基于核心素养导向的高中物理教学研究——以“超重和失重”为例

吕有功

(江苏省沙溪高级中学,江苏 苏州 215400)

核心素养是提升个人能力和适应社会发展所必需的品质.基于核心素养的教学活动是未来教育发展的重要方向,同时也满足国家培育人才的实际需求.作为高中阶段的重要学科之一,高中物理能够为学生准确呈现科学探究过程,培养学生实践能力和创新意识, 可以有效保障学生未来发展[1].

1 观察现象,提出探究问题

物理现象不仅存在于课堂教学,在现实生活中也非常常见.例如,“超重和失重”现象在电梯运行中时刻存在.教师可以将此作为课堂讲解素材,让学生感到亲切,并培养他们精益求精和求真务实的科学态度,进而发展他们的科学探究精神.为了进一步深入探索和加深学生对“超重和失重”知识的理解,教师可以设置以下实验场景:在电梯中放置电子秤,观察电梯上升和下降时电子秤的示数变化.为方便展示,实验过程以视频形式呈现.接着,教师提出问题:“在电梯上升时,电子秤显示的示数是什么?何谓失重与超重?在失重与超重环境中的变化是什么力?”学生思考这些问题,将所学到的物理知识应用于实验分析,从而帮助他们轻松理解物体在超重或失重情况下重力不会发生变化的理论.

2 构建情境,锻炼科学思维

学生对物理学科的学习兴趣直接影响到学科思维的发展.因此,提高学生的思维的首要之务是激发他们的学习兴趣,从而调动他们的学习积极性.为此,高中物理教师在开展课堂教学时需以合理的方式增添趣味性.例如,构建生活化的思维情境,将学生日常生活中的常见物理现象引进教学,或基于生活现象建立物理学习模型.这样可以帮助学生轻松理解物理知识,并基于生活经验产生更深刻的学习印象.

例如在教学“超重和失重”时,教师可以通过视频将电梯常见的超重现象引入教学.视频中,一个弹簧秤被放置在电梯底部,当电梯静止和升降时,弹簧秤的读数也发生了变化.在与学生共同观看视频时,教师可以引导学生思考如下问题:“在电梯运动过程中,弹簧秤的读数是如何产生的?其中蕴含了哪些物理量?弹簧秤读数的不断变化说明了什么问题?”基于现实生活的常见现象不仅可以为教师导入新课提供便利,而且可以使学生对超重与失重产生感性认知,从而达到激发学生科学思维的目的.

3 巧用物理史,拓展学生视野

物理学的发展史充满着戏剧性,同时也有许多有趣的科学实验.因此,将课堂上的科学实验与教学知识相结合,既能增加课堂教学的趣味性,激发学生的学习兴趣,又能培养学生求真务实、积极探索的科学精神.例如,在讲解物理界伽利略、牛顿等名人的事迹和观点时,教师可以引入相关实验并与学生一起探讨,以鼓励学生勇于面对困难和挑战,培养其对科学的探索精神.此外,教师还可以结合学生的兴趣来适当延伸物理教学的内容.例如,讲述伽利略因宣传哥白尼日心说而被终身监禁的故事,让学生感受到物理学家不畏艰险的高尚品质和献身于科学的精神,从而坚定学生追求物理的信念.同样地,在讲解“超重和失重”现象时,教师也可以引入相关的物理学史故事,如笛卡尔在研究力与运动方面的成果,以开拓学生的视野并促进他们真正热爱物理这门课程.

4 借助实验活动,促进自主探究

实验是有效培养学生物理思维的方式,因此教师应充分考虑学生学情和物理教学内容来设置实验活动.为了给予学生实践探索物理知识的机会,教师需彰显学生在实验教学中的主体地位,深化学生对物理知识的了解.此外,实验教学也需符合学生兴趣以激发其参与实验的积极性.为此,教师需在实验类型方面多下功夫,组织学生开展模拟、探究类实验,发展学生的科学思维.例如,在教学“超重和失重”时,教师可通过设置探究性的实验给学生的实验探究过程提供有效指引,教师可在实验开始前提出问题引导学生思考.随后的实验过程中,教师可结合填空的形式设计实验方案,要求学生遵循操作步骤进行观察并做好记录工作.观察弹簧秤示数的过程包括观察弹簧秤在静止、减速上升以及加速上升状态下的示数变化;观察其在减速下降与加速下降时的示数变化.最后,经由对实验现象的观察,教师再组织学生对实验现象展开探讨,帮助学生掌握超重与失重的本质.

合理的实验方案设计不仅能弥补理论教学的不足,还能改变学生被动接受物理知识的状态.同时,由于实验相关结论是经过学生亲自动手实践得出,因此能够有效激发学生的学习主动性,并发展学生的动手实践意识和能力.更重要的是,实验过程还联系了学生此前所学的牛顿运动定律,通过联系旧知识,学生的科学思维发展过程也将更具系统性,这对学生科学思维的全面发展也有很大帮助.

新课程改革标准要求学生具备准确表达自身观点的能力.然而,高中物理教师在教学时虽然面向全体学生传授相同的物理知识,但由于不同学生的理解能力不一致,因此针对同一物理现象也可能得出截然不同的观点或产生多个观点的情况.面对这种情况,学生应该坚持自己的结论还是接受他人的观点呢?这需要教师的合理引导来发展学生的辨别能力.同时,为了发展学生的探究精神,教师还可以组织学生以分组讨论的方式对物理教学相关内容展开探讨,并通过总结归纳的方式促进学生物理探究能力的有效发展.

5 强调物理理论,发展物理素养

高中物理教师在课堂教学中设置逻辑递进性的题目,不仅能加深学生对超重和失重本质的理解,还能发展学生的观察、分析和总结能力.同时,引导学生利用牛顿运动定律解决现实生活中的具体问题,也能有效提高学生的物理素养,为他们的后续学习打下坚实基础.

案例:设置问题,引导学生判断观察到的物理现象.

题目1:“物体向上为超重,物体向下为失重”的说法是否正确;

题目2:结合牛顿第二与第三定律,分析物体做向上匀速运动时的拉力情况;

题目3:如果物体在自由落体运动中,则其拉力是多少?

通过引导学生学会知识迁移,以升华学生情感为目标.例如,结果外推,认知完全失重现象.

教师:根据失重现象和F=mg-ma公式,我们可以得出F会随着加速度的增大而逐步减小.那么当F=0时,物体的加速度是多少?

学生:物体的加速度等于重力加速度g.

教师:如果一个物体以等于g大小的加速度进行垂直下落运动,且没有弹力作用于支持物和悬挂物,那么这种现象被称为完全失重.

教师:完全失重是指物体不受重力作用吗?

学生:不是,是受到的支持力或压力为0.

评析:围绕失重现象的原因进行外推,可以利用学生所学的数学知识来探究在物体向下运动时,其加速度会逐渐增大,F也会不断减小;当物体向下运动的加速度大小等于g时,便处于完全失重状态.这样一来,既能减轻学生的知识理解难度,又能发展学生的创新应用能力.

6 强化课堂总结,全面梳理知识

许多高中教师在开展物理教学后,很少对课堂教学过程进行总结.这导致他们无法全面掌握学生的学习状况,同时也限制了学生科学思维的发展.对此,教师需积极总结课堂教学过程,再结合思维导入、知识树等方式来帮助学生对所学的物理知识加以整合,以此才能帮助学生形成完善的知识链,继而发展学生的物理核心素养[2].在教授“超重和失重”这一主题时,教师可以利用表1来帮助学生全面梳理本节的知识点.

表1 “超重和失重”相关知识

当学生完成章节知识梳理后,为了更好地培养学生的学科核心素养,教师可以为学生布置一个课后小实验来拓展课堂教学的内容.例如,在一次性水杯的侧面打孔,将水装入纸杯后再将纸杯抛向空中,观察水是否会从水杯侧面的小孔处流出.通过这个有趣的实验,教师可以激发学生的探索兴趣,并帮助他们总结其中包含的物理知识.

总之,高中物理教学需要运用多种教学方式来激活学生的思维并拓展他们的知识面.同时,无论课堂还是实验教学,教师都应该让学生在学习中扮演主体角色,这样才能激发学生的学习兴趣,并为发展学生的物理学科核心素养打下坚实的基础.