，通過物理規(guī)律解決生活中的物理現(xiàn)象，培養(yǎng)科學(xué)思維，達(dá)到學(xué)以致用、知識(shí)遷移的目的.

【關(guān)鍵詞】科學(xué)思維；高中物理；圓周運(yùn)動(dòng)

1引言

課堂是實(shí)施教育改革和培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的關(guān)鍵場(chǎng)所.教師應(yīng)考慮哪些教學(xué)理念、方法和評(píng)價(jià)體系更有利于學(xué)生全面發(fā)展.物理學(xué)科核心素養(yǎng)是高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中的新概念，指學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)形成的適應(yīng)個(gè)人和社會(huì)發(fā)展的價(jià)值觀、品格和能力.它包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面，這些方面相互聯(lián)系，共同發(fā)展.學(xué)生在科學(xué)探究中運(yùn)用科學(xué)思維，形成物理觀念，發(fā)展科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感，深化對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解.教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)以科學(xué)思維培養(yǎng)為主線，通過創(chuàng)設(shè)情境、提出問題、建立模型和運(yùn)用科學(xué)推理來探究真理.高中物理教學(xué)中培養(yǎng)科學(xué)思維素養(yǎng)可以從以下三個(gè)方面去做：（1）教學(xué)中重視實(shí)踐性；（2）在知識(shí)構(gòu)建中凸顯過程性；（3）關(guān)注學(xué)科育人的內(nèi)隱性.

科學(xué)思維培養(yǎng)下的課堂教學(xué)具有以下特征：（1）教學(xué)目標(biāo)：指向?qū)W生核心素養(yǎng)；（2）教學(xué)理念：尊重學(xué)生主體地位；（3）教學(xué)活動(dòng)：依托真實(shí)問題情境；（4）教學(xué)評(píng)價(jià)：指向多元綜合評(píng)價(jià).

本節(jié)內(nèi)容教學(xué)目標(biāo)設(shè)定，依托科學(xué)思維理論，從生活中的圓周運(yùn)動(dòng)出發(fā)，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律來制定教學(xué)目標(biāo)：（1）掌握?qǐng)A周運(yùn)動(dòng)的向心力概念；（2）探究圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律；（3）培養(yǎng)學(xué)生的建模和分析推理能力；（4）養(yǎng)成尊重事實(shí)的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任.

教學(xué)目標(biāo)制定符合高中物理核心素養(yǎng)：物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等四個(gè)維度.

2教學(xué)案例分析展示

2.1學(xué)情分析

學(xué)生已掌握?qǐng)A周運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)，包括向心力和加速度公式，并理解向心力是合力的一部分.本課將應(yīng)用這些知識(shí)，通過分析圓周運(yùn)動(dòng)模型和受力情況，確定向心力的來源、大小和方向，并使用相關(guān)公式計(jì)算所求物理量.學(xué)生在學(xué)習(xí)中常見的錯(cuò)誤是將向心力誤解為特定類型的力，尤其是在豎直圓周運(yùn)動(dòng)中，他們可能會(huì)忽略向心力，錯(cuò)誤地認(rèn)為支持力或拉力等同于重力.

2.2以科學(xué)思維為先導(dǎo)的課中活動(dòng)設(shè)計(jì)

本課程采用情境化和問題式教學(xué)，從易到難，層層遞進(jìn)，如圓周運(yùn)動(dòng)情境漸進(jìn)式學(xué)習(xí)體驗(yàn)（如圖1），符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，旨在培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維能力，提高學(xué)生的物理核心素養(yǎng).

2.3創(chuàng)設(shè)生活情境，培養(yǎng)學(xué)生的物理建模能力

情境是實(shí)現(xiàn)考查內(nèi)容和考查要求的載體，“一核、四層、四翼”的實(shí)現(xiàn)需要借助情境化的設(shè)計(jì)理念與實(shí)踐，確?？疾槟繕?biāo)的落實(shí)、實(shí)施.“無情境不命題，無情境不物理”，這足以說明情境在日常教學(xué)和高考評(píng)價(jià)中占有重要地位.

教學(xué)片段1水平路面汽車轉(zhuǎn)彎（如圖2、圖3）.

問題1當(dāng)汽車在公路上轉(zhuǎn)彎的過程中（如圖4），汽車在做什么運(yùn)動(dòng)？需要什么力？

生汽車在做圓周運(yùn)動(dòng)，通過受力分析可得，向心力由地面對(duì)小車的靜摩擦力提供.

物理建模分析

教學(xué)片段2傾斜路面（如圖5）轉(zhuǎn)彎.

問題2如v>ugr時(shí)，為了防止汽車側(cè)滑，你有哪些好的建議？

生降低車速或更換摩擦系數(shù)更好的輪胎.

問題3同學(xué)所說的方案不是不行，但是不是最優(yōu)方案，還有更好的建議嗎？

生考慮把水面路面設(shè)計(jì)成傾斜路面（如圖6）.

問題4請(qǐng)學(xué)生對(duì)傾斜路面的汽車轉(zhuǎn)彎進(jìn)行受力分析，求出所需的向心力和臨界速度.

生結(jié)合汽車受力分析情況（如圖7），汽車受到重力和支持力，它們的合力提供汽車轉(zhuǎn)彎所需的向心力.

若汽車與路面無切向摩擦力時(shí)轉(zhuǎn)彎臨界速度：

F向=mgtanθ=mv2r→ v>grtanθ.

問題5若汽車與路面有切向摩擦力時(shí)，速度有何不同？

生當(dāng)v>grtanθ時(shí)，汽車有向外側(cè)滑的趨勢(shì)，汽車受到沿斜面向下的摩擦力；當(dāng)v＜grtanθ時(shí)，汽車有向內(nèi)側(cè)滑的趨勢(shì)，汽車受到沿斜面向上的摩擦力.

2.4注重理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力

教學(xué)片段3豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)如（圖8、圖9）.

問題6請(qǐng)同學(xué)們分析汽車通過凸形橋最高點(diǎn)和凹形橋最低點(diǎn)時(shí)，橋面受到的壓力.

生F向=mg－N=mv2R，

F壓=FN=G－mv2R，

v越大，F(xiàn)壓或FN越小，

F向=N－mg=mv2R，

F壓=FN=G+mv2R，

v越大，F(xiàn)壓或FN越大.

思路設(shè)計(jì)教學(xué)豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，可將生活中的凹形橋和凸形橋進(jìn)行直觀對(duì)比，通過物理情境，讓學(xué)生通過前面所學(xué)的水平面的圓周運(yùn)動(dòng)，遷移到豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)行物理建模，列出物理公式，達(dá)到解決問題的目的；整個(gè)思路設(shè)計(jì)一脈相承，符合層層遞進(jìn)的教學(xué)規(guī)律，符合學(xué)生從易到難的認(rèn)知規(guī)律，通過生活中的物理現(xiàn)象回到到物理學(xué)習(xí)中，培養(yǎng)學(xué)生的物理建模、科學(xué)思維、抽象邏輯思維能力.

2.5利用物理模型，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)遷移能力

生活中有許多實(shí)際問題可以作為物理情境、教學(xué)素材.教師需要引導(dǎo)學(xué)生通過分析物理現(xiàn)象和物理模型，將其本質(zhì)聯(lián)系起來，并進(jìn)行分析，解決實(shí)際問題.

教學(xué)片段4知識(shí)遷移，學(xué)以致用.

例現(xiàn)有一座半徑為40m的圓弧形拱橋.一輛質(zhì)量為1.0×103kg的汽車，行駛到拱橋的頂端時(shí)，汽車的運(yùn)動(dòng)速度為10m/s.取g=10m/s2，則：

（1）此時(shí)汽車運(yùn)動(dòng)的向心加速度為多大？

（2）橋面對(duì)汽車的支持力是多少？

（3）增大汽車的速度，橋面對(duì)汽車的支持力（選填“增大”或“減小”），并說明理由.

解析（1）由向心加速度公式：a=v2r=2.5m/s2.

（2）對(duì)汽車進(jìn)行受力分析可知：汽車受到重力、支持力，它們的合力提供所需的向心力F向=mg－F支→F支=mg－F向=7.5×103N.

（3）由上面公式推導(dǎo)可知：當(dāng)速度越大時(shí)，所需向心力越大，橋面對(duì)汽車的支持力越小.

思路設(shè)計(jì)題目中沒有出現(xiàn)物理情境圖示，旨在培養(yǎng)學(xué)生的自主建模能力，運(yùn)用豎直平面內(nèi)的圓周

運(yùn)動(dòng)的物理觀念和規(guī)律解題，第（3）問必須通過前面的推理計(jì)算才能準(zhǔn)確判斷；所選的例題符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，也符合本節(jié)所學(xué)內(nèi)容，重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)的掌握和應(yīng)用情況，采取講練結(jié)合的教學(xué)策略，達(dá)到知識(shí)遷移——舉一反三的效果.

3結(jié)語(yǔ)

基于科學(xué)思維培養(yǎng)，為學(xué)生創(chuàng)造沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)角色.在創(chuàng)設(shè)的生

活情境中，學(xué)生可以感受到物理就在我們身邊，感悟物理規(guī)律；通過開放性作業(yè)設(shè)計(jì)感知物理現(xiàn)象，培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力、建模能力、邏輯推理能力、歸納總結(jié)能力、提升和創(chuàng)造能力.

參考文獻(xiàn)：

[1]曾長(zhǎng)興.基于“情境—問題”教學(xué)促進(jìn)深度學(xué)習(xí)發(fā)生——以“電容器的電容”教學(xué)為例[J].中學(xué)物理，2023，41（09）：37-40.

[2]余耿華，謝桂英，許桂清，等.指向科學(xué)思維提升的中學(xué)物理闖關(guān)教學(xué)模式構(gòu)建與實(shí)施[J].中學(xué)物理，2023，41（03）：33-38.

[3]吳夢(mèng)雷.基于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)——以“向心力”為例[J].物理教師，2021，42（10）：8-12.