构建“数字化”知识体系促进学生核心素养的发展——以《匀变速直线运动的研究》为例

刘杭州，宋书婷

1.乌鲁木齐市实验学校，乌鲁木齐 830026

2.乌鲁木齐市第十五中学，乌鲁木齐830000

物理知识有其特有的规律及内在联系，构建“数字化”知识体系不仅可以帮助教师合理安排教学进度及内容，还可以辅助学生迅速进入“物理环境”形成物理学习的思维模式。

1 匀变速直线运动的“数字化”知识体系

《匀变速直线运动的研究》一章的基本知识体系可描述为“543210”的“数字化”知识体系，以匀变速直线运动的图像为主线，以各物理量间的函数关系和图像关系为载体，建构“数字化”知识体系。其中，“5”指五类常见图像，“4”指四大核心公式，“3”指三个重要推论，“2”指两种常见问题，“1”指一个必考实验，“0”指 v0=0的匀加速直线运动的六个常用比例关系。

1.1 五类常见图像

表1 《匀变速直线运动的研究》一章的常见图像

解决图像问题常用的方法为 “一看坐标轴，二看趋势，三看斜率，四看面积，五看截距，六看特殊值”。

1.2 四大核心公式

1.3 三个重要推论

推论3：逐差相等公式：相邻相等时间间隔T内位移之差是一个常量，即Δx=aT2。该推论在整个体系将要完整时介绍，重点应用于快速判定质点的运动性质、题中具有明显相邻相等时间的问题以及实验中计算加速度。

1.4 两种常见问题

常见问题1：“刹车问题”，即汽车、火车、飞机等交通工具减速问题。处理的主要步骤为：第一步，计算刹车时间（减速到0的时间）：t刹=（取a 绝对值）。 第二步，判断时间关系：若 t刹＞t，则用核心公式v=v0+at和直接计算；若t刹≤t，则末速度v=0，位移可用三个方法计算（逆向思维），（平均速度法）（三式）。应用二式容易出错，应当舍弃。值得注意的是若质点有明显停止运动的条件时，越过计算刹车时间，直接用三式更为快捷。

1.5 一个必考实验

1.6 v0=0的匀加速直线运动的六个常用比例关系

可分为等分时间和等分位移两种情况。

等分时间：（1）速度与时间成正比，即 v1∶v2∶v3…=1∶2∶3…；（2）位移与时间的平方成正比，即 x1∶x2∶x3…=12∶22∶32…；（3）相邻相等时间内的位移成奇数比，即 xⅠ∶xⅡ∶xⅢ…=1∶3∶5…

2 构建“数字化”知识体系的方法

“数字化”知识体系源于教师的教学实践和研究，以核心概念和重要物理规律为主要设计对象，按照“数字化”的模式将知识分类，从而形成体系。在构建过程中不必拘泥于特定的数字顺序，更不必面面俱到将所有知识强行加入体系。如在构建匀变速直线运动体系时，可暂不考虑双向可逆问题和追及相遇问题。构建时应以该类问题的核心概念、核心公式或核心问题为主线，着眼于学生自身学习水平及能力、基本知识和常见问题，从便于学生记忆形成良好的物理观念的角度出发，为学生能真实解决实际问题服务[2]。如文中设计的“两种常见问题”是高频问题，学会使用后容易激发学生的学习兴趣。设计过程中应适当加入几个小结论或二级结论，为学生解决问题提供更快捷的方式，增强学生的总结研究能力，让学生自己总结规律、寻找规律的内涵。提升学生的科学素养是为了学生能解决实际问题，构建良好的知识体系可以让学生形成正确的物理观念，总结规律、探究规律，发展学生的物理思维，物理教师会用其特有的智慧促进学生的发展。