基于物理核心素养的教学设计

孔启宏　梁旭

摘要：从任务分解、教学活动、教学建议三方面，以“牛顿第一运动定律”为例，具体阐述如何以教学内容为载体，以情景提问为引导，以探究活动为主体，达成核心素养目标的过程.

关键词：核心素养；教学设计；牛顿第一运动定律；应用

作者简介：孔启宏（1980-），男，浙江长兴人，本科，中学高级教师，研究方向：高中物理学科教学.

梁旭（1962-），男，浙江上虞人，本科，中学特级教师，浙江省高中物理教研员，研究方向：中学物理教学目标、方法和策略.

1任务分解

任务1：经历力与运动关系的探究过程.

任务2：理解牛顿第一运动定律.

任务3：牛顿第一定律和惯性的应用.

任务4：探究影响惯性大小的因素.

2教学活动

任务1：经历力与运动关系的探究过程.

问题情景：如图1、图2所示，问题见表1所示.

3如图2，小球多次从同一位置释放，小球能到达的位置与释放位置的高度关系怎样？如果没有摩擦和空气阻力，小球能够到达的位置有什么特点？

4如图2，如果没有摩擦和空气阻力，将右边的斜面变成水平，小球将如何运动？会用伽利略理想实验的方法分析运动与力的关系.能观察分析伽利略实验中小球低于释放高度的原因并提出证实方案

5为什么亚里士多德对力与运动的关系的认识，长时间被认为是正确的？他获得结论的方法是怎样的？伽利略又是通过怎样的方法来获得结论？认识到仅依靠观察得到的结论未必正确，须在观察的基础上进行实验、分析、推理、论证才能获得对本质的认识

6物体的运动状态可以用哪个物理量来描述？你能否将伽利略的表述概括为对运动和力关系的一般认识？会从伽利略对运动和力关系的表述逐步概括成牛顿第一定律的表述

教学建议：

（1）思维引导建议：由于学生在初中已经学习了牛顿第一运动定律，对问题1，学生可能回答正确的结论，此时教师可引导学生回忆亚里士多德曾得到怎样的结论，同时指出亚里士多德产生的错误并不是他个人的原因，反映了当时人们对物体的相互作用——力还缺乏深刻的认识.对问题2，伽利略认为亚里士多德的错误原因是没有认识到摩擦力的存在，学生因为已经有各种力的概念，能够对生活中的事例进行清晰的运动和力的分析，可以让学生举例说明.问题3和4的推理过程对于学生不是难点，但需要体验.问题5，通过学生思考，认识到科学研究的方法对于获得正确结论的重要性，问题6，从力和运动的角度，从具体情境到一般表述，引导学生进行更加本质的概括，通过这一概括过程，认识不同科学家对物理研究作出的贡献.

（2）实验探究建议：①演示实验不一定要选杯子，用粉笔盒等身边的东西也可以；②演示斜面实验，应选用小钢球，斜面可用PVC材料，比较光滑一些或者用钢卷尺做斜面，方便调节角度.

（3）教学活动建议：问题1至4学生独立回答；问题5、6在学生思考的基础上，展示自己的想法，同学与教师补充、完善.

任务2：理解牛頓第一定律.

问题情景：如图3、图4、图5所示，问题见表2所示.

教学建议：

（1）思维引导建议：由于初中就已涉及到固液气三态的惯性，所以对学生回答的要求不能仅停留在“因为惯性”，需要细化分析、推理过程，注重对学生科学思维能力的培养.例如图5，学生有可能认为人受到了向前的惯性，所以前倾，我们需要尽可能暴露出学生原有概念的问题，从而示范应用物理规律的科学思维过程，分析开始时人的运动、刹车后车厢的运动和根据牛顿第一定律推理得到刹车过程中人相对车厢的运动，解释现象，进而提升学生的科学思维.

（2）教学活动建议：让学生回答，在学生回答的基础上，进一步规范学生的思维过程和语言表述.

任务4：探究影响惯性大小的因素.

问题情景：如图8、图9、图10、图11所示，问题见表4.

6图11为气垫导轨、光电门装置，可快速测出滑块上遮光条通过光电门的挡光时间进行测速，同时测量滑块经过两个光电门的时间间隔.“运动状态改变的难易程度”的表达式是什么？

7如何完成不同速度下的“运动状态改变的难易程度”的测量？能够对影响惯性大小的因素提出猜想，设计实验方案或寻找例子对因素进行分析、判断

教学建议：

（1）思维引导建议：学生可能会受初中惯性章节后的“制动距离”的影响，已经形成了“速度大惯性大”的错误概念.而此处的探究正好让学生体会要得到一个实际问题的结论需要经历：物理语言描述（概念界定）、模型建立、实验设计和方案实施的过程，有利于学生的科学思维和探究能力的提升.

（2）教学活动建议：问题1、2、3可以由学生自主解答；问题3、4可以在独立思考的基础上讨论，教师引导与点拨；问题5、问题6、问题7可按照学生的程度确定老师引导和学生独立思考的比例.