高中课堂提升“物理观念”和“科学思维”

苏剑衡

摘要：本文依据《物理课程标准》，设计了高中物理“超重和失重”一课，在顺德伦教中学“共生课堂”模式下，如何改变学生的学习方式，培养学生从生活现象形成物理观念，用物理理论来解释生活现象，从而提升物理观念、科学思维等核心素养。

关键词：超重；失重；实验；物理观念；科学思维

中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1992-7711（2020）06-0164

2014年，中华人民共和国教育部颁布《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》。意见中明确指出：积极发展学生的核心素养是育人的重要目标，是推进课程改革深化发展的关键环节。学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。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”四个方面。其中，“物理观念”是从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识；是物理概念和规律等在头脑中的提炼与升华；是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础。“科学思维”是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式；是基于经验事实建构物理模型的抽象概括过程；是分析综合、推理论证等方法在科学领域的具体应用；是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑和批判，进行检验和修正，进而提出创造性见解的能力与品格。

顺德区伦教中学“共生课堂模式”就是以遵循教学规律，体现学生主体性原则，体现教师主导性，注重知识的生成性和知识网络的建构，聚焦学生思维能力的培养，尊重学生并激励学生自主学习，促进学生思考，积极实施合作式和探究式教学，最终达到提升学生学科素养的目的。本文以粤教版必修1《超重和失重》为例，阐述在此模式下如何提高学生的“物理观念”和“科学思维”。

一、基于学生的生活体验，设计实验任务，构建核心物理概念

大部分家庭中都会有体重计，站在体重计上测体重是常见的小事。

任务1：同学们站在体重计上，分别做下蹲和起立动作，注意观察体重计的读数情况。

思考回答问题：我们在下蹲或起立时，体重计的示数有时候变大了，有时候示数变小了，为什么会发生这种现象，是人的重力改变了吗？为什么体重计示数会发生改变？

任务2：观察自由下落的漏水的瓶子在下落过程中出现的现象。

著名教育家陶行知先生说过：“生活即教育”，即生活就是教育，哪里有生活，教育也将紧紧相随。物理是一门以观察和实验为基础的科学，来源于自然和生活中的物理知识比比皆是。所谓“处处留心皆学问”更是完美地形容了物理与生活的关系，多多观察生活，处处留心，一方面注意从日常生活、自然现象发现与物理学有关的问题并对其提出合理猜想，另一方面在遇到实际问题时，能利用已学的物理知识快速准确地找到解决问题的切入点和关键点，将会对物理观念的培养奠定坚实的基础。

二、创造能参与的电梯探究实验，引导学生提炼出物理规律

升降电梯里，上升下降过程都会出现超重和失重现象，任务3：分小组带一体重计进入升降电梯里，一名同学站在体重计上，另外同学负责观察和记录体重计读数变化，让电梯从1楼都5楼，再返回。把观察到的实验情况，填写下表，并小组讨论总结发生超重和失重的条件。

实验是高中物理教学的重要内容，在课堂上占有举足轻重的地位。然而，在传统教学中，实验教学偏向形式化，大多按照“教师演示—学生观摩”的模式，忽视学生主体地位，教学流于形式，无法满足学生发展需求。对此，就要鼓励学生参与实验探究，在实踐操作的过程中发散思维，提升实验探究能力。

三、分解探究任务，搭建学生学习阶梯，理解超重和失重的本质

学生在前面已经学习了牛顿三大定律，但学生还没有养成运用牛顿运动定律来解释现象的习惯和能力，而超重和失重是牛顿第二、第三定律的应用。所以，这里把一个推导超重和失重本质的任务分解为三个小任务，搭建学习阶梯，由浅入深，让学生顺利向上探索本质。

任务4：为什么人站上体重计后，会有示数？

任务5：日常生活中，体重计测量人的重力的原理？根据牛顿第二、三定律写出推导过程。

任务6：为什么会出现超重（失重）现象？请大家就以下两种情况，分别推导出人对体重计的压力N′的表达式。（小组互相讨论交流）

任务7：若电梯以加速度g匀加速下降，人对体重计的压力又会怎样呢？（理论拓展）

完全失重现象：

这是本节课的难点，从现象到规律再上升理解，教师的任务应该是根据教学目标，为学生创设合适的问题情境，层层递进设计问题讨论，指导学生进行分组合作，组织学生交流讨论成果，通过问题的解决提升学生的探究和交流能力，形成对不同观点和结论提出质疑和批判的习惯，并树立学生严谨的科学态度和科学精神，提高学生的科学思维。

四、学以致用，核心概念的应用，树立科学服务生活的思想

任务8：请大家用刚学到的超重和失重原理，解释本节课开始时同学们做的两个实验现象。并讨论我们身边还有哪些超重失重现象？让物理走向生活，利用所学知识分析和解决生活中的实际问题，加深学生对核心概念的理解和应用，而且与课前导入呼应，使本节课首尾相关。让学生知道学习物理学科的价值所在。

五、课后教学反思

本节课通过课前生活实验导入，让学生养成留意生活现象的“物理观念”，课中到电梯里动手实验，培养“实验探究”能力，小组讨论超重失重的本质，并展示、点评、质疑，提升“科学思维”素养，以尽可能地在物理课堂中提高学生的物理核心素养。

参考文献：

[1]教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2017：2.

[2]徐洋.核心素养条件下的高中物理教学策略研究[D].陕西：陕西理工大学，2018：6.（作者单位：广东省佛山市顺德伦教中学528300）