基于核心素养导向的高中物理深度教学

摘 要：物理新课程改革要求教师联系教材实际和学生特点，认真研读新课标精神，把握核心素养理念，加强对学生科学思维和科学探究等能力的培养。本文以“平抛运动”教学为例，开展基于核心素养导向的高中物理深度教学的思考和研究。在课堂引入中，利用创设情境方式，激发学生自主学习的动机;在教学中，采用信息技术手段，帮助学生理解物理规律;在知识迁移应用中，采用层层递进方法，促进学生深度学习，在促进学生核心素养提升的同时，达到科学育人等目的。

关键词：核心素养;深度学习;高中物理;平抛运动

物理核心素养集中概括了物理学科的育人价值，并将其作为教育目标来引领课程、教材和教学的改革方向[1]。传统的物理教学模式，教师重视的是自身在学生学习中的主导作用，淡化了學生思维意识的培养，使他们缺少自主思考及主动探究的平台，导致其不能很好地对知识进行理解建构，这不利于学生思维能力的培养，无助于学生核心素养的提高和促进。新时代背景下的物理教学要求教师要把握核心素养理念，立足课程体系，注重引导学生深度学习，通过不断优化学生喜爱的教学方式，营造良好的学习氛围等手段，使学生保持持续且积极、主动的学习态度，在理解知识的基础上学习新知识和新思想。本文以“平抛运动”教学为例，探讨基于核心素养导向的高中物理深度教学。

一、优化教学设计，增强学生深度学习的意识

高中物理新课标明确要求教师在教学中要充分发挥学科的育人价值，深度理解和灵活应用物理知识、原理。只有促进学生主动参与物理的学习兴趣内驱力，才能让他们理解知识、掌握技能，进而灵活地构建知识框架，并应用所学知识解决实际问题。深度学习作为落实核心素养的重要途径，教师要引导学生带着批判或怀疑的态度理解性地学习，才能对原有的物理知识进行重组建构，并迁移到新的情境中不断提高学生解题及实践操作能力[2]，这对提升学生科学思维能力及科学探究能力等方面具有深远的意义。

这就要求教师要不断更新教学理念，面对新的情境或者具有挑战性的教学任务时，要深刻理解核心素养的精神实质，积极寻找突破口，不断优化旨在促进学生能力发展的教学设计。了解学生的兴趣与爱好，高度重视深度学习在物理课堂教学中的有效运用，并采取针对性的教学措施，将学习引向深入，进而改变传统的课堂教学模式，激发学生探索物理知识的热情，促进学生更好地掌握知识和实验技能，从而较好地提高课堂教学的有效性。如：在“平抛运动”课堂教学中，教师利用FLASH小游戏“你来当飞行员”，组织学生先进行游戏体验“投弹”练习，然后引导学生对“炸弹”在空中的飞行过程进行分析并理论计算，最后借助实验手段检验结果的准确性。这种理论与实践相结合的教学方式，既抓住了学生学习的兴趣，使学生养成应用所学知识解决问题的良好习惯，提高了学生在物理学习中获取进步的成就感，又增强了学生深度学习的意识，有效地促进了学生深度学习的开展。

二、创设情境导入，激发学生自主学习的动机

科学合理且宽松和谐的教学情境，可以有效吸引学生的学习兴趣，让学生产生强烈的共鸣，激发学生主动思维的欲望。例如：在课堂教学导入中，教师可结合教材内容，将演示实验、多媒体、游戏等方式引入课堂，一改学生深感乏味的学习情绪，从而更加主动、预约地参与学习，进而调动学生的视听神经，提高学生自主学习的动力。如：在教学“平抛运动”一节时，教师可利用Flash小游戏“你来当飞行员”进行教学。教师提出问题：“如果你是一名飞行员，并驾驶着一架轰炸机，怎样才能准确无误地击中‘敌船’？”同时，让学生推荐一名代表充当“飞行员”的角色，并上台对“敌船”进行投弹练习，学生屡次投射均未获得成功，面对这种状况，大家议论纷纷为何无法击中“敌船”，并掀起了一场热闹非凡的讨论景象，同学们个个跃跃欲试、争先恐后地想再上台一展身手。此时，教师再引导其他同学进行尝试练习，在学生终于体验到了击中“敌船”的成功时刻，同学们一下子乐开了，整个过程充满了成就感和新鲜感。此时，教师再提出问题：“同学们如何提高命中率，甚至百发百中呢？接下来请看老师精彩的表演。”随即，教师一发即中，学生都发出了惊叹的声音。这种创设吸引学生学习物理的教学情境，既满足了学生的学习需求，又促进了学生的深入学习，有效地提高了课堂教学效率。

三、运用软件分析，提升学生的科学思维能力

运用信息技术对视频中的图像进行分析，能详细地记录物体运动的整个过程，并且详细地进行分析处理，进而直观地通过图像表示出运动特征，这种具有可信度高、容易让人接受等特点的处理方式，大大地提升了学生的学习效果。

在传统的“平抛运动”实验中，教师只能用粗糙的形式画出“平抛运动”轨迹图，这种方式既容易造成较大的数据误差，又难以对数据进行分析。为了改变这种囧状，教师可采用信息技术手段Tracker软件进行处理。Tracker是一款视频分析软件[3]，它能对视频画面中的图像进行分析并建立直角坐标系，记录研究对象在不同时间、不同帧画面对应的坐标值，进而探究出研究对象遵循的物理运动规律。

教师在授课中，可现场拍摄“平抛运动”的视频，通过Tracker软件追踪并采集小球的轨迹数据（如图1所示）。此时，在Tracker软件的图像上，教师分别选择x、y作为横、纵坐标，y-x图像立即清晰而直观地呈现出小球的轨迹近似抛物线（如图2所示）。借助拟合分析器，得到y-x函数方程y=-3.198x2+0.07309x+0.005300，再将函数方程与抛物线方程 y=ax2+bx+c进行对比，使学生能直观地认识到平抛物体运动轨迹为开口朝下的抛物线。

为了让学生理解小球在竖直方向的运动情况，教师可再通过Tracker软件，得到y-t图像也为抛物线形状（如图3所示），其函数方程为y=4.848t2+0.07169t+0.006289，对比抛物线方程 y=at2+bt+c，由于b、c数值很小，故可忽略不计，得到y=4.848t2。教师再将y-t函数方程跟公式y=2-1 gt2对比，可得g=2×4.848=9.696m/s2，即为当地的重力加速度数值，从而证明了小球在竖直方向的运动为自由落体运动。教师采用同样的方法，得到x-t图像为一次函数（如图4所示），拟合得到的函数方程为x=1.167t+0.001486，并与一次函数方程x=kt+b对比，b=0.001486非常小，也可忽略不计，从中得到x与t成正比，并求出小球的初速度v0=k=1.167m/s，证明了小球水平方向做匀速直线运动。同时，教师还能通过数据引导学生分析数据产生误差的原因，有效地培养了学生发散思维的能力。信息系统强大的功能还能引发学生对新科技的赞叹，点燃学生喜欢并主动学习物理的欲望，提升学生的科学思维能力。

四、应用知识迁移，提高学生解决问题的能力

教师在课堂教学中，运用合理的教学手段，不但可以优化课堂结构，让学生踊跃参与到活跃的学习氛围中，而且能使学生主动投入知识的探索中，有效提高物理课堂教学效率。在“平抛运动”教学中，课前引入“你来当飞行员”情景，可以让学生分析飞机“投弹”过程中，“炸弹”空中飛行过程中的物理模型，学生再根据新学的知识，分析出“炸弹”其飞行过程为“平抛运动”，构建出运动过程的物理模型，然后老师通过游戏情境设计以下问题：

假设在一次军事演练中，轰炸机在距海面高45m，以60m/s的速度水平匀速飞行，突然发现海面上有一艘敌船。假如你是飞行员，采用炸弹击中敌船，在不考虑空气阻力的情况下，请你计算以下3种情况下，轰炸机投弹点距敌船的水平距离。（g=10m/s2）

（一）若敌船静止。

（二）若敌船以10m/s匀速向前逃离。

（三）若敌船初速度10m/s，加速度2m/s2逃离。

问题层层递进，由简入繁，教师引导学生先利用平抛运动知识，求出解决敌船静止时的情况。然后，教师再深入推进问题（二），引导学生分析炸弹和船在水平方向的运动都是匀速直线运动，此时炸弹的水平速度大于船的速度，炸弹落入水面时与船在同一位置，就能击中船。教师再提出问题：“请同学们想一想，飞行中的炸弹在水平方向的运动与敌船的运动是否相同，在水平方向上两者的运动关系是我们所学过运动学中的哪个物理模型？”通过学生的分析讨论，建构出水平方向的物理模型为追及和相遇问题。让学生利用“你来当飞行员”游戏，证明计算结果的准确性。在学生较好地掌握以上知识点的情况下，教师可继续深入问题（三），引导学生分析炸弹和船在水平方向的运动情况，经过前面的分析，学生可联想到水平方向的运动关系是追及和相遇问题中的匀加速直线运动追匀速直线运动类型。经过层层深入的问题设置，学生不但能构建出炸弹在空中飞行过程为“平抛运动”的物理模型，还能复习巩固追及和相遇问题的运动模型，从而帮助学生养成建立物理模型的习惯，形成主动分析问题的良好习惯，促进学生物理综合能力的提高。

结束语

教师要实现基于核心素养下的教学目标，就要引导学生经历深度参与理解知识的产生过程，并借助有效的手段，增强课堂的教学活力，使学生能主动建构物理知识体系，同时通过创设物理真实问题情境，使学生建立物理学科思想，提升学生的关键能力和必备品质，养成和发展学生学科核心素养。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2]张靖杰.浅谈高中物理深度学习的必要性[J].理综指津，2021（1）.

[3]李学等.运用Tracker软件开展“探究平抛运动”实验[J].中学物理实验装备，2021（1）.

作者简介：郑碧沁（1985— ），女，汉族，福建宁德市古田人，厦门市新店中学，中学二级教师，学士学位。研究方向：中学物理教学。

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