浅谈物理核心素养培养策略——以《摩擦力》教学为例

邓 彬

四川省绵阳中学，四川 绵阳 621000

目前，新高考制度在全国推行得如火如荼，新高考对高中物理的要求在原来的 “三个维度”教学目标（“知识与技能”“过程与方法”“情感、态度与价值观”）和考查学生 “五种能力”（理解能力、实验能力、推理能力、应用数学处理物理问题的能力、综合分析能力）的基础上，提出了要加强对学生物理学科核心素养的培养。那么，我们应该如何认识物理学科核心素养呢？

1 物理学科核心素养的要求

（1）通过高中阶段的学习，使学生初步形成包括运动、物质、相互作用、能量、动量等相关“物理观念”，并且能用这些物理观念描述自然界的物理图景，能用其解释生活中的自然现象和解决实际应用问题。

（2）通过学习，使学生具有初步完善的主要包括建构模型、科学论证、科学推理、质疑创新等要素的“科学思维”；使学生能正确运用这些科学思维方法解释相关自然现象和解决生活中的实际问题；使学生具有从定性和定量两个角度进行科学论证、科学推理、总结规律、形成结论的能力；使学生具有批判性思维意识，能基于充分的证据从不同角度思考问题，追求创新。

（3）通过学习，使学生具有初步完善的“科学探究”意识，具有能在日常学习和生活中发现问题、大胆猜测并提出合理假设、设计方案解决问题的能力；使学生具有设计实验探究方案和正确完成实验探究方案，获取实验数据，并使用各种科技手段和方法收集、分析、处理信息的能力；使学生具有能准确描述和反思实验探究过程与实验结果、发现实验探究过程中存在问题的能力。

（4）通过学习，使学生具有初步完善的“科学责任与科学态度”，使学生对学习和探究物理具有强烈的求知欲与好奇心，能积极主动与他人合作，能实事求是不伪造，能基于充分的证据和严密的逻辑发表自己的见解；使学生树立科学的发展观和促进可持续发展的责任感，理解科学技术与社会、环境的关系，热爱自然，尊重自然，节约资源，爱护环境。

总之，物理学科的核心素养是学生在学习物理知识的过程中逐步形成的适应个人终身学习、终身发展和适应社会发展所需要的必备品质和核心能力，是学生科学素养重要组成部分之一。

那么，怎样才能有效培养学生的核心素养呢？下面笔者以《摩擦力》教学为例谈谈物理核心素养的培养策略。

2 《摩擦力》教学案例

（1）在学生预习《摩擦力》教学内容阶段：要求所有学生利用周末时间，通过互联网查询与“摩擦力”知识相关的文章、视频，让学生达到初步了解“摩擦力”这个“物理观念”的目的。

（2）在《摩擦力》教学引入阶段：通过PPT的形式，播放与“摩擦力”知识相关的短视频：世界汽车方程式大赛中汽车启动和急刹车时轮胎与地面摩擦浓烟滚滚的场面，摩托车大赛中轮胎打滑失去控制的场景等，以此提高学生对“摩擦力”的学习兴趣和对实际生活场景的认知能力。

（3）在《摩擦力》教学过程中，除完成教材要求的演示实验以外，设计一系列让学生全员参与的感受性实验，然后学生定性分析、总结出相关规律，既让学生学习了知识，提高了学生参与学习的兴趣，又培养了学生“实验探究”的能力。

在学习“滑动摩擦力”概念时，让学生完成如下的感性实验：把手贴在桌面上慢慢滑动，感受“滑动摩擦”。并接着让学生总结出“滑动摩擦力”产生的基本条件：两个物体相互接触、有挤压、接触面粗糙、有相对滑动。

在学习“滑动摩擦力”的方向与两物体的相对运动方向的关系时，让学生完成如下的感性实验：两手紧贴在一起，然后一只手不动，另一只手缓慢搓动，再左右手交换重复同样的实验，让学生通过亲自感受总结出结论，物体受到的滑动摩擦力方向与物体相对另一物体的滑动方向相反。

在学习“滑动摩擦力”的方向与两物体的运动方向的关系时，笔者在讲台上给学生演示，学生细心观察：笔者一边在讲台上左右走动，一边两手紧贴在一起，然后一只手不动，另一只手分别向前、向上、向下、向后、向四面八方缓慢搓动，同时让学生在座位上重复同样的实验。通过亲自感受让学生总结出结论，物体受到的滑动摩擦力的方向与物体运动方向无绝对关系，二者可以同向、反向、互相垂直、可以成任意方向夹角。物体受到的滑动摩擦力可以对物体做正功、负功，也可以不做功。

在学习“滑动摩擦力”的大小与哪些因素有关时，笔者让学生完成如下的感性实验：把手放在桌面上，施加不同的压力，感受手掌受到的滑动摩擦力的大小情况。学生定性分析得出，粗糙程度相同的接触面（动摩擦因数相同），压力越大，滑动摩擦力越大；然后把手放在不同材料的接触面上，施加相同的压力，感受手掌受到的滑动摩擦力的大小情况。学生定性分析得出，在压力相同的情况下，接触面越是粗糙（动摩擦因数越大），滑动摩擦力越大。最后总结得到滑动摩擦力的计算公式。

在学习“静摩擦力”的相关知识时，笔者采取了与以上学习“滑动摩擦力”相似的一些方式方法，只是把相对滑动改为相对滑动趋势，教学效果非常理想，学生学习接收的效率非常高。

（4）在学习《摩擦力》后的课后作业中，除了书面作业形式的练习卷，还以小组为单位布置了两个开放性的作业：①上网查询，小组合作，以论文或PPT的方式交一份关于“摩擦力”的学习报告。交来的作业种类非常多，如《摩擦力的产生原因》《假如世界没有摩擦力》《如何减小摩擦力》等。②学习小组合作完成如下的实验并利用数学知识进行相关计算：假设每本物理书的质量为0.5 kg，每本书有50张纸，书页与书页之间的动摩擦因数为0.2，若把两本相同的物理书逐页交替夹在一起，若要把书拉出，水平拉力至少多大？（不考虑书面纸张的区别，设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，可以上网查询相关资料）交来的视频和推理计算过程非常漂亮。

（5）在学校进行的年级学月考试物理检测试卷中，笔者根据《摩擦力》教学过程中学生做过的实验编辑了这样一道试题：“小明同学把两本相同的物理书叠放在桌面上，假设每本书的质量为0.5 kg，书与书之间的动摩擦因数为0.2，书与桌面间的动摩擦因数为0.1，求：①若把下面的物理书固定，要把上面的物理书拉出，水平拉力至少多大？②若把上面的物理书固定，要把下面的物理书拉出，水平拉力至少多大？③若两本物理书都不固定，要把下面的物理书拉出，水平拉力至少多大？（设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等）”本题涉及到高一物理上期学习的运动分析、受力分析、牛顿运动定律的相关知识，而要解决这几个问题，学生完全可以像上课老师引导做实验一样利用身边的器材（橡皮擦、文具等）做一个简单的实验，帮助自己分析、推理，正确完成试题。

3 物理学科核心素养的培养策略

从《摩擦力》教学案例可以看出，教师在教育教学过程中，可以从以下几个方面培养学生的物理学科核心素养。

（1）充分利用互联网+教育，扩大学生的知识来源，培养学生的物理学科核心素养

我们正处在信息化时代，这是知识信息快速更替的时代，是知识信息爆炸发展的时代。互联网具有快捷、高效、方便传播的特点，在学校的教育和教学过程中发挥着不可替代的作用。这不但有利于帮助学生开阔视野、增长知识、启迪智慧，而且还能更有效地刺激学生的求知欲和好奇心，更能有效地促使学生养成独立思考、勇于探索的良好学习习惯。老师们在教学过程中可以有意识地安排一些开放性的学习任务，即使涉及一些暂时没有学习的知识也可以让学生利用网络查询，例如，牛顿力学发展史、伽利略的著名实验等。不要害怕学生接触网络，不要谈网色变，辩证地认识、合理地利用网络才是正确的做法和态度，才有利于培养学生的物理学科核心素养。

（2）充分应用现代教育技术，增加课堂知识容量，培养学生的物理学科核心素养

现代教育技术从根本上改变了传统教学中的教师、教材、学生三点一线的格局，课堂教学模式从过去单一、枯燥无味的文字教材和一成不变的粉笔加黑板、教师讲、学生听的模式，转变为集声音、文字、图像于一体的图文并茂、视听结合的多元立体组合形式，使知识来源丰富，内容充实，形象生动而更具吸引力。学生在学习过程中，可以充分利用视觉与听觉功能，对大脑产生全方位的刺激作用，提高学生的理解记忆能力，从而使学习达到最优化的效果。所以，老师们在教学过程中可以在各个环节加入现代教育技术手段，利用网络资源，在教学中加入视频、动画、PPT、实物展台等，加大课堂容量，提高课堂效率，增强学生学习效果，培养学生的物理学科核心素养。

（3）充分利用身边环境中的各种器材，加强课堂实验探究，培养学生的物理学科核心素养

物理是一门以实验为基础的自然学科，物理知识就来源于生活经验和实验总结，所以实验教学是物理教学必不可少的组成部分。物理实验可以化抽象为具体，化枯燥为生动，化理论为现象，可以给学生展现清晰的物理现象和物理情景。因此，学好物理就要从做好物理实验开始。除了教材上的各个演示实验和学生分组实验以外，老师们在教学过程中还可以想方设法让学生自主探索，自己动手设计实验，让学生利用身边环境中的各种器材（如文具、书本、课桌等），设计一些与教学相关的实验，让学生亲自动手完成大量的感受性实验，再定性分析，得出相关结论。这样提供给学生充分的感性体验，既可以培养学生对物理的学习兴趣，有助于学生提高对物理的认知水平，又可以培养学生发现问题、提出问题的能力、大胆猜想和假设的能力、自主动手设计实验的能力和观察分析能力，培养学生的物理学科核心素养。

（4）大力推行小组合作探究学习，提高学生的创造力，培养学生的物理学科核心素养

物理学科知识抽象、严谨、逻辑性强、综合性强，需要学生拥有良好的理解、沟通、表达和分析能力。小组合作探究学习不仅能充分发挥学生的主体作用，激发学生的学习热情和积极性，而且能培养学生的创新意识、实践和合作能力，开拓学生的思路，提高其创造力，使学生得到全面且均衡的提高和发展。所以，老师们在教学过程中可以把班级学生按照性别、成绩、性格、态度、学习能力、表达能力等特征组合成6～8个学习小组，选择一个组织能力较强的同学担任组长负责管理小组，老师们可以根据当前的教学内容，布置一些小组合作完成的开放性任务。例如，完成一个探究实验报告、一个小制作、一篇小论文等。通过小组合作，既保证了教学任务的完成，大大提高了教学效率，又让学生真正体会到合作的意义，有利于学生的可持续发展，也有利于培养学生的物理学科核心素养。

（5）注意加强物理理论与实际相结合，提高学生的建模能力，培养学生的物理学科核心素养

我们所有的知识都来源于几千年来无数的先驱者对实际生活经验的提炼，而物理知识更是与我们的生活密切相关。2000多年前古希腊哲学家亚里士多德在《物理学》（又叫《自然论》）一书中提出的观点更是典型的生活经验的总结。新课程改革更加强调物理教学要与我们的实际生活相联系，让学生在实际生活中去领悟和学习知识。所以，老师们在教学的各个环节都要注意加强物理理论与实际生活相结合，例如，在课堂引入阶段以视频体现生活中的实例，在课堂教学阶段用身边的器材做一些小实验，在课后作业和检测中加入用实际生活现象和事例改编的习题等。这样既可以提高学生学习物理的兴趣，使学生更容易接受知识，又可以培养学生应用物理理论解决实际问题的能力，有利于培养学生的物理建模能力，有利于培养学生的物理学科核心素养。

总之，对学生物理学科核心素养的培养不应仅仅体现在理论上，而应该体现在教学的各个环节里。老师们从课前备课到课堂教学到课后作业、检测等各个阶段，都应该充分利用互联网，充分使用现代教育技术，大力推行小组探究学习，加强实验探究，加强理论联系实际，培养学生的物理学科核心素养。