以核心素养为导向构建高中物理“五美”课堂

【摘 要】本文基于高中物理核心素养培养的基本准则，以《探究加速度与力、质量的关系》教学为例，论述高中物理教学中教材处理的整合美、科学探究的神韵美、教学过程的生成美、课堂提问的灵动美、教学手段的科技美。通过创建“五美”课堂文化，促进学生学会、会学、乐学，培养学生的物理核心素养。

【关键词】核心素养 高中物理 整合美 神韵美 生成美  灵动美 科技美

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2019）03B-0049-03

新一轮基础教育课程改革的亮点是提出了核心素养目标，课堂教学是落实学科核心素养的主阵地。高中物理课堂教学不仅需要帮助学生构建物理知识体系，提升物理解题能力，更应注重提升学生的物理核心素养。笔者曾以广西普通高中物理学科教学指导专家组成员的身份参加广西高中物理名师教学指导活动，全程参与了备课、磨课、点评等工作，本文以特级老师李老师执教的《探究加速度与力、质量的关系》为例，具体阐述在物理课堂中创建“五美”课堂文化的策略。

一、高中物理核心素养培养的基本准则

《普通高中物理课程标准（2015 版）》正式颁布了物理学科核心素养目标，包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个维度。物理核心素养一级目标下还分解出了 14 个二级指标：物质观念、运动观念与相互作用观念、能量观念;模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新;问题、证据、解释、交流;科學本质、科学态度、社会责任。这给我们的课堂教学提供了更为实际的操作方向。

物理核心素养目标指明了高中物理课堂教学应该遵循一定的基本准则：加强物理核心概念的理解与运用;培养物理思维，掌握典型的物理方法;运用物理知识对实际问题进行研究，提升科学探究能力;培养正确的物理学习观、运用物理知识促进个人和社会发展。在课堂教学这一复杂系统中，物理教师应该依据核心素养基本准则，创造科学、真实、有效的课堂。

二、高中物理“五美”课堂文化的创设

（一）教学内容体现整合之美

教学内容不等于教材内容，而应大于教材内容。新课改强调用教材教而不是教教材，就是鼓励我们在源于教材、尊重教材的基础上跳出教材、合理加工教材、科学地整合教材。《探究加速度与力、质量的关系》这节课的内容是一节实验探究课，既是对物理观念力、惯性、加速度等概念的升华，又涉及科学探究的提出问题、寻找证据、解释交流等环节，同时也对科学思维的模型建立，推理论证、质疑创新等高阶思维能力提出较高要求，可以说本节内容涵盖了高中物理学科素养的全部要素。但是教材没有给出完整的实验探究方案，只是提供了一些零散的方法。比如“如何测量加速度”这个问题，教材提供了三种方法：第一种是  的方法;第二种是利用打点计时器的方法;第三种是利用比值比较  的方法。在“怎样提供恒力”这个环节，教材提供了“单车单线拉”和“双车双线拉”两个案例。这些方法都很好，但就像散落的珍珠，没有完整的脉络。

李老师对教材进行了整合：让学生在深入理解牛顿第一定律的基础上，应用所学知识从宏观上把握实验探究的目的，即探究加速度（a）与力（F）及物体质量（m）的关系，然后用控制变量法进行微观设计，即物体质量（m）一定时，探究加速度（a）与力（F）的关系;力（F）一定时，探究加速度（a）与物体质量（m）的关系两个方面展开研究。他将教材上提供的零散“珍珠”用一根线串了起来，让学生经历“问题提出—猜想形成—设计方案—评估方案—动手实验—形成结论”这样一个物理探究过程，学生初步了解科学探究的思路、步骤和科学方法，体验科学探究的苦与乐。

（二）科学探究彰显神韵之美

本轮物理学科核心素养目标相比于 1.0 版的“双基目标”以及 2.0 版的“三维目标”最大的意义是非常重视科学思维培养，所以课标把科学思维素养单列了出来，这正强调了科学思维在物理学科教学中的独特贡献。李老师这节课紧紧地抓住了高阶思维能力培养，他没有在七个探究环节中平均使用力量，而是在实验方案设计这个最有思维含量的环节做足了文章。他没有将课本上提供的方案直接介绍给学生，而是先放开课堂，让学生头脑风暴，畅所欲言，然后教师点评，和学生共同优化实验方案。具体是如下处理的。

环节一：展示一位同学的实验设计图片，然后提出问题：“这个方案有什么缺陷？”老师没有直接指出，而是向学生提出问题：“这个方案达到测量目的了吗？缺少了什么，如何优化？”学生通过思考，很快发现这个方案没有办法测量加速度 a，缺少了测量加速度 a 的仪器;同时小车与桌面有摩擦，小车受力情况比较复杂。

环节二：教师展示 4 位同学的优化方案图片，并对这 4 位同学的优化方案进行解读，总结出 4 位同学的共同核心思路是都采用了打点计时器来求加速度，解决了第一位同学测量加速度欠缺的问题;而且采用了平衡摩擦力的方法消除了摩擦的影响，于是拉力就是合外力，这样使探究模型顿时简化。

环节三：教师向学生提出问题：“除了用打点计时器，还有什么方法可以求加速度呢？”通过这个问题拓宽学生解决问题的思路，引导学生得出利用  这个方法。然后提问：“这个方案中位移 x 的测量可以采用刻度尺，但时间怎么测呢？用秒表可以吗？”教师与学生共同分析，如果本探究实验板长度 1 米，可估算小车运动全程所花时间仅 0.5 秒，而人的反应时间一般为 0.3 秒，可见，如果用秒表测时间，在这个实验里我们的反应时间根本不够用。

环节四：向学生提出问题：“既然时间这么不方便测量，我们能不能找到一种不测量时间的方法，完成加速度的比较？”与学生共同分析后，引出用比值比较  这样的方法。

环节五：教师指出，第四种方法中需要同时控制两辆车，不太方便，同时小车滑动过程有摩擦，实验时需要平衡摩擦力很麻烦，所以介绍一种高科技的方法：让小车在气垫导轨上运动，可消除摩擦的影响;通过位移传感器采集数据，数据传到计算机绘制 v-t 图像，通过斜率迅速求加速度，达到了实验便捷、省时的效果。

在这样的实验方案设计过程中，教师没有一言堂，而是和学生共同讨论了采用什么原理，选择什么仪器，各个方案的利弊如何。这样的探究设计可以说是一波未平一波又起，环环相扣，层层深入，既有良好的问题结构又有恰当的认知冲突，让学生体会到了问题生成的困惑和问题解决后的喜悦，有一种柳暗花明又一村的感觉。

（三）教学过程彰显生成之美

名师区别于普通教师最大的特色在于善于利用自身教学机智处理教学生成性问题。这节课在动手实验环节，学生根据生活经验得知，外力增大时，加速度也增大，由此进行猜想：小车质量 M 一定时，a 与 F 的关系有可能 a∝F 或 a∝F2 等。老师带领学生实验采样：选择小车质量 M=0.1735 kg，依次在小桶中添加钩码，得到 6 个 F，用传感器处理得到对应 6 个加速度 a，绘制图像如图。此时学生发出疑问，为什么绘出的图像与我们的预期不一样？李老师是这样处理这个生成性问题的：（1）带领学生重新操作了一遍，没发现有数据变化，说明没有操作上的失误。（2）引导分析：图像不过原点，说明不加外力时就有了加速度，由此得出重力沿斜面向下的分力过大了。（3）查看向小桶内添加钩码的数据，发现该同学前面都是每次增加 5 g，但最后一次突然加了 20 g。引導学生分析：实验中将下落物体的重力看成绳子的拉力只是近似处理，只有满足小车质量 M 远大于小桶及钩码总重量，这个近似处理才不会引起太大误差。（4）教师和学生一起调平了气垫导轨底座，并将最后一组数据的钩码质量减小，瞬间图像完美修复。

（四）教学提问凸显灵动之美

知识落实的课不是一节好课，真正的好课应该是知识、技能、素养共同落实的课。而良好的教学问题设置是完成这一目标的关键。李老师非常善于创建灵动的问题链，撬动学生思维。例如在课堂引入环节，他采用了 6 个问题引入：（1）牛顿第一定律的内容是什么;（2）牛顿第一定律有什么意义？如何理解;（3）改变物体运动状态的原因是什么？（是力 F）;（4）抵抗物体运动状态变化的决定因素是什么？（是质量 m）;（5）描述物体运动状态变化的快慢的物理量是什么？（是加速度 a）;（6）这节课我们就来探究加速度与力、质量的关系。这样的问题设计，关注了学生的前认知，在新知识和旧知识之间找到了链接点，体现了引课的“铺垫”功能，层层深入的问题保证了学生从思维上真正参与课堂。再如，教师在引导学生进行误差分析时设置了几个问题：（1）图像没有精准过原点，起点从 a 轴上的一点发出的，说明什么问题？（2）外力为 0 的时候，有加速度了吗？（有）（3）是什么原因？前面为了平衡摩擦力，我们做了什么操作？（4）有没有可能平衡摩擦力时倾角过大，重力的沿斜面向下的分力提供了加速度？教师如此顺藤摸瓜，顺势而为，引发思考，将学生的思维逐层引向深入，对学生科学推理、科学论证、质疑创新、分析综合能力的核心素养培养均有好处。

（五）教学手段彰显科技之美

当今时代进入“互联网+”时代，整个社会充满了科技感，教学也不例外。“一支粉笔，一本书，一块黑板，一张嘴”的陈旧单一教学手段已经成为历史。本节课李老师重视多种媒体的组合教学，根据教学内容的需要，结合各种媒体教具的特性，扬长避短，互为补充，有机结合，达到教学过程的最优化。例如，本节课的重点内容是定量探究加速度与力、质量的关系，但是如果一开始就进入定量探究环节，会让学生有一种突兀的感觉，所以李老师在定量探究之前，展示了一个科技感很强的视频画面：一辆红色的比亚迪汽车奔驰在现代高速公路上不断加速。这一画面让学生受到视觉冲击的同时提出问题：比亚迪汽车如何提高汽车加速性能？这个环节让学生定性体会要改变汽车质量和发动机的动力来改变加速性能，学生在定性了解的基础上自然过渡到定量探究。再如本节课在探究方案设计环节，学生设计了很多方案，如果让学生逐一上台展示，可能花费了很多时间还不一定能抓住典型错误，所以李老师先走到学生当中查看各种方法，然后选出典型方案，采用希沃同频技术投放出来，和学生一起进行比较、分析，从而快捷、有针对性地实现了课堂生成资源的有效利用。又如，在实验数据采集环节，如果利用打点计时器采集加速度数据，既费时又耗力，本节课引入位移传感器，获取不同时刻的速度值，通过绘制 v-t 图像迅速求出加速度，解决了加速度的测量便捷性问题。科技助力，让本节课的教学更有魅力。

总之，在核心素养背景下，我们应该追求“五美”课堂文化，促进学生动手、动脑、动心、动情，让学生思维品质得以提升，核心素养得以培育。

【参考文献】

[1]普通高中物理课程标准（2017版）[M].北京：人民教育出版社，2017

【作者简介】林宇萍，广西桂林市教育科学研究所副所长，高中物理教研员，广西特级教师，广西普通高中课程改革物理学科教学指导组副组长，广西八桂教育家摇篮工程遴选成员，广西教育厅教育研究院兼职教研员，广西师范大学特约研究员。

（责编 江月阳）