核心素养下高中物理校本课程研究

霍依然

随着高中物理课程改革的不断深入，新课程标准要求将物理学科核心素养贯穿于教学之中。在实际课堂教学当中，学生对理论知识的学习往往积极性不高、主动性不强，所以从培养学生核心素养的角度出发，高中物理校本课程的设立和研究显得尤为重要，将校本课程与理论知识相结合，既加深了学生对理论知识的理解，又培养了学生的动手能力。本文以高中物理人教版选修3～5 的教学为基础，进行了相应校本课程的研究，设计制作了新型三助推水火箭。水火箭是高中“动量守恒定律”和“反冲现象”的重要应用，以往水火箭利用喷出的水流反冲升空，存在气密性不好、不易起飞、射程太短等问题。所以，本文在传统水火箭的研究基础之上，设计了新型三助推水火箭，解决了传统水火箭存在的不足，在校本教学当中应用效果良好。

一、理论概述

（一） 核心素养

核心素养以培养“全面发展的人”为核心，学生应具备适应自身和社会发展的必备品格和关键能力，更加强调个人修养、社会关爱、家国情怀，更加注重个体自主发展、合作参与以及创新实践。

（二） 校本课程

根据学校自身的特色及学生实际情况自主开发一部分课程，以满足学生的实际发展需要。

（三） 新型三助推火箭

新型三助推水火箭是对传统水火箭的继承创新，由三个助推器、火箭主体和降落伞舱构成，由三个助推器内酒精燃烧后喷出的大量气体提供动力，射程更远;降落伞舱的设计保护了火箭体，也提高了实验的安全系数。

二、背景

目前，国内很多中学都在发展校本课程，让学生能够得到全面的发展。水火箭是《普通高中物理课程标准（2017 年版）》倡议的学生活动，水火箭制作及发射的原理正是高中物理人教版选修3～5 中动量守恒定律、反冲现象的应用，通过课堂教学对动量守恒的学习获得必备知识，水火箭的制作发射将动量守恒定律进行拓展迁移使学生获得关键能力，火箭成功发射的一瞬间学生会获得民族自豪感，以培养学生的爱国情怀。

三、新型三助推水火箭的制作与发射

水火箭由降落伞舱、火箭主体和发射架三部分构成。

（一） 降落伞舱的制作

1.所需材料：易拉罐、可乐瓶、丝绸布、万能胶、胶带、剪刀、棉线、针。

2.制作方法：将丝绸布剪成缺口向内的扇形，用细线将丝绸缝合起来，每两块丝绸的连接处拴一根细线，细线的另一端打个结，如图1 所示。

将易拉罐上底挖掉;可乐瓶减掉下半部分，只留上面弧形部分、直径略大于易拉罐，套在易拉罐的上方，这就是降落伞舱，如图2 所示。

在可乐瓶盖上钻一个孔，在降落伞的顶端连一根粗棉线，将粗棉线穿过小孔在顶端打个结;降落伞细线的公共端粘在易拉罐底面中心处，将降落伞叠好放入伞舱内，用万能胶将易拉罐底部与火箭主体的易拉罐连接起来，并在外端缠上胶带固定连接处。

当火箭向上飞行时，火箭受到向下的重力和向下的空气阻力，向下的空气阻力使降落伞舱上端的可乐瓶套在下端的易拉罐上;当火箭下降时，空气阻力向上，使上端的可乐瓶与易拉罐分离，降落伞被拉出打开。

（二） 三助推火箭主体的制作

1.所需材料：易拉罐4 个，AB 胶，胶带。

2.制作方法：将3 个易拉罐有开口的一端裁去一个圆形，剪成3 个有洞的圆柱体，用AB 胶将3 个无底易拉罐并排粘在一起且朝向一致，第4 个易拉罐用AB 胶粘在中间易拉罐的正上方，外侧用透明胶带将两装置的连接处固定，以保证装置气密性良好，如图3 所示。

（三） 火箭启动装置的制作

1.所需材料：电子点火器、挡物盘、支架、遥控按钮。

2.制作方法：发射架由电子点火器、挡物盘、支架、遥控按钮组装而成，通过调整支架和挡物盘，可以实现不同方向火箭的发射，如图4 所示。

（四） 新型三助推水火箭的发射

1.选择一个空旷的环境，进行新型三助推火箭的发射。将发射架置于空地处，调节电子点火器杆竖直。

2.手持三助推火箭，向火箭喷气口喷洒适量95%浓度的酒精，并让酒精与空气充分混合，目的是让酒精在点火的过程中充分燃烧，提供最大的推力。

3.火箭的喷气口朝下，将3 个电子点火器插入3 个火箭助推器瓶内，将火箭放置在发射架的挡物盘上，打开点火器的开关，人员远离现场遥控点火。

4.点火后火箭体内的酒精充分燃烧，释放出大量气体，由于反冲运动，向下喷出的气体给火箭一个向上的冲量使火箭发射升空。

5.在火箭下落过程中，空气阻力向上，使可乐瓶与易拉罐箭体分离，降落伞被拉开，火箭安全着陆，既保护了火箭体又保证了试验人的安全。

6.回收火箭体。火箭在升空的过程中气体要对外做功，内能减少，导致气体气温骤降，酒精气体不会再燃烧。

四、 新型三助推水火箭的创新之处

（一）本实验改变了以往在反冲教学和火箭升空教学中观摩式教学的模式，本实验的创设使学生能够真正参与到教学之中。

（二）本实验利用电子点火器引燃酒精喷出大量气体提供动力，改善了传统水火箭气密性不好不易起飞以及喷出的水随处飞溅的现象。

（三）三助推结构火箭增大了火箭上升过程中的动力，提高了火箭上升的高度。

（四）在火箭顶端增加了降落伞舱，保护火箭箭体免受损伤。

（五）点火采用遥控装置，更加安全，保护了试验人员的安全。

（六）火箭低端支架可调节，可改变火箭发射的角度，应用于不同内容的物理教学之中。

五、 在物理教学中的应用分析

新型三助推水火箭应用了牛顿第三定律、动量守恒定律及反冲现象，同时支架的角度可进行调节以改变火箭的发射方向，可使火箭做竖直上抛运动、平抛运动和自由落体运动，因此该水火箭发射装置可用于高中物理人教版选修3～5“动量定理和动量守恒定律”的教学当中，还可应用于“平抛运动”和“斜抛运动”的教学之中。

综上，学生核心素养的培养任重而道远，需要在各个方面投入大量的精力;物理校本课程的研究与开发，是其中至关重要的一环;在校本课程的学习中，凸显了学生的主体地位、培养了学生的兴趣、促进了学生的发展，提升了学生的核心素养。与已有的研究相比，新型水火箭装置改善了气密性不好、飞不高等缺陷，利用喷出的气体助推，更加符合事實;在制作和发射的过程中，激发了学生的科学思维，促进了学生物理观念的形成，培养了学生的科学态度与责任心，增强了学生的爱国情怀。目前，在物理校本课程的教学中应用效果良好。