基于物理核心素养的课堂设计

汪良俊 李卫东

摘 要：新课标要求将核心素养融入课堂教学。在伽利略对自由落体的研究课堂教学中，通过创设情境，融入物理历史，重演物理学家探究过程，采用层层推进的方式，将核心素养落实到具体课堂实践中，使学生直观感受到科学思维、科学探究和科学态度与责任。

关键词：核心素养;课堂教学;物理史;教学设计

文献标识码：B

新课标中指出：学科核心素养是学科育人价值的集中体现，新的物理课堂应该基于核心素养来设置教学目标和教学任务，设计具有吸引力、引导性、启发性、探究性的课堂流程，要摒弃传统课堂照本宣科的做法，使学生能够逐步形成核心素养所要求的正确价值观念、必备品格和关键能力。

在对“伽利略对自由落体的研究”课堂教学设计中，结合此课程特有的历史性，以物理学科核心素养为最终目标，按照情景引入、探究方法、具体实践、归纳总结的教学线索，以学生的一系列思考与活动为课堂主体，使学生直观的触碰到物理学科核心素养。可将课堂流程划分为6个任务分部实施，每个任务具有各自的教学目标，以学生活动为主体，通过师生互动进行串联。通过先前物理知识的学习，学生已经掌握了自由落体运动的概念和规律，并且已经具备了一定的逻辑推理能力和實验探究能力，但学生的认知水平较低，解决问题容易受到主观意识的影响。

1 设置情景，引入课堂

教师设计问题及教学目标如表1。

教师先组织两名学生扮演亚里士多德和伽利略，在课堂上上演话剧“穿越时空的对话”，分别阐述观点。在话剧表演结束后，学生被新奇的引入方式所吸引，教师让学生进行分组讨论，选出自己支持的观点。随后教师在黑板上以图画的形式展示伽利略的质疑及其逻辑推导，指导学生得出正确的结论。

教师利用小球展示自由落体运动，采用讲授法的方式向学生介绍伽利略对自由落体运动规律的猜想：自然界的运动规律是简单的，物体做自由落体运动时速度的变化是均匀的，即v∝t。

2 探究验证伽利略猜想的方法

教师设计问题及教学目标如表2。

教师将学生分组进行讨论，思考如何测量做自由落体运动时物体的速度。学生根据以往经验，得出可以利用打点计时器来测量。学生进行分组讨论，教师进行整合，证实利用打点计时器确实可行。随后教师设置限制条件，要求学生在伽利略的时代背景下进行验证，并继续分组讨论。在学生遭遇困难后，教师引导学生转换思维，间接测量位移s，并进行逻辑推导验证其可行性，得出s∝t2。

3 探究准确测量时间的方法

教师设计问题及教学目标如表3。

在学生进行多次重复之后，发现由于自由落体运动用时太短，时间测量会出现较大误差。教师引导学生再次进行分组讨论，探究解决方案。学生提出可以增大释放小球的高度，以增加运动时间，方便准确测量。教师指出在伽利略的时代，并没有秒表这样的测时器材，并引导学生结合生活实际，提出“冲淡重力”概念，引出“冲淡重力”斜面实验。学生分组讨论实验方案，随后师生讨论，得出最佳实验方案。教师给出图1，提问学生斜面实验与自由落体运动规律有什么关系？并由此引导出给出伽利略合理外推的思想，当把斜面倾角逐渐增大到90°时，小球下落仍然是匀变速直线运动，而此时小球做的正是自由落体运动，由此得到自由落体运动的规律，并提出问题，让学生进行讨论分析，促进学生物理学科核心素养的形成。

4 实验并总结

教师设计问题及教学目标如表4。

为完成上述实验方案，采用自制教具，如图2。通过单片机技术，使得每隔一秒，斜面上小球所处位置的小灯会自动亮起;可以通过左侧竖直杆调节斜面倾角。学生在教师的指导下进行实验，记录不同单位时间下的位移s，并按照之前方案，对不同小球和不同斜面倾角重复进行实验。教师带领学生回顾伽利略的整个研究过程，对探究步骤进行归纳总结。

5 课外探究

教师设计问题及教学目标如表5。

在对探究方法和探究过程进行总结之后，教师提出课外探究任务，将学生分为两部分，对不同的问题进行课外探究，要求学生结合课堂经验，按照观察提问—猜想假设—设计方案—进行实验—收集证据—解释总结的科学探究方法进行科学探究，尝试自主完成研究报告。

6 教学反思

本节课堂设计充分利用教学内容蕴含的历史性，以话剧这样新奇的方式引入课堂，随后引导学生经过观察、猜想假设、逻辑推理、探究创新、实验论证等步骤，重走伽利略的探究历程，不仅拉近学生与历史上伟大物理学家的距离，提高学生对物理的兴趣，而且在探究过程中也充满着科学思维、科学探究的方法，同时也能使学生直观感受到物理学科所需要的科学态度及责任。学生经过本节课堂，学科核心素养得到发展，学习兴趣得到激发，信心也得到增长。

教师也从中获得经验，可利用物理学深厚历史中的传奇性、科学性，令学生眼前一亮，抓住课堂教学中涉及物理历史的机会，激发学生学习兴趣，提高学习效率，以达到更好的教学效果，更好地培养学生核心素养。这种教学方式对教师也有启发作用。通过在课堂中融入物理学史的教学方式，对教学效果起到了积极的影响，教师在今后的教育教学活动中应该更加重视和更好利用。

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