运用“四化”策略 提升核心素养——以“生活中的圆周运动”教学为例

张东风 于文高

(1. 江苏省苏州工业园区星海实验中学，江苏 苏州 215021；2. 江苏省淮安市教学研究室，江苏 淮安 223000)

在“新课程、新教材、新高考”的背景下，教育部门举办了系列培训活动，帮助广大教师领会新课标，用好新教材，应对新高考，提升教师专业素养，打造优秀教师团队。笔者有幸参加了教学磨研活动，并展示了一节基于“四化”(情境化、深度化、活动化和自主化)策略的多学科教师参与的研究课，引发了一定范围的讨论。该教学设计基于课程标准，课堂上选取的视频、实验和实例不仅是为学科知识学习准备的，更是希望学生能在物理课堂上对日常生活中有关物理事例进行深入思考，能解决生产、生活中的实际问题。

1 “四化”策略简介

1.1 情境化策略

情境是“水”，知识是“米”，“米”只有融合到“水”里才能熬成好的“粥”。知识在情境中是活的、有生命力的，知识只有融合到情境中才能被学生理解、消化和升值。赋予学习以“情”、以“境”，使学习变得情趣化、背景化、问题化和形象化。

在教学中可以通过联系生活，创设生活情境；可以借助实物，创设形象、直观的情境；可以通过演示实验，创设真实问题情境；可以通过播放视频等，创设媒介情境；可以通过复习旧知，创设联系情境；可以通过预设问题，创设求知情境。笔者将以“火车转弯”“汽车过桥”等为例进行说明。

1.2 深度化策略

成尚荣先生说过：“所谓学科的本质，应包含以下三个方面内容：一是学科的本质属性，二是学科的核心任务，三是学科的特殊方式。”用物理学特有的文化去培育学生的核心素养，用物理学特有的魅力和美感去激发学生的学习动力，这才是课堂教学应有的深度。

在深度学习中，既要分清学科边界，体现学科个性，也要展示学科魅力，倡导问题导向，聚焦核心知识。从教师方面来看，深度教学要求教师深度开发教学资源，而不仅仅局限于课本，对教材和学情要钻研得深、透；从学生方面来看，深度学习要求学生进行深度思维，提高科学思维能力，养成科学态度。笔者将以“受力分析”“运动分析”等为例进行说明。

1.3 活动化策略

科学探究的核心环节是“提出猜想与假设”和“设计实验与验证”，只有当学生真正参与了这两个环节，真正意义上的科学探究才得以产生，要让学生的思维活起来，必须让学生动起来。首先，学生是学习的主体，学生对教学过程的参与度要高，而不是由教师直接讲解和传授。知识的习得和能力的提升要经历一定的过程，而不是直接从教材获得结论。第三，体验和感悟是活动的内涵，活动是一个过程，过程比结果更重要。笔者将以“小组合作”“实地走访”“专家访谈”等为例进行说明。

1.4 自主化策略

自主化就是要求学生以自主的方式进行学习，本质是对学生独立性的尊重和学习潜能的信任。自主学习强调学生的主体性，并不否定教师的主导性，“翻转课堂”“学讲计划”“对分课堂”等都是极好的自主化学习模式。笔者将以“课前准备”“学生展示”“学生优化”等为例进行说明。

2 “生活中的圆周运动”教学案例分析

2.1 视频引入

以视频“惨痛的4.28胶济铁路重大交通事故”引入。

设计意图：用生活实例引入课题，对学生形成视觉冲击，加强交通安全教育。

2.2 实例分析

例1:分析火车转弯处路面不一样高的原因。展示图1、图2，介绍轨道和火车轮的构造，引导学生对车轮设计提出初步猜想。

图1

图2

设计意图：知识来源于生活，科学规律蕴藏在现象之中。

问题1：火车在水平弯道转弯，若内外轨道一样高，什么力提供了火车做圆周运动的向心力？有何优缺点？

学生回答：(1) 向心力由外侧轨道对车轮轮缘的弹力提供。(2) 缺点：由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，铁轨容易损坏、变形，发生危险。

设计意图：搭建台阶，层层递进，实现深度化学习。在这个过程中也可以通过压力传感器进行模拟实验，运用控制变量法来研究，引导学生用储备的物理知识解决生活中的问题。

问题2：如何对上述方法进行优化？说说你的设计思路？

学生回答：使外轨略高于内轨，最佳方案是向心力完全由重力G和支持力FN的合力提供。

设计意图：以学生为学习主体，学生自主探究，合作生成设计思路。创设情境，营造探究氛围，激发学生的兴趣，诱发他们的探究动机。教师重视引导，联系生活实际，培养学生的探究能力。

问题3：如图3所示，如轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度v0为多大？若火车速度大于或小于v0，轨道对轮缘有挤压吗？

学生回答：(1) 当速度v大于v0时，外轨对轮缘产生向内的弹力，可以运用正交分解法进行求解；(2) 当速度v小于v0时，内轨对轮缘产生向外的弹力，也可以运用正交分解法进行求解。

图3

设计意图：从轨道弹力的有无，到运用控制变量法进行理论和实验探讨、改进，也可以实地考察，测量轨道面倾度θ、轨距L等。走出课堂，发挥主观能动性，进行深度研究。锻炼学生受力分析能力，促进物理观念的形成。

问题4：观察图4、图5，说说赛道修建的物理学依据。如速度过大，会看到什么现象？

学生回答：可以举一反三，比较异同，类比于“火车转弯”。

图4

图5

设计意图：在教学中可以播放视频，也可以进行实验验证。通过推理和建模培养学生的科学思维能力，通过理论和实验有序开展科学探究，引导学生依托实验、学以致用，解决实际问题，培养他们的科学态度和责任感。

例2:汽车过桥。展示桥的图片，引发学生思考。

问题5：为什么生活中比较常见的是凸形桥而不是凹形桥呢?

学生猜想后回答，教师通过视频慢放进行展示，也可组织学生到现场验证猜想。

设计意图：学生对汽车过凸形桥和凹形桥的受力进行分析、比较，得出结论，促进了物理观念的形成，提高了核心素养。

问题6：以凸形桥为例，假如车的速度不断增大，将会发生什么现象呢?

学生回答：若速度v继续增大，合外力不足以提供汽车做圆周运动的向心力，则汽车会飞出去。

教师播放“飞车”视频。

设计意图：步步为营，从生活来，到生活中去，学生自主获取知识，形成能力。

问题7：如果把地球看成一个巨大的拱桥，会不会出现这样的情况：当车的速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零？

学生举一反三，通过类比得出结论。教师播放我国航天发展视频。

设计意图：通过我国航天发展历程的介绍，激发学生的热爱科学、航天报国的热情，渗透社会主义核心价值观教育。

例3:揭开“过山车”和“水流星”之谜。

组织学生自制“水流星”，分组演示。

问题8：如何解秘“水流星”和“过山车”？

学生提出对它们在最高点和最低点的受力进行分析。

设计意图：引发学生思考，解决生活中的曲线运动问题，其中受力分析和运动分析是关键，学生通过自主探究习得知识，获取能力。

例4:离心运动。

教师演示：在“开心大转盘”盘面距转轴远近不同的地方放置物品，旋转转盘使物品脱离，展示离心运动现象，提出问题，学生深入思考。师生共同得出结论：“供”“需”是否平衡是决定物体做离心运动的原因。

问题9：请同学们分享生活中离心运动的实例，谈谈如何积极利用和有效防止离心现象。

学生回答：(1) 离心运动的应用：离心甩干、离心抛掷、离心分离等；(2) 离心运动的防止：过弯道速度过快引发的交通事故，高速运转的砂轮破裂等。

设计意图：引发学生深度思考，解决生活中的圆周运动问题。

3 课堂教学反馈

教师1：张老师在物理课堂上所采用的教学方法和手段、学生学习活动组织形式都很新颖，在教学中切实践行了以学生为主体、突出探究和实践的课程理念。

教师2：我特别关注张老师问题串的设计，他在教学中一步一步地引导学生，每一个问题都是精心设计的。作为新教师，我们要多学多思。

教师3：张老师的课堂语言精炼，在板书时早已搭好了框架，看上去整齐有序，体现了思维的严谨性。

教师4：作为物理老师，更能听出其中的门道，张老师的每个设计都是从实例到理论分析，实验、视频的展示时机恰到好处，层层深入，思维难度也渐次上升。

教师5：张老师在课堂中关注学生的主体地位，学生的课堂参与度是变化的。从一开始的被动思考，到自主思考、发言，再到深入参与教学，主动走到台前做实验，学生参与度的变化正是课堂魅力的体现。

教师6：教学设计与课堂引导基于情境，源自生活。能灵活地解决学生的生成性问题并给与科学引导，教师在教学的最后阶段带领学生一起归纳提炼总结。关注学生学习的参与度、专注度，特别关注学生对所学知识的理解、掌握和应用情况，真正做到“教与学相结合”。

笔者运用“四化”教学策略，对“生活中的圆周运动”的教学进行了思考、实践与反思，提升了学生的核心素养。