基于教材内容变化谈物理核心素养的落实

摘 要：在我国的课堂教学育人目标指向学生核心素养的大背景下，学科教学的关键在于落实学科核心素养.学生的学科核心素养是在学习活动过程中形成和发展的.人教版高中物理课标教材《物理2》在“曲线运动的速度”的编写上，素材内容、呈现方式都发生了很大的变化，旨在使学生接受经历、反应、领悟、升华等学习过程的熏陶，为学科核心素养在课堂教学中的落实提供了资源保障.

关键词：教材编写；曲线运动的速度；物理核心素养

作者简介：王菊香（1965-），女，甘肃徽县人，大学本科学历，中学高级教师，研究方向：中学物理学科教学.随着新课程改革的不断深入，以学科知识结构为核心的传统课程教学模式逐渐向以个人终身发展、终身学习为主体的核心素养模式转化.因此，落实学科核心素养就成为学科教学的关键任务.

学科核心素养主要体现在学科的核心知识、核心能力、核心品质，它们是学生在与情境的持续互动中，在解决问题、建构知识的学习过程中形成和发展的，是学生进入社会以后适应环境不断发展的内在动力.

物理学科核心素养是学生在学习物理的过程中逐步形成的行为习惯和关键能力，主要有四方面的内容：物理观念；科学思维；实验探究；科学态度与责任.

如果在编写教材时，多设计一些能够引发学生积极参与、乐于探究的生活化、情境化素材，使学生能够动手体验、动脑思考、动情感受，变被动接受知识为主动建构知识，就能够有效促进学科核心素养的发展与提升.本文谈谈人教版高中物理课标教材相较于原教材在“曲线运动的速度”一节的编写变化，带给我们的启发和思考.

1 原教材的编写方式

1.1 提出问题

在本节内容开始，教材开门见山，直奔主题，提出：怎样确定做曲线运动的物体在任意时刻速度的方向呢？

1.2 列举事例

列举旋转砂轮上磨刀具、运动员掷链球的事例，并对事例中的现象进行了详细的陈述：“在砂轮上磨刀具，……刀具与砂轮接触处有火星沿砂轮的切线方向飞出……因此，火星飞出的方向就表示砂轮上跟刀具接触处的质点的速度方向.运动员掷链球时，……放手的时刻不同，链球飞出的方向也不同，但都沿着圆周的切线方向.”在两幅事例图片下写有：（1）火星沿砂轮的切线方向飞出；（2）链球沿切线飞出.

1.3 得出结论

直接给出结论：曲线运动中速度的方向是时刻变化的，质点在某一点（或某一时刻）的速度方向在这一点的切线方向.

可见，从事例现象的呈现、分析到得出结论，教材基本是和盘托出、直接告知，学生既无体验的机会，也无思考的空间.而且，教材是从圆周运动的特例直接概括出了曲线运动速度方向的普遍结论，属于典型的“重结论，轻过程”.这种编写方式，忽视了学习过程对学生掌握核心知识、提升核心能力、形成核心品质等方面的桥梁作用，且容易滋生“灌输式”教学，“接受式”学习现象的发生，不利于学生的物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任等学科核心素养的形成与发展.

如何使学生的“学”由“被动接受”向“主动建构”转变，让学生在亲历学习活动的过程中发展和提升学科核心素养呢？或许，我们能够从课标教材的编写方式中获得启发.

2 课标教材的编写方式

2.1 呈现事例

以“思考与讨论”的方式创设问题情境，通过问题：（1）微粒沿什么方向飞出？（2）链球沿什么方向飞出？引导学生观察砂轮上磨刀具和运动员掷链球两幅图片呈现的现象，启发学生思考：“你能不能说清楚，砂轮打磨下来的炽热微粒，飞出去的链球，分别沿着什么方向运动？”可以看出，教材是按照“呈现证据→问题引导→观察现象→抽象概括”的思路，通过创设情境，设问引思的方式，使学生对来自生活中的两个事例开展比较、分析、抽象、概括等思维活动，经历独立思考、讨论交流的自主学习过程，初步建立对曲线运动速度的认识.这种编写方式摒弃了“简单告知”，加强了对学生思维的引导，有助于训练学生的思维品质，养成勤于思考的习惯；发挥了“情境”在知识转化为素养过程中的途径作用，有助于学生的科学思维、物理观念等学科核心素养的提升；促进了学习方式的转变，使学生变“被动接受”为“主动建构”，有助于学生改变被动等吃的习惯，获取有利于终身发展的学习能力.

2.2 提出问题

“运动员掷链球时，……放手的时刻不同，链球飞出的方向也不同一样，可见做曲线运动的物体，不同时刻的速度具有不同的方向.”通过对链球做曲线运动现象的分析及砂轮上磨刀具现象的启发，使学生产生“曲线运动速度方向可能沿切线方向”的猜想.然后提出要探究的问题：在研究曲线运动的速度时，我们首先考虑，怎样确定物体在某一时刻的速度的方向？激发学生的探究欲望和学习热情.

2.3 实验探究

用具有普遍意义的、可拆卸的任意曲线轨道进行实验，探究速度方向的判定方法，为猜想提供事实证据.如图1，通过直观的实验现象刺激学生感官，激活思维，诱发其对“钢球离开轨道时的速度方向與轨道（曲线）有什么关系？”的思考，从而积极参与，主动探究.体现了编者的“实验探究→观察表象→理性思考→抽象概括→建构升华”的编写意图，凸显了物理学科以观察、实验和物理思维相结合的学科特点.实验为学生营造了生动、具体的物理情境，能够使学生置身其中，通过观察、分析、抽象、概括，经历自主建构知识的过程.实验时，钢球从A、B两点离开轨道时，在白纸上留下的清晰直线印迹会在学生头脑中留下深刻的印记，为“曲线运动速度方向沿曲线在这一点的切线方向”提供真实有力的事实证据.

该实验器材、方案的设计可谓独具匠心，其任意曲线的轨道具有普遍意义，可拆卸又实现了实验条件可控.实验既能够让学生体验灵活而严谨的实验过程，又感受到一个实验结论的形成是以客观事实为依据的，有助于培养学生求实务真的科学态度和科学精神，激发学生对科学的兴趣和热爱之情，提升学生的物理科学品质；既能够培养学生提出物理问题、形成猜想和假设、获取和处理信息的能力，又能够增强学生的探究意识，提高探究技能，促进分析综合、推理论证等科学思维方法的内化，有助于学生的物理学科核心素养的发展与提升.endprint

2.4 理论探究

“讨论曲线运动的速度方向时要明确一个数学概念：曲线的切线.”借助极限思想帮助学生理解“切线”的概念，如图2所示.不仅从理论上对曲线运动的速度方向做了说明，为猜想提供理论证据，而且有助于培养学生的理性思维习惯，优化思维品质.

2.5 得出结论

“有了切线的概念，我们就可以说：质点在某一点的速度，沿曲线在这一点的切线方向.”然后，从速度的矢量性出发，得出：曲线运动是变速运动.

可见，教材是通过呈现事例、引发猜想、提出问题、实验探究、理论探究等，把感性材料和理性材料、客观事实和理性分析结合了起來，不仅能够使学生的行为和思维都经历探究曲线运动速度方向的学习过程，感受一个物理结论的形成是客观事实和理性思维相结合的产物，而且能够促进理解能力、推理能力、分析、综合能力等物理学科核心能力的提高及兴趣、态度、情感、科学精神等物理科学品质的发展，使学生的物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任等学科核心素养在多样化的学习活动过程中得到有效落实.毋庸置疑，这样的学习过程对学生的影响是入心入脑、潜移默化的，因为，“告诉”的总会忘记，“经历”的才会沉淀.

2.6 拓展运用

与原教材在得出曲线运动速度方向的结论后，就进入下一个问题的学习不同，课标教材在此增加了一个“求曲线运动的分速度”的内容，让学生运用确定曲线运动速度方向的方法解决问题，学会在平面直角坐标系中求分速度的方法，如图3所示.有助于加深学生对“质点在某一点的速度，沿曲线在这一点的切线方向”的理解及利用数学工具解决物理问题这一核心能力的培养.

2.7 增强体验

为了进一步强化学生对曲线运动速度方向的感知，教材还安排了一个“做一做”活动，让学生自己动手做一个能够显示曲线运动速度方向的“飞镖”，沿不同的投射角投射出去.观察：（1）飞镖在空中飞行时指向的变化；（2）插入地面时的不同角度.从而使学生在亲身体验和深入观察中领会：曲线运动的速度方向是不断变化的，速度方向沿曲线的切线方向.这个活动能够促进学生动手动脑，激发学生的学习兴趣，增强对物理的亲近感，提升科学品质；能够帮助学生提高观察能力，发展科学思维，并形成观察与思考的习惯，不做思想的懒汉.由上可见，在“曲线运动的速度”的编写上，课标教材通过七个环节的编排，极大地丰富了教材内容.这些内容为课堂教学提供了“以事实为证据，以思维为中心”的源头活水，既能够使学生的行为、思维亲历学习过程，接受经历、反应、领悟、升华等过程的熏陶，又有利于学生掌握核心知识、提高核心能力、形成核心品质，使物理核心素养得到有效落实.如果我们教师能够认真研究教材内容，切实领会编者意图，用足用活教材资源，在教学中以这些内容为依托精心设计学习活动，创设科学合理的问题情境，让学生通过基于问题的活动方式，开展合作、体验、探究式的多样化学习活动，使学生的“学”由“被动接受”向“主动建构”转变，使学科教学的目标从“知识本位”向“核心素养本位”转变，充分彰显学科教学的育人价值.那么，我们的学科教学过程必将成为学科核心素养的形成和发展过程，使教学最终升华为对人的教育.

参考文献：

[1]尹后庆.核心素养要落地，学习方式必须变[N] .中国教育报，2016-09-14（5）.

[2]杨向东.核心素养与我国基础教育课程改革的关系[J].人民教育，2016，（19）：21～22.

[3]余文森.从三维目标走向核心素养[J].华东师范大学学报（教育科学版），2016，（1）.

[4]普通高中课程标准实验教科书（必修）《物理2》[M].北京：人民教育出版社出版.2010：2～7.

[5]全日制普通高级中学教科书（必修）《物理》第一册[M].北京： 人民教育出版社出版.2006：74～77.endprint