核心素养导向下高中物理教学设计研究——以“反冲运动 火箭”为例

王 刚 江苏省宿迁中学

随着新课程改革的逐步推进，物理在高中学生的学习生活中显得越来越重要。目前，高中物理教师的主要任务是向学生传授物理基础知识，并训练其核心素养，所以教师必须以核心素养的理念做好教学设计。核心素养是推动学生全面发展的必备品格和重要能力，核心素养不仅表现在学生分析问题、解决问题的能力上，还可以反映在学生处理具体事件时实事求是的态度上。

一、物理核心素养导向的教材设计过程

（一）物理观念

物理观念是对物理学认识具有指导意义的一种了解自然物理的系统知识。当学生掌握了某个基础知识点，并熟悉了其物理概念、物理规律时，在脑海中就会形成一种基本物理学知识，也就是学生已经掌握了该基础知识点的基本物理学观点。在教学“反冲运动 火箭”这一章节中的实验内容时，教师可以让学生观察各种方向气球的飞出、小车的反冲运动、水火箭的升空三个实验结果，认识其现象，找到其共同点，建立基本物理学观点。学生通过观察上述三种演示实验，可以在脑海中建立物体观点、作用观点、运动观点。相比于抽象化的高深物理学理论知识，在日常生活中出现的物理现象所蕴含的物理知识更容易被学生所接受。在为“反冲运动 火箭”进行教学方案设计时，由于其重点内容是现象及理论的阐述，于是笔者按照课本中的知识点在现实生活中找到符合反冲运动的具体事例，然后自行设计有关实验并对该现象加以说明，通过这种方法可以使学生发现生活现象与物理理论知识之间的紧密关系，进一步理解本节课讲授的基本知识和基础理论。学生通过从实践和教学中演绎的运载火箭的基本原理，可以了解到直接影响火箭速率的各种因素，建立反冲运动的物理学观点。另外，水火箭发射实验中引发的剧烈化学反应，还可以为学生其后的化学学习埋下伏笔。

（二）科学思维

培育学生的科学思维是培育学生核心素质的重要组成部分，高中物理教育不但需要让学生了解自己所学到的理论知识，还需要学生熟练掌握对应的科学探究方法。因此，教师在设计教学方案时，需要强化对学生科学思维方法的训练，激励和引导学生通过不同的视角对所掌握的知识点加以反思，通过合理的质疑和反思避免学生在传统的教学模式下产生思维定式，养成科学有效的思维方式。教师在课堂教学进程中应该有意识地指导学生发现问题、认识问题、解决问题，并指导学生运用所学大胆地、自主地开展讨论活动，从物理的角度去处理发现的难题，并不断地对自己已经掌握的理论知识加以探索，培养良好的课堂讨论氛围，从而让学生更进一步地了解和掌握物理学的基础知识。

形象意识可以培养学生的独立思考能力和学习兴趣。以物理实验的形式进行教学是运用形象意识的有效教学方式之一。物理学科具有抽象的特性，运用理论联系实践的教学方式可以让学生化抽象为形象，比较深刻地理解和掌握相关知识点。教师进行精准有效的实验设计，不但可以检验学生掌握基础知识的程度，还可以检验学生的观察能力和实验操作能力等关键能力。引导学生自主设计实验环节，不仅可以让学生对物理学习产生浓厚兴趣，还可以有效提高学生的独立思考能力。

（三）实验探究

在物理教学的过程中，教师借助实践不仅能够有效地帮助学生建立科学探索意识，还可以让学生在发现新问题，解决旧问题的过程中找到所蕴含的物理学定律，为学生理解和掌握物理学基础知识打下坚实的基础。在“反冲运动 火箭”的教学过程中，教师可以引导学生做后坐小车与纸火箭的实验。在后坐小车实验中，教师可以采取分组实验的方式，让每个学生以小组内分工合作的形式，由部分人操作实验步骤，观察实验现象，其余人记录实验数据，全组人共同对数据进行分析与处理，并得出实验结论，最后讨论实验内容，对实验结果做出反思和总结。在纸火箭实验中，教师可以指导学生按照规范的操作步骤完成实验，并观察实验现象：由锡箔纸做成的火箭飞出的运动走向为前，支架运动的走向为后，二者的运动方向恰恰相反。学生通过对这两个实验的操作和观察，能够完成对实验现象的深入研究，了解反冲运动过程的物理学实质，从而掌握动量守恒定律的实际应用。

（四）科学态度与责任

科学态度和责任是指人在科学与教育实践中逐渐形成地对科学技术合理的价值评判态度，是人对科学技术进行长期探究后所积淀的精神气质的一个反映。传统的物理教学以传授理论知识内容为主，与科技发展现状脱节，对学生的科研精神培育较少，而全新的教育教学理念越来越注重对学生科研精神的培育。教师在物理学科的教学过程中，应该引导学生既善于探求新知又能求真务实，既敢于反思方式错误又能与人互助协作，从而逐步建立对科学与工程技术应有的正确态度和使命感。

在“反冲运动 火箭”的教学过程中，教师可以在学生观看运载火箭发射画面的环节中，让学生根据这一过程进行心理模拟，利用学过的物理理论知识对其运动的原因加以分析，以启发学生对物理探究的兴趣；在研究例题的环节中，教师可以引导学生自己动手完成例题的分析和运算，当有些学生在运算过程中由于疏忽而得出了错误答案时，教师应该引导他们大胆地去追问、提出问题，得到合理的结果，培养他们求真务实的科学态度。

二、物理核心素养导向的教学反思

（一）达成核心内容的教学

学生要对各种实验结果进行剖析，以找出各种实验的共同之处，而教师也要对学生加以指导，让其知道实验的基本原理，以提高学生发现问题、提出问题和解决问题的综合能力。利用设计问题求解模式，以研究小组的形式展开讨论，可以让学生对物理理论知识发展的历史进程有着较为深刻的认识，并最终促使其建立系统的认识体系。同时，通过探究型实验的形式开展教学，还能够训练学生的实践与动手操作能力，学生亲自感受实践的过程，有助于其深刻地认识其中所包含的物理学基础知识，从而促使其物理学观点的建立。

（二）达成科学思维方法的培养

教师从教授基础知识点入手，指导学生构建物理模型，反思和探讨物理模型的求解和应用。教师在运用抽象的科学方式，使学生以模拟来代替现实事物的环节中，可以充分调动每个学生的情感活动，让每个学生参与其中，从而培养学生的发散性思维。学生的思维敏捷，则可以从各个方向和视角观察问题，突破传统固化思想的束缚。在“反冲运动 火箭”的教学过程中，许多学生在初学这部分内容时，往往会对动量守恒定律存在误解，认为动量守恒定律与反冲运动的原理存在冲突。他们认为既然系统所受外力不为零，只是系统所受外力比系统内部作用力小得多，那么还能符合动量守恒定律的条件吗？这种困惑的产生正是学生在思考体育运动问题过程中的固有思路，局限性较大。这部分学生不能对整个运动过程加以观察和反思，导致其无法认识问题的本质。教师利用这些具有矛盾性的问题诱导学生重新展开思维，当其可以从其他角度重新获取正确答案时，表明其发散思维能力的训练已经达到既定目的。

为更好地培养学生的物理核心素质，高中物理教师需要从培养学生核心素质的高度设计教学方案，并采用科研心态、社会责任、实践研究、应用科学等方式，让学生更好地掌握物理学基本规律和理论知识，从而培养学生的科研思维态度和责任感。同时，教师还需要对课堂内容进行反思，思考课堂任务和学习目标的实现方式，通过不断地创新和探究，寻找到更利于学生物理学习的教学方式。