落实“物理核心素养”的教学策略——以粤教版“作用力与反作用力”为例

董友军 马北河 朱建平

(1. 顺德区容山中学,广东 佛山 528303; 2. 广州市海珠区教育发展中心,广东 广州 510310; 3. 佛山市教育局教研室,广东 佛山 528000)

教育部公布的2017版《普通高中物理课程标准》指出,物理学科核心素养主要包括“物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任”4个方面,其中物理观念主要包括“物质观念、运动与相互作用观念、能量观念”等要素;科学思维主要包括“模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新”等要素;科学探究主要包括“问题、证据、解释、交流”等要素;科学态度与责任主要包括“科学本质、科学态度、社会责任”等要素．学生通过高中三年物理的学习,可以初步形成正确的价值观念、养成优良的必备品格、炼成厚实的关键能力．如何在课堂教学中落实物理核心素养?它既是当前物理教学的现实问题,也是当前物理教研的理论问题．笔者在落实物理核心素养的教学实践过程中,得到一些启发,总结为三大策略,写出来与大家分享,权当抛砖引玉．

1 基于核心素养的教学设计,是落实物理核心素养的前提

古人云,“凡事预则立,不预则废”,要想落实物理核心素养,就要根据物理核心素养的4个方面进行教学设计．教学设计是教学的整体思路,它指引着教学的整个过程,使教学更有目的、更有效果．

1.1 根据核心素养,确定教学目标

根据高中物理核心素养的要求,确定“作用力和反作用力”这一节的教学目标如下.

(1) 物理观念.

教师创设“手拍桌子”、“地面行走”、“磁铁小车”实验,先让学生说出自己的感受和观察到的现象,后引导学生分析感受和现象背后蕴藏的规律．在轻松的课堂交流中,让学生逐渐形成“运动与相互作用观念”素养．

(2) 科学思维.

教师引导学生用自己的语言总结以上3个实验的规律,建构作用力和反作用力的概念．在探究作用力与反作用力等大反向过程中,引导学生质疑．在得出牛顿第三定律的内容后,教师设置“拔河比赛”“以卵击石”实验,引导学生把实际情境转换成物理模型,并运用物理规律进行分析．通过以上过程,培养学生“模型建构”、“质疑创新”素养．

(3) 科学探究.

为了定量说明作用力和反作用力,教师准备实验器材,主要包括弹簧测力计和力传感器,把学生分成几个小组,各小组学生自己设计实验方案、分工合作、观察现象、总结规律,探究出作用力和反作用力“等大”、“反向”、“共线”的特点，并给各小组交流展示的机会,各小组成员可以相互提问与解答,养成合作与交流的习惯,学生在这样的过程中,逐渐形成“科学探究”素养．

(4) 科学态度与责任.

教师用力传感器创设“以卵击石”实验,让学生看到鸡蛋碰石头的力与石头碰鸡蛋的力大小相等;教师创设“磁针实验”,让学生看到甲磁针对乙磁针的吸引力与乙磁针对甲磁针的吸引力“反向”“共线”．通过以上两个实验,让学生认识到,物理规律是基于实验探究的正确结论,需要严谨认真的态度和实事求是的精神,培养“科学本质”“科学态度”素养．

1.2 创设师生活动,明确设计意图

在设计教学过程中,有“教师活动”、“学生活动”、“设计意图”,让整个教学过程思路清晰、分工明确、针对性强,便于课堂教学实施,如表1．

表1 教学设计过程表

2 基于创新实验的课堂教学,是落实物理核心素养的灵魂

物理核心素养4个方面,浅层分析相互独立,深层研究聚焦创新,如图2所示． “物理观念”、“科学思维”、“科学探究”是创新的基础,它们互相影响、彼此促进; “科学态度与责任”起到协调作用,协调“物理观念”、“科学思维”、“科学探究”与“创新”的关系,让“创新”成果与社会和环境可以协调发展;“创新”是根本目的,通过培养学生物理核心素养,让学生具有创新意识和创新能力．中华人民共和国义务教育法第34条中明确规定:“注重培养学生独立思考能力、创新能力和实践能力,促进学生全面发展”．笔者在创新实验过程中,依据“化微观为宏观”、“化抽象为具体”、“化定性为定量”等思路,创设了很多新颖实验,引导学生观察,激发学生思考,不仅活跃了课堂气氛,也激发了学生思维,从而有效地培养了学生的物理核心素养，如图1．

图1 物理核心素养课深层理解图

2.1 创设“毛刷实验”——化微观为宏观

人在地面正常行走,地面对人的摩擦力向前,同时人对地面摩擦力向后,由于地面和人都是发生微小形变,无法观察,为了增加学生感性认识,同时也是为了增加物理知识的可信度,笔者设置了毛刷鞋,展示地面对人的摩擦力向前;设置毛刷地面,展示人对地面的摩擦力向后．

2.2 创设“磁针实验”——化抽象为具体

图2 磁针实验图

为了说明作用力和反作用力在同一直线,笔者设计了“磁针实验”,在圆上画出多条直径,一个强磁针放在圆心处,另一个强磁针放在圆周上,沿着圆周缓缓移动强磁针,通过强磁针的异名磁极相互吸引,学生很容易发现两个强磁针的磁力方向总是相反,且在一条直线上,如图2所示．

2.3 创设“卵石实验”——化定性为定量

很多教师上课都讲到鸡蛋碰石头,虽然鸡蛋碎而石头不碎,但鸡蛋对石头的力和石头对鸡蛋的力是作用力和反作用力,由牛顿第三定律得出鸡蛋对石头的力与石头对鸡蛋的力大小相等,这样的定性解释,没有实验数据可以验证,说服力不强,学生们只能被动接受．笔者把鸡蛋固定在一个力传感器上,把另一个力传感器的金属拉钩当作石头,让它们进行碰撞,通过观看力传感器的数值,非常直观地得出鸡蛋对石头的力和石头对鸡蛋的力总是大小相等．通过力传感器数据的展示,不但让学生“诚服”,而且让学生“心悦”,同时也激发了学生学习物理的兴趣,可谓一举三得．

3 基于学生主体的教学理念,是落实物理核心素养的保证

现代教学理论指出，在教学过程中,要始终体现学生的主体地位,教师应充分发挥学生在学习过程中的主动性和积极性,激发学生的学习兴趣,营造宽松和谐的氛围．“学生主体”主要表现在3个方面:学生是学习活动的主体,是主动的发现者、探索者,是主体得以确立的内在依据;学生是个体身心发展的主体,是个性社会化的主体,具有自主性、能动性、创造性等主体性品质;学生在教学过程中是主体化的客体,是由教到不教、由教育走向自我教育的主体．只有学生才是教学的主体,教师是教学的客体．不过,教师是客体并不等同于只起非决定性作用,学生是主体也并不意味着都起决定性作用,它们在教学过程的不同阶段分别起决定性作用(如表2)．笔者在课堂教学中,主要以“学生小组讨论”“学生动手探究”等方式进行教学,对落实物理核心素养,起到了良好的效果．

表2

(1) 学生小组讨论．海森堡说:“科学植根于讨论之中”．在课堂教学中引入小组讨论,能够激发学生思考和培养学生表达．如在 “比较一对平衡力与一对作用力和反作用力的相同点和不同点”,笔者就采用了小组讨论．为了使小组讨论更有针对性,笔者设计了如表3,引导学生积极思考、相互讨论、各自表达,同时用自己的语言填写相关内容,从而促进学生对一对作用力和反作用力与一对平衡力的深刻认识．教师这样组织教学,把学生从客体地位变换到主体地位、从幕后推到台前,易于激发学生主动学习、积极思考的意识,有利于培养学生良好的思维习惯和创新能力,使学生真正成为学习的主人,起到了培养学生物理核心素养的作用．

表3

(2) 学生动手探究．“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”,学生动手探究,是物理教学最重要的方式,也是培养学生物理核心素养重要途径．笔者分配给学生两个弹簧测力计,两个拉力传感器,让学生动手探究出作用力与反作用力大小相等、方向相反、同时产生、同时变化、同时消失．通过学生动手探究,增强了学生的动手能力,同时也加深了牛顿第三定律的理解及其应用,有效地培养了学生的物理核心素养．

“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”,落实物理核心素养,既是课标的要求,更是时代的呼唤．作为一线物理教师,应该把“物理核心素养”铭记于心中，落实在课堂．