基于物理核心素养下的《机械能、能源》一章的教学思考

胡焕平

(华中师范大学第一附属中学朝阳学校 100025)

核心素养正在成为世界上各国际组织和各国政府关注的热点，成为当代教育改革的焦点.近年来，世界上各国际组织、各国政府对核心素养进行了广泛的研究，且提出了各自的表述.

我国高中物理学科的核心素养有物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任四个维度.

下面我就《机械能、能源》这一章的内容谈一下体现物理核心素养教学的思考.

一、高中物理核心素养的具体化

在这一章的核心素养体现在：

1.物理观念

主要是能量观念、守恒观念

基本概念：功，功率，动能，重力势能，弹性势能

基本规律：动能定理，机械能守恒，能量守恒

2.科学思维

本章主要的思维方法：极限思维法、图象法、类比法、微元法等

3.实验探究

学生实验：验证机械能守恒定律

合外力做功与速度变化的关系，探究弹簧的弹性势能表达式，虽说物理学科教学指导意见中删除，但是在课时允许的情况下，可以带领学生探究一下，体验实验探究的乐趣，或者作为研究性学习课题供学生研究.

4.科学态度与责任

科学态度：什么是能量？能量就是用来描述运动剧烈程度的普遍适用的物理量.所谓普遍适用，就是可以描述所有的运动，包括机械运动、电磁运动、热运动、光运动、化学运动、生物运动等.什么是功？功能具有怎样的联系？机械能守恒、能量守恒观念.

社会责任：知道合理使用能源的重要性，具有可持续发展观念，养成节能习惯.

二、物理核心素养如何在课堂教学中实施

1.物理概念的建立讲清楚三件事 “为什么”“是什么”“干什么”.

“为什么”指的是引入概念的必要性和目的性，它包括：为什么要引入某个物理概念？引入某个物理概念的物理事实(实验)是什么？

“是什么”指的是概念的确切意义，概念的内涵和外延，它包括：概念的定义是什么？物理量的定义式怎样？决定它的大小的条件是什么？单位是什么？是矢量还是标量？

“干什么”指的是弄清概念的应用，学了某个概念之后，能够运用概念分析、判断和解决新的物理现象和问题.

2.在理解概念规律过程中，自觉渗透物理思维方法的教育.

(1)平均功率与瞬时功率——极限法

(2)重力做功与路径无关——微元法

(3)探究弹性势能表达式——微积分

(4)求解变力做功——图像法

3.重视情境导入，引入新课.

良好的开端是成功的一半，在一节课中能否引学生，最重要的还是要看情境创设是否引人入胜.在重力势能的教学中我以一枚鸡蛋威力为主题：从网上搜索一些材料根据对实验室模拟鸡蛋高楼抛落的试验，整理出以下内容，供您参考：一个30克的鸡蛋从4楼抛下来就会让人起肿包；从8楼抛下来就可以让人头皮破裂；从18楼高甩下来就可以砸破行人头骨；从25楼以上抛下可使人当场死亡.抛出问题为什么一枚小小的鸡蛋竟然有这么大的杀伤力？使学生眼前一亮，从而自然的过渡到同样一颗鸡蛋越高能量越大？引出重力势能的课题.再比如在讲功率的概念是我给出图1和图2的情境.同时提问：

①两种耕作方式，有什么不同？

②让学生举例说明机械做功与人力、畜力做功在做功的快慢？

③如何衡量做功快慢？

这样可以用对比的方法自然唤醒学生的旧知，从而再次巩固比值定义法定义物理量功率.

4.注重物理实验教学，全方面培养学生的物理核心素养 .

诺贝尔物理学奖得主杨振宁教授虽然是一位理论物理学家，但他非常重视物理实验.他指出：理论无论发展到什么时候，无论如何抽象，其价值观念还是从实验中来.著名心理学家皮亚杰指出：一切知识起源于认识主体的实践活动.物理实验不仅能培养学生的动手能力，还能培养学生的精细化观察力，设计能力，克服困难的勇气，培养学生的恒心、毅力等非智力品质.本章可以做不少演示实验：比如探究重力势能可以做的演示实验如图3创设情境让学生定性实验探究重力势能的大小和哪些因素有关.然后从理论上猜测重力势能的表达式，从而培养学生的探究能力.还可以再现初中物理实验如图4让学生感知影响动能大小的因素.

在探究机械能守恒动能和势能的相互转化，动能和弹性势能的相互转化，甚至动能和重力势能、弹性势能的相互转化要有足够多的形象图景让学生体验和感受.可以给学生斜面、小球、小车、弹簧、钩码、皮筋、、细线、小球铁架台等器材让学生自己设计操作，并说明动作过程中是那个力做了功，是那种机械能之间的转化.学生自己动了脑筋，可以设计出很多老师也想不到的花样.再次是做好学生实验验证机械能守恒定律.

5.讲好物理学家的故事，让物理生动起来，增强物理学习的趣味性.

物理名词、概念、公式的建立、发现凝聚着无数物理学家的智慧、心血，背后隐藏着大量的有趣的故事.在物理教学过程中，结合物理知识的教学，有意识地讲述物理学家的轶闻趣事，不仅可以让学生了解这些物理知识的来龙去脉，还能增强学生对物理学家的热爱、景仰，对物理学的喜爱.比如在讲第一节《追寻守恒量》.我查阅了很多书籍把功能的发展史用思维导图的形式展示给同学.

那些物理名词、概念、公式贯穿科学家的故事不再枯燥，带着浓浓的人文气息，贯穿于整章的内容.