基于物理学科核心素养下课堂教学有效性的思考

摘 要：物理学科核心素养是高中物理教学活动中的关键，而培养学生物理学科的核心素养有利于提高学生的学习和实践能力。文章以“曲线运动”的教学过程为例，简要阐述如何将物理学科核心素养的培养落实到具体课堂教学中，并实现课堂教学的有效性。

关键词：物理学科核心素养;教学有效性;曲线运动

一、 高中物理学科核心素养的主要内容

物理学科核心素养是将核心素养的内在价值渗透于物理学科教学当中的实际体现，是指物理学科的基本技能知识、研究方法、思维方式和观念。物理学科核心素养由物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任四部分构成。

曲线运动是高中物理教学大纲中极其重要的内容，上承牛顿运动定律，下接平抛、圆周运动、万有引力，是高考中着重考查的重要知识。文章将以曲线运动的教学为例，阐述基于物理学科核心素养提高课堂教学的有效性。下表是基于物理学科核心素养来确定本课课堂教学的目标，课堂教学设计，教学目标的具体内容。（如表1）

二、 基于物理学科核心素养提高课堂教学有效性

（一）创设实际情景，构建物理观念

在课堂教学中，应引导学生从生活实例、现象中感知、分析、归纳概括出物理知识，构建物理概念。文章就如何通过课堂教学使学生正确形成“曲线运动”的概念和模型，进行详细的说明。

教学活动1：从以下三个方面，引导学生回顾直线运动相关知识：

教学活动2：播放链球运动员抛球情景视频（视频链接：https：//v.youku.com/v_show/id_XMTUwMzYwNzQzMg==.html）。通过对比直线运动学习的三个方面的内容，引导学生从运动轨迹上对曲线运动进行分析。因此，教师可提出问题：从运动轨迹上分析，视频中的链球在运动员脱手后做的什么运动？

（二）设计实验，科学探究物理规律

在获得了物理概念之后，通过直线运动知识的迁移，我们将对如何确定物体做曲线运动的速度方向，以及物体做曲线运动的条件进行研究。为此，我们给定如图2所示的实验装置（俯视图），请同学们通过实验确定物体做曲线运动的速度方向与条件。

实验一：确定物体做曲线运动的速度方向

1. 确定图中A点的速度方向（直线运动），通过实验观察和分析，可确定A点的速度方向为该直线的方向，或可描述为该点切线的方向;

2. 通过将1、2两块板移开，确定图中B点的速度方向（曲线运动任意点），由实验的现象可以得到速度方向为B点的切线方向;

3. 基于A、B两点的实验现象与结论，预判C点（曲线运动中的任意点）的速度方向，并通过将3、4两块板进行实验验证，从而证明预判的正确性。

最终在教师的引导下总结实验的结论：曲线运动中某一点（位置）的速度方向即该点（位置）的切线方向。

实验二：探究物体做曲线运动的条件

1. 让沾有墨水的小铁球从一定的高度沿着滑道滑下，使小铁球做直线运动。对小球进行受力分析（如图3所示），可知其所受的合力（摩擦力）与速度方向共线，满足做直线运动的条件。

2. 做出以上步骤，将条形磁铁的一端靠近做直线运动中的小铁球，可观察到小球的运动轨迹变为曲线。此时可让学生分组讨论，引导学生对小球的受力情况进行分析（如图4所示），从而得出小鐵球做曲线运动是因为合力与速度方向不共线。

3. 基于以上的分析，请同学们再做一次实验，验证结论的正确性。

（三）实例应用，培养科学态度与责任感

播放并介绍2016年里约奥运会中我国链球运动员张文秀以76.75m获得链球比赛项目银牌的事实新闻。并基于该信息完成对应的课堂练习题：在2016年里约奥运会中，我国运动员张文秀以76.75m的成绩获得链球比赛银牌，请在图5中画出链球运动员脱手的范围。

（四）构建物理模型，提升科学思维

本课教学过程中，我们主要从以下三点提高学生的科学思维。

1. 实验探究过程，培养学生从特殊到一般的思维

在两个实验的探究过程中，我们研究已掌握的直线运动（特殊情况），接着通过改变物理条件，由直线运动的研究过渡到对曲线运动的研究（一般情况）。例如：在研究物体做曲线运动的速度方向时，我们先研究直线运动中的A点进行研究。之后，我们取曲线运动的任意B点、C点进行研究。

2. 理论推理速度方向，培养学生科学的极限思维

除了应用实验的方法得到物体做曲线运动时瞬时速度的方向为该点的切线方向外，我们还可以让学生通过数学上的求极限的方法从理论上进行推理。

如图6所示，设有一物体从A点运动到B点，AB间的连线在数学上称为割线用x表示其长度，根据平均速度的方向与位移的方向一致，我们可以得到A点运动到B点物体平均速度的方向是沿着割线由A指向B（图6-①）;减小x若让物体由A运动至B1点，其平均速度的方向是沿着割线由A指向B1（图6-②）;AB间的割线x无限小（趋近于零）时，AB两点几乎重合，A到B的平均速度及A点的瞬时速度，割线所在的方向即A点的切线方向（图6-③）。从而可得到曲线运动速度的方向及该点的切线方向。

3. 知识迁移与归纳，培养学生辐合型思维

将学习直线运动的方法和侧重点迁移到曲线运动的学习中，从而使学生掌握物体做曲线运动时，其轨迹的特征、速度方向的确定、应满足的条件。在课堂总结时，通过对比直线运动与曲线运动的规律，更进一步归纳直线运动与曲线运动的内在规律及相互联系（如图7所示）。主要体现为：直线运动是一维的运动，而曲线运动是二维的运动;曲线运动取极限可视为由一小段一小段的直线运动组成（极限思维）;直线运动和曲线运动是高中物理中主要研究的机械运动，也是构成高考中对机械运动进行重点考查的主要内容。

综上所述，本次教学活动，首先，通过生活实例的观察，物理模型的抽象，构建物理观念;其次，以科学的实验探究为基础，在实验方案的设计，实验结果的分析过程中培养学生诚实、严谨的研究精神和科学态度;而后结合实际时事背景对知识进行应用，使学生充分感受物理知识的重要性，增强学生的社会责任感;进而在教学的过程中循序渐进、水到渠成地提升了学生的知识迁移、归纳总结、极限思维、辐合型思维等科学思维。最终再发挥学生学习的自主性，实现课堂教学有效性的同时，使学生能够掌握物理知识与规律，发现物理规律之间存在着紧密的内在联系，理解物理知识对生活实践、社会生产、科技发展的重要性，将物理学科核心素养的培养落实到实践。

参考文献：

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[2]余颖，袁芳.基于核心素养的物理概念教学探究：以“弹力”一课为例[J].物理教学，2018，40（2）：5-7.

[3]陆海涛.基于物理学科核心素养提高高中物理课堂的教育教学有效性的研究[J].中国校外教育教学研究，2019（1）：71-72.

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作者简介：郑雅梅，福建省福州市，福建省漳平第一中学。