找寻物理课堂亮点 培养学生核心素养

赵黄磊 吴晓松

【摘要】通过对人教版必修一前面两章运动学的几处教学片段为例，找寻并发现其中所蕴含的教学亮点，以学科课堂教学完成科学核心素养的培养任务。

【关键词】课堂亮点  核心素养  科学态度

课堂是教学过程一个最重要的地方，根据教师的地位赋予其在课堂上实施教学和释疑传道的作用，进而把学生内在的潜质挖掘和开发出来。一堂好课的标准之一就是让听课者有回味无穷的“亮点”。这些亮点是教师和学生在教学过程中双边互动产生出来的。由于课堂是培养学生科学素养的主要渠道，我们更要善于在课堂中找寻和发现教学亮点，以学科课堂教学完成学科核心素养的培养任务，而不需要在课堂以外添加不必要的“活动”。就物理学科而言，更重要的是每一节如何落实物理素养，如果单节课本身不能体现和培养物理素养，那么N节课和课后组成的大单元也不可能落实素养发展的任务。因此素养培养的关键在于我们在设计和实施每一节课时有没有素养理念，有没有素养培养策略，能否找寻其中的闪光点。笔者以必修一前面两章运动学的教学片段为例谈谈体会。

一.匀变速运动的“五大公式”------形成物理观念和科学思维

物理观念和科学思维是物理学科核心素养的两个重要方面，物理观念并不是物理概念与规律这些知识本身，而是学习者经过一定的学习过程后所形成的对物理事实，物理问题，物理概念和规律的理解与认识，它是物理概念与规律在学习者头脑中的升华。而科学思维是根据物理学科的本质特性而形成的关于物理概念与规律的认识方式，是基于经验事实进行的模型建构。在必修一第一章运动的描述中涉及到五个物理量，即位移x，时间t，初速度v0，t时刻的速度v，加速度a.这五个物理量不是孤立的概念，而是相互联系的，第二章就是研究这几个物理量之间的定量关系的，即匀变速直线运动的相关规律。对于一个确定的匀变速直线运动来说，V0和a是常量，t，V，x是三个变量，其中v-t，x-t，v-x就是教材中研究的速度时间，位移时间，速度位移关系。对这些物理量的研究有利于具体地形成物理过程中常量和变量的概念，有利于用常量和变量的视角来认识物理公式中的各物理量的特点和相互关系。实际上一切匀变速直线运动的差异就在于它们各自的V0，a不完全相同。

匀变速直线运动中的五个物理量：x，t，v0， v，a中任意四个可由一个公式联系，根据排列组合规律可知应该有五个关系式：

这就是匀变速直线运动中的“五大公式”，从这“五大公式”中可以看出匀变速运动公式的数学对称性以及体现出的和谐美。这五个公式中可以认为只有两个是独立的，其余3个可以通过选取的两个独立的方程导出，例如由（1）式变形和（4）式两式相乘可得（5）式。我们的教科书上是选取前两个方程为独立方程的。

二.V-t图像中的“四片树叶”------培养科学态度目标

对于直线运动问题，共有以下七种情形：1物体做匀速直线运动;2物体做匀加速直线运动;3物体做匀减速直线运动;4物体做加速度减小的加速运动;5物体做加速度增大的加速运动;6物体做加速度减小的减速运动;7物体做加速度增大的减速运动。当我要求学生画出以上七种情形的V-t图像时，所有能画对的学生都几乎画出如图1所示的情形，这显然毫无美感，学生在画图过程中更不可能有美的情感体验和美的享受，也就不可能对所学内容感兴趣。当我把同学们的图像进行“乾坤大挪移”并考虑到反方向的运动时得到了如图2所示的V-t图像时，所有学生同时惊叹：“哇！树叶，好美！”学生的情绪和积极性瞬间高涨，我趁机追问：真的美吗？（稍作停顿，让学生保持这种美好的情感）然后我会深情地告诉学生：“物理学其实很美，真的！所以物理学习也是美好的事情，高中三年将是我们感受物理学美的快乐时光，如果你喜欢这幅美丽的图画，就带着美好的心情，按照老师的要求再画一次”。这一节课下来感觉大部分学生学的轻松愉快，而且主动找运动学的相关问题进行尝试。

其实我们老师也曾无数次地画过V-t图像，但新课改之前并没有完整地概括出这种美，学生学习起来也是疑惑重重，或许是“只缘身在此山中”没有能站到一定的高度，亦或许是没有真正把“科学态度”放在教学的首要目标，因而缺乏这种美的心理。如果我们真正理解了物理学科核心素养的内涵，定会把物理学的这种美藏于心，溢于言，展于表，让学生在学习中体验这种美好的心境，物理课堂就会是生动而美好的。

三.瞬时速度的“一孔之见”----践行科学探究目标

任何事物的变化，包括物体位置的变化，总是伴随着一个过程。在这一过程中，我们关心两件事，一件是变化的多少（一般情况下为末量减去初量），另一件是变化的快慢，后者就是变化率。以物体的直线运动为例，位移false是质点位置变化的多少，速度false就是变化率。两者相比，作为位置变化率的速度是更为核心的内容。速度有平均速度和瞬时速度之分，两者相比平均速度容易理解一些因为它是一个与真实过程相联系的计算，即真实的位移与真实的时间间隔的比值。相比较而言，瞬时速度就难以理解了，因为瞬时速度是指某时刻的速度，而某时刻物体的位置是一个确定的值，它不是位移，怎么会有速度呢？但我们应该注意到物体的运动是绝对的，机械运动时，可以说质点既在某一位置也可以说它不在某一位置，应该说质点不会停留在这一位置。瞬时速度不是看某一时刻的位置，而是要看后续发展情况，即此一时刻后false物体位置的变化false，物体运动经过某个位置，这个位置虽然是固定的，但是运动物体不是停留在这一点，只是经过这一点。在这一点的速度应理解为在这个位置附近的很短时间内false的值。否则又会陷入芝诺的“飞矢不动”论了。

为加深学生对瞬时速度的理解，一老师安排了下面的实验，如图3所示，让滑块沿一倾斜的气垫导轨做加速运动，将滑块放上不同的遮光片，测出每个遮光片通过光电门小孔所用的一段时间间隔，从而算出它们经过光电门时的平均速度。测得的结果如表1所示。

学生可以明显地看到当遮光片的宽度在3.8厘米以下时平均速度的数值已经不再变化了，学生自己都可以总结出在这么短的时间内平均速度就可以认为是A点的速度了。老师再适时指出，这表明当位移足够小时，我们的测量仪器已经分辨不出变速运动和匀速运动的差别，可以认为运动快慢已不再变化了。（归纳）当所取得位移足够小时（或时间足够短时）在测量仪器的精度内，所得的平均速度就等于A处的瞬时速度。至此，瞬时速度的概念已经呼之欲出了，老师不妨引导同学们再想一想如果继续缩短遮光片的宽度，又会出现什么情况呢？通过刚才的討论，相信同学们对物体在某一时刻的瞬时速度的意义有了较深刻的理解了。

参考文献：

[1] 曹宝龙 ，课堂教学中落实物理学科素养的关键问题[J].中学物理，2019，09：9-12

[2] 王静琦，徐莹，浅谈物理学史在培养学生学科核心素养中的作用[J].物理教师，2019，09：5-8

[3] 赵斌 ，由四片树叶到新课改得再思考[J].物理教学，2014，11：14-15

作者简介：吴晓松，生日：1984年10月26日，男，研究生，中学物理一级教师，研究方向主要为数理问题的探讨，教材与教法，竞赛与辅导，物理学史等。