以核心素養為導向優化物理教學設計策略

惲 明

（江蘇省常州市西夏墅中學，江蘇 常州）

《普通高中物理課程標準》在“相互作用與運動定律”中提出：“要通過物理實驗，讓學生探究物體運動的加速度、物體受力、物體質量等關系，理解牛頓運動定律，并運用牛頓定律來解釋生活現象，認識失重、超重等?！蔽锢砗诵乃仞B是物理教學中幫助學生內化必備品格和關鍵能力的重要目標，以人教版高中物理“牛頓第一定律”教學為例，探析其教學設計策略。

一、從教材研讀中確立核心素養目標

“牛頓第一定律”是探析運動與力的關系的重要科學知識，在提升學生物理核心素養教學設計中，需要挖掘教材內容，確立教學目標。在物理觀念上，需要讓學生認識“物質”“運動”“能量”等概念。在科學思維方面，需要融入“斜面實驗演示”，讓學生從觀察中認識科學事實和邏輯推理；在科學探究方面，結合實驗史料以及“斜面實驗”，探析牛頓第一定律的發現過程；在科學態度與責任方面，學習亞里士多德的科學貢獻，體會伽利略的質疑精神，并從冰壺運動、汽車碰撞等現象中培養學生的科學態度與責任感。

二、挖掘教材內容，構建學生物理觀念

在物理觀念的滲透中，如“慣性”的理解，其作為牛頓第一定律的重要內容，讓學生從“慣性”問題中分析慣性現象，了解生活實例，并體驗慣性的發生。如在乘坐汽車中突然啟動、剎車、左轉彎、右轉彎等過程中我們的身體表現，并說明原因。同樣，對“慣性”的理解，既然一切物體都有慣性，那么慣性的大小與哪些因素有關？我們可以引入分組討論，通過人推自行車、人推汽車等分析，來了解“慣性”與“物體質量”的關系。接著，對“牛頓第一定律”的理解，該節是教學的重點，也是難點。高中生的邏輯思維力相對不足，對“一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態”的理解，我們從定律內容進行剖析，所謂的“一切”指所有的事物；所謂“總”暗示了固有屬性；所謂“或”，表明靜止或勻速直線兩種狀態。然后，對于前半句之意，意在表明“一切物體都具有靜止或勻速直線運動的慣性”；對于后半句，則意在說明“外力作用來改變其原來狀態。當外力的合力為零，則運動狀態不變，否則將改變狀態”。由此，從牛頓第一定律所包含的物理觀念來看，主要有“力”和“慣性”兩個概念。最后，通過觀看和分析冰壺運動，當阻力很小時，冰壺可以保持較長運動時間，且速度、方向不變，逐漸將物理觀念內化到學生的思維中。

三、注重知識重演，讓學生從中體會科學思維方法

培養高中生的核心素養，不能僅限于對物理知識的識記，更要讓學生自己去重演物理現象，去發現物理規律，去建構科學思維與方法。在牛頓第一定律學習中，對于“理想的實驗”僅為理論分析提供便利，我們可以自制斜面實驗，讓學生從演示中感受、分析、體驗科學推理過程。如我們將生活中窗簾軌道作為實驗材料，利用鋼絲進行兩頭連接完成不同斜面高度的“弓”形結構，可以從中對比不同斜面下的運動狀態。利用電池，分別包裹毛巾和白紙，使得電池表面粗糙程度不同，來觀察不同摩擦力下的運動差異。分別挑選學生進行斜面實驗，當斜面傾角變化時，觀察不同電池從同一斜面釋放后的運動狀態。發現阻力越小，物體上升的高度越接近起始高度；如果斜面沒有摩擦力，則將回到等高線位置；當斜面高度降低時，觀察運動距離，發現斜面越高運動距離越遠，如果沒有摩擦力，則電池將一直運動下去。最后，我們在自制實驗中，重點演示不同高度、不同摩擦力作用下的運動狀態變化，探析影響運動的因素，并結合學生分組討論，滲透實驗設計思路：觀察現象，假設猜想，邏輯推理，得出結論，讓學生從中感受物理實驗的科學思維與方法。

四、動手實驗，讓學生體驗物理科學探究精神

在高中物理教學設計中，實驗部分不可省，而且應該挖掘實驗內涵，特別是在培養學生科學探究精神上，借助于物理實驗，激發學生的科學思維，展現科學魅力，讓學生從實驗親歷中調動學習熱情，感受物理知識與規律。如引入“抽紙”實驗，分別將鐵條、粉筆放置在紙條上，讓學生快速抽出紙條，觀察鐵條和粉筆的狀態。該實驗可以在課前進行設計，讓學生從感性了解物理現象，為后續教學奠定基礎。課堂實驗要有新意，如在前述自制斜面實驗中，生活化取材，真實性再現，讓學生便于觀察、動手體驗和探究，整個實驗內容簡單、便于操作，效果明顯。在課尾實驗要有對比、有深意。在本節教學的最后，我們引入“撕紙”游戲，將一塊紙用剪刀剪成三段，每段都預留一小部分未剪斷。用手快速撕兩邊，會斷成幾截？為什么？通過學生動手實驗，如果在中間紙塊上夾上鑷子，再快速撕兩邊，結果又如何？讓學生從對比分析中感受慣性，理解慣性與質量的關系。

總之，在高中物理課堂設計上，以核心素養為導向，積極主動融入物理觀念、科學思維、科學精神與責任感等品質，讓學生從動手實踐、觀察分析中走進物理，“學中做”“做中學”，突破教學難點，構建核心素養。