巧用物理教材习题 培养学科核心素养①

(1. 广东省汕头市实验学校,广东 汕头 515041；2. 广东省顺德容山中学,广东 顺德 528303；3. 广东省东莞中学松山湖学校,广东 东莞 523808)

《普通高中物理课程标准(2017年版)》指出：课程理念之一为“体现课程的时代性，关注科技进步”；教材编写原则之一为“注重时代性，及时反映物理学对社会进步及科技发展的重要作用”。因此，很多物理教材的习题以科技素材为问题情境，加强对学生应用基础知识解决物理问题或实际问题能力的考查。然而对于科技素材，教材编者由于自身知识的局限性，在编写教材习题时出现一些错误就在所难免。笔者在教学过程中，发现人教版物理必修1中有一道习题就出现对素材的理解错误。

1 教材原题呈现

人教版物理必修1第二章第4节的“问题与练习”第3题叙述如下：某型号的舰载飞机在航空母舰的跑道上加速时，发动机产生的最大加速度为5m/s2,所需的起飞速度为50m/s，跑道长100m。通过计算判断，飞机能否靠自身的发动机从舰上起飞？为了使飞机在开始滑行时就有一定的初速度，航空母舰装有弹射装置。对于该型号的舰载飞机，弹射系统必须使它具有多大的初速度？为了尽量缩短舰载飞机起飞时的滑行距离，航空母舰还需逆风行驶。这里对问题做了简化。

2 教学过程

笔者把此题布置为家庭作业，要求学生完成作业后，还要上网查阅航空母舰相关资料，并做好记录，下次上课时，分享查阅收获。

师：请一位同学上黑板写出解答过程。

师：请介绍解题思路？

生：在航空母舰起飞跑道的后端，用弹射装置给舰载机一个初速度，舰载机获得初速度以后，在起飞跑道上做匀加速直线运动，到达起飞跑道的前端，达到了起飞速度，根据匀变速直线运动的规律，写出方程，可求得速度。

师：你们已经上网查阅资料，请问舰载机在航空母舰上如何起飞？如何降落？

生：在装备弹射系统的航空母舰上，舰载机借助弹射系统助其加速，并达到需要的起飞速度，使舰载机顺利升空。

师：什么是弹射系统？

生：弹射系统是航空母舰上推动舰载机增大起飞速度、缩短滑跑距离的装置。

师：请问弹射系统如何使舰载机获得起飞速度？

生：如图1所示，弹射系统装在整个起飞跑道上，是把舰载机从起飞跑道的后端由静止开始加速到起飞跑道的前端，达到需要的起飞速度。

图1

师：既然弹射系统是这样使舰载机获得起飞速度，请问我们教材这个习题正确吗？

生：不正确。啊，教材习题错了？

师：请问哪里不正确？

生：在教材习题中，把弹射系统理解为只在起飞跑道的后端给舰载机一个初速度，而弹射系统是在整个起飞跑道上加速，因此该习题违背了真实情况，犯了原理性错误。

师：嗯，既然如此，请问如何修正？

生：根据弹射系统原理，本题可修正如下：某型号的舰载飞机在航空母舰的跑道上加速时，发动机产生的最大加速度为5m/s2,所需的起飞速度为50m/s，跑道长100m。通过计算判断，飞机能否靠自身的发动机从舰上起飞？为了使舰载机可以从舰上起飞，则弹射系统至少要使舰载机产生多大的加速度？

师：为何要这样修正？

生：本题是考查物理公式在军事中的应用，由于弹射系统使舰载机在整个起飞跑道都在做匀加速直线运动，舰载机的初速度总是为0，所以本题应该求加速度。

3 教学反思

笔者发现此题存在错误，没有直接给学生指出，而是以此题为素材，引导学生查阅相关资料，在课堂与大家分享交流。通过这样的教学过程，增强了学生的自学能力，促进了师生的合作交流，培养了学生的质疑精神，从而有效地提升了学生的物理核心素养。

3.1 应用公式解答，深化物理观念

物理观念是从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识，是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华，是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础。物理观念包括物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念。学生首先认真阅读题目，分析出舰载机做匀加速直线运动，然后根据匀变速直线运动的相关公式，代入已知数据，得出解答。学生经历了做题过程，理解了匀变速直线运动的相关规律，增强了匀变速直线运动规律的应用能力，从而深化了物理观念。

3.2 质疑教材习题，培育科学思维

科学思维是对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式。科学思维包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新。学生在分享了弹射系统的原理后，通过对比，发现真实的弹射系统工作原理与教材习题表述的弹射系统工作原理不一样，从而大胆质疑，指出教材习题存在错误，并对教材习题提出修改建议。通过这样的教学过程，激发了学生的学习兴趣、质疑精神和论证能力，从而培育了学生的科学思维。

3.3 查阅网络信息，培养探究精神

科学探究是人们探索和了解自然、获得科学知识的主要方法。以证据为基础，运用各种信息分析和逻辑推理得出结论，公开研究结果，接受质疑，不断更新和深入，是科学探究的主要特点。科学探究主要包括问题、证据、解释、交流等四个要素。学生通过网络查找航空母舰相关资料，找到自己需要的信息，有利于培养学生自学能力。通过对资料的对比、分析、讨论，能够有效培养学生的科学探究能力和科学探究精神。

3.4 交流各自资料，树立科学态度

科学态度是个体对科学对象、现象、过程、事实、理论等持有的稳定的心理倾向，主要包括好奇心、实事求是、追求创新、合作分享四个方面。学生通过高中阶段的物理学习，应具有基于证据和逻辑发表自己见解的意识和能力，不迷信权威，实事求是。能主动与他人合作，尊重他人。通过这节课，学生分享各自查阅的资料，勇于表达自己的观点，并相互讨论，从而感受集体的智慧，对培养学生的科学态度起到了潜移默化的效果。

教材习题可以简化，但不能虚化。可以高于生活，但不能脱离生活。学生通过查阅资料，指出教材习题错误，有效地培养了学生自学能力、质疑精神，进而积累了必备知识，提升了关键能力，提升了学科核心素养。

参考文献：

[1] 胡卫平.物理学科核心素养的内涵与表现[J].中学物理教学参考，2017,(8)：1-3.

[2] 人民教育出版社,课程教材研究所,物理课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书 必修物理1[M].北京：人民教育出版社，2010:43.