核心素養(yǎng)培養(yǎng)高中物理深度教學策略

時間:2022-10-15 09:15:30

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核心素養(yǎng)培養(yǎng)高中物理深度教學策略

摘要:深度教學是一種新型的教學理念,核心素養(yǎng)下的高中物理深度教學較為注重知識建構的廣度與深度,能夠多維度呈現(xiàn)問題與情境、思維與探宄等的動態(tài)發(fā)展過程。同時,以學生的個性化學習為主的高中物理深度教學,克服了傳統(tǒng)的表層教學的局限,強調學生的自主、合作、探究式學習,注重學生的高階思維的訓練,進而弓丨發(fā)學生的深度探究與自主建構。本文以《自由落體運動》(人教版必修1)的教學設計為例,討論了基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)高中物理深度教學策略

關鍵詞:高中物理;深度教學;核心素養(yǎng);教學策略

《高中物理課程標準(2017版)》從“物理觀念與應用、科學思維與創(chuàng)新、科學探宄與交流、科學態(tài)度與責任”四個維度界定物理核心素養(yǎng),為高中物理深度教學的探索與發(fā)展確立了新方向。

一、深度聯(lián)系,滲透物理觀念

物理觀念不同于一般物理概念,它是一種系統(tǒng)而內化的科學認識,是人們從物理學角度對時空、物質、相互作用、運動、能量等的概括性理解,是對物理概念與規(guī)律的提煉與升華。而基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中物理深度教學,應以物理觀念統(tǒng)領教與學,使學生深入挖掘物理概念及規(guī)律,通過對物理觀念的滲透形成對知識的深度聯(lián)系與深度加工。在自由落體運動教學中,教師引導學生簡化研究對象,建立理想模型,以分析自由落體的要素:垂直方向上的運動,受到位移方向的同一種力即重力的作用(空氣阻力忽略不計)。在此基礎上將新舊知識融會貫通,建構知識網(wǎng)絡深度聯(lián)系,從時空角度確立運動觀念:真空條件下自由落體是勻變速直線運動的特殊形式,勻變速直線運動的規(guī)律在自由落體運動中都成立。在深度聯(lián)系中,學生明確勻變速直線運動的速度與時間的關系式為v,+如。運用這一關系推理自由落體運動的公式,在自由落體運動中初速度v0=Om/s,重力加速度為那^速度為v,=軹,位移即下落高度為A軹2。

二、深度質疑,培養(yǎng)科學思維

科學思維是一種深入事物本質的抽象概括式思維,而從核心素養(yǎng)角度出發(fā)的高中物理深度教學重在科學思維的訓練,主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創(chuàng)新等。[1]在物理課堂中以問題鏈為主線的活動設計能夠引發(fā)學生的思考,然而對于形成深度質疑與批判性思考還遠遠不夠。質疑是訓練思維的有效方法,而模仿與提問是淺層次的設疑,它能夠讓學生對教材有基本的理解與把握。在高中物理深度教學實踐中,教師應通過教學情境、科學動態(tài)等引導學生比較質疑、猜想質疑等,這對與培養(yǎng)學生基于事實提出科學假設、運用科學推理論證、得出創(chuàng)造性見解的思維過程的形成有重要意義。在《自由落體運動》教學中,教師創(chuàng)設情境以激趣設疑:從教學樓頂垂直拋下質量不等的兩個重物,一個是質量10kg的重物甲,與一個是質量為lkg的重物乙,甲乙同時落下,哪個物體先落地?學生憑直覺經驗判斷,得出結論:質量為10kg的重物甲先落地。這時,教師將勻變速直線運動模型代入,引導學生思考:在勻變速直線運動中,物體的速度與加速度的大小與哪些因素有關?與該物體的質量有關嗎?學生明確:物體的加速度的大小與運動方向上的受力大小有關,而與物體的質量無關。那么照此推理,作自由落體運動的兩個不同質量的重物,其初速度相同,受重力(排除空氣阻力)大小相同,等高意味著兩物體的位移相同,因此應該同時落地。當學生發(fā)現(xiàn)直覺經驗與邏輯推理相悖時,深度質疑與自主探究的興趣被充分激發(fā),也就有了進一步實驗求證的動力。[2]這時,教師從旁提出疑問:有同學憑直覺判斷質量不等的兩重物從同一高度垂直拋下,質量大的先落地。事實上,這在我們生活中是可以找到例子來證明的,你能找出相關例子嗎?學生將兩片等質量的A4紙作為實驗的對比材料,一張平鋪展開,一張折成紙團,將二者同時從樓頂垂直拋下,觀察到紙團先落地。這種現(xiàn)象又該如何解釋?學生在質疑與探宄中發(fā)現(xiàn):物理學中的自由落體運動是排除了空氣阻力等因素的物體勻變速直線運動的一種理想化的運動模型,這種理想化的運動只有在真空中才會發(fā)生,而在現(xiàn)實中因為空氣阻力的存在,物體下落時的加速度受影響,下落速度的快慢不同。

三、深度建構,促進科學探究

深度建構是一種個性化的學習行為,也是高中物理深度教學的終極目標之一。[3]科學探宄是學生在類似于科學家探索自然規(guī)律的探究行為過程中形成的綜合性能力,因而其表現(xiàn)在學生進行探宄活動中,并在活動中的到發(fā)展。在《自由落體運動》教學中,教師將學生分組,學生小組合作,通過鐵球與羽毛球從同一高度垂直拋下的對比實驗,來驗證自由落體屬于勻變速直線運動,培養(yǎng)學生的觀察分析能力與處理實驗數(shù)據(jù)的能力。在此基礎上,教師以情境問題的形式設疑,來推動學生的深度構建:有一物體自44.1m高樓從靜止開始豎直勻加速落下,經4s到達地面,求此物體到達地面時的瞬時速度。不少學生看到這一問題,分析:垂直下落,初速度為零的勻加速直線運動,容易套用自由落體公式,據(jù)v,=求出v,=濟=9.8x4m/s=39.6m/s。深入思考,便會發(fā)現(xiàn)自由落體運動是一種理想化的運動模型,在現(xiàn)實情境中空氣的阻力需要考慮。[4]若該物體是自由落體運動,那么下落高度1,1,h=—gt2=—x9.8x42m=78.4m22該結果與題目中的44.1m不相符,故該物體屬于初速度為零的勻變速直線運動,但卻不是自由落體運動。于是,可利用勻變速直線運動的位移公式s=+將s=44.1m與f=4s代入其中,求出下落時的加速度為a=5.51m/s2,那么該物體到達地面時的瞬時速度可以根據(jù)公式v,求出。

四、深度拓展,培養(yǎng)科學態(tài)度

物理學科核心素養(yǎng)視域下的高中物理的深度教學,既要強調學思結合,也要強調學以致用,它要求學生在對物理概念、物理規(guī)律等物理知識全面理解與建構的基礎上,將所學的物理知識運用于生活實踐中,以推動物理教學的深度拓展,形成有益的反饋與積極的影響,同時培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與責任。[5]當然,隨著物理學的深入研究,人們關于物理現(xiàn)象及規(guī)律的認識及解釋也將不斷深入,這就要求學生在深度拓展中培養(yǎng)自身尊重實證、批判思考的科學態(tài)度。在《自由落體運動》教學中,教師引導學生回歸到最初的教學情境中以深度拓展所學知識:假設教學樓足夠高且空氣阻力忽略不計,甲乙兩個重物下落的時間足夠長,重力加速度的作用會使物體下落的速度足夠大,那么物體下落的速度會不會超過光速?在空氣阻力忽略不計的前提下,重力加速度的作用導致的物體的下落速度趨近光速時,物體的質量發(fā)生變化,經典物理中的牛頓定律將不再適用。當然,學生探討并不局限于此,隨著自由落體運動的高度的無限增加,重力加速度也將生改變,那么自由落體運動的公式便不再適用。在高中物理深度教學中,教師通過類似的深度拓展,讓學生學會猜想與假設,學會探宄與求證,從而培養(yǎng)自身的科學態(tài)度。

五、結語

總之,基于核心素養(yǎng)的高中物理深度教學策略,需要教師調動學生的思維,使其在自主、合作、探究式學習中不斷內化方法與能力,從而將物理與生活、科學與應用有效貫通起來,在深度參與課堂中內化物理觀念,在深度建構知識培養(yǎng)科學思維,在深度質疑形成自主創(chuàng)新品質,在深度拓展運用中培養(yǎng)科學態(tài)度。

參考文獻:

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準(2017版)[M].北京:人民教育出版社,2018.

[2]余華云?基于核心素養(yǎng)的高中物理教學探析[J].中學物理教學參考,2016,45(19):2-5_

[3]林萍?基于學生核心素養(yǎng)的中學物理深度教學研究[J]?數(shù)理化學習(教研版),2018(04):27-31.

[4]董彥.以“自由落體運動”為例談基于核心素養(yǎng)導向的教學設計[J].中學物理教學參考,2018,47(08):14-17.

[5]吳炳光.淺談核心素養(yǎng)背景下高中物理試題的編制理念——基于2017年高考理綜物理試題的特點評析與改編[J].課程教學研究,2017(10):80-83.

作者:陸奕斌 單位:江蘇省常熟中學