焦彥平

摘 要：論文以發(fā)展學生的物理核心素養(yǎng)為出發(fā)點，對《自由落體運動》一節(jié)進行教學創(chuàng)新，采取有效措施分別對學生的物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任四個方面進行培養(yǎng)，探索發(fā)展學生物理核心素養(yǎng)的途徑。

關鍵詞：核心素養(yǎng)；物理觀念；科學思維；科學探究；科學態(tài)度與責任

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2018）3-0035-2

2014年3月30日，教育部印發(fā)《關于全面深化課程改革 落實立德樹人根本任務的意見》，該意見首次提出：將組織研究提出各學段學生發(fā)展核心素養(yǎng)體系，明確學生應具備的適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關鍵能力[1]。

物理學科核心素養(yǎng)是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關鍵能力，是學生通過物理學習內化的帶有物理學科特性的品質。物理核心素養(yǎng)主要由物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態(tài)度與責任四個方面的要素構成。

為了積極落實教育部的意見要求，更好地發(fā)展學生的物理核心素養(yǎng)，筆者在《自由落體運動》一節(jié)的教學中，做了大膽嘗試。

1 設置巧妙實驗，建立正確的物理觀念

受亞里士多德影響，人們普遍認為，物體下落的快慢是由重量決定的，重的物體下落快，輕的物體下落慢，由此形成了綿延兩千年的錯誤的落體運動觀念[2]。為了糾正這一錯誤，筆者在課堂上設置了簡單的小實驗。首先，筆者從練習本上撕下一張紙，把它和整個練習本豎直舉起到相同的高度，提問學生：“一張紙和一個練習本哪個下落得快？”學生認為：“本子下落得快。”筆者釋放這張紙和練習本，實驗結果跟學生事先的猜測一致。問學生：“為什么練習本比一張紙下落得快？”學生幾乎異口同聲地回答：“練習本比一張紙重。”筆者接著問道：“那么，有沒有同學能想個辦法讓這張紙比練習本下落得快呢？”學生們或搖頭、或沉默。為了啟發(fā)學生，筆者又從練習本上撕下一樣大小的兩張紙，問：“如果把質量相同的這兩張紙從同一高度釋放，大家猜猜哪個先落地？”學生搶答：“同時落地。”筆者開始實驗，第一次左邊一張紙先落地，第二次右邊一張紙先落地。多次實驗后，也出現過幾乎同時落地的情況，但這種情況比較少。學生很驚訝，筆者問學生“為什么會這樣？物體下落快慢是由重量決定的嗎？”聰明的學生開始想到了空氣阻力，其他學生也恍然大悟地附和著。然后，再回到第一次的問題，讓學生想辦法讓一張紙比練習本下落得快時，學生立即想到了減小空氣阻力的方法，他們把一張紙揉成紙團，結果發(fā)現紙團比本子下落得快。筆者又問：“有沒有辦法讓本子跟紙團下落得一樣快？”學生說：“把本子壓縮成小紙團。”有一個學生看筆者用本子做的紙團不夠小，有點著急，還立即親自上講臺壓縮紙團，并演示它與一張紙做的小紙團同時釋放，結果發(fā)現，兩者幾乎同時著地。下面同學的掌聲響起，筆者最后問：“如果沒有空氣阻力，輕重不同的物體下落的快慢會怎樣？”學生：“一樣快?！比缓?，筆者做了牛頓管實驗，又播放了美國宇航員在月球上同時釋放榔頭和羽毛的視頻，證實了學生的猜想。至此，關于落體運動的正確觀念終于建立了起來。

2 構建縱深問題串，提升科學思維能力

構建逐步深入的問題串，層層推進式的追問，以此引領學生的思維向廣度、深度拓展，提升學生的科學思維能力。

“輕重不同的物體下落的快慢是否相同？”這個問題將學生的思維導向發(fā)現空氣阻力是影響物體下落快慢的根本原因，最后建立起運動的理想模型——自由落體運動。

“在實際生活中，物體下落的運動在什么條件下可視為自由落體運動？”這個問題的目的是讓學生學會忽略次要因素、抓住主要因素解決問題的思維方法。

“自由落體運動的性質是什么？”“怎么證明自由落體運動是由靜止開始的勻加速直線運動？”兩個問題激發(fā)學生深入思考，驅使學生展開思維：進行猜想、設計方案、進行實驗、收集數據和數據處理、得出結論。

“自由落體運動的加速度是多少？”“怎么計算？”兩個問題引領學生的思維向逐差法或圖像法會聚，最后，各組同學使用不同金屬物體都測出了自由落體運動的加速度。全班二十多個小組測得的數據都幾乎一致，由此歸納得到結論：同一地點重力加速度數值都相等?！澳敲床煌攸c的重力加速度是否相同呢？”筆者展示不同緯度重力加速度的數值表，讓學生分析數據，發(fā)現規(guī)律：緯度升高，重力加速度增加，但都在9.8 m/s2附近徘徊，所以通常g取9.8 m/s2。

“自由落體運動的規(guī)律怎樣用公式表示？”這個問題使學生想到了從一般到特殊進行推理，把勻變速直線運動的三個規(guī)律表達式應用到初速度為零、加速度等于g的自由落體運動。

就這樣，以遞進式問題為主線，以學生思考解決問題為主體，學生的思維能力不斷地加深拓寬，層層拔尖，思維水平螺旋式提升到新高度。

3 增設探究問題，發(fā)展實驗探究能力

本節(jié)課，筆者總共設計了三個探究問題：輕重不同的物體下落快慢是否相同？自由落體運動的性質是什么？自由落體的加速度是多少？每一個探究性的問題，都盡量讓學生提出猜想假設、設計實驗、進行實驗、分析數據、得出結論、交流評估。通過將一個個的演示實驗升級為分組實驗，學生都能參與到科學探究的全過程：從猜想假設到思考方案、從動手實踐到歸納提煉出科學結論。探究的過程體現了學生的智慧和用心，而科學探究的成果，也讓學生一次次體驗到科學探究的成就感。學生在科學探究能力加強的同時，也培養(yǎng)了他們科學探究的樂趣，科學探究就會逐漸地內化為學生的一種品質、一種習慣。這就是物理科學素養(yǎng)的一種表現。

4 注重情境創(chuàng)設，培養(yǎng)科學態(tài)度與責任

本節(jié)課的教學注重創(chuàng)設科學探究的情境，既是在幫助學生建立正確的科學觀念、提升科學的思維能力、發(fā)展探究能力，也是在探究過程中培養(yǎng)學生的科學思想、科學方法、科學態(tài)度與責任。沒有實事求是、嚴謹細致的科學態(tài)度，沒有為記錄的實驗數據的準確性、作出結論的可靠性負責的責任感是很難完成這幾個探究實驗的。

而課堂最后安排了測量反應時間，根據學生測出的數據，筆者對學生講：“我們在全神貫注的情況下測出的反應時間都很長，反應很遲鈍，那么大家想一下汽車司機能不能酒后駕車？”學生異口同聲：“不能！”“那我們面對酒駕應該怎么辦？”學生：“說不！”“堅決抵觸和反對！”簡單的一個問題拓寬，卻增強了學生的科學態(tài)度與社會責任感。

《自由落體運動》一節(jié)的教學創(chuàng)新是筆者嘗試發(fā)展學生物理核心素養(yǎng)的一次實踐。從中可以看出，核心素養(yǎng)既陌生又似曾相識，發(fā)展學生的核心素養(yǎng)似乎那么的高不可攀，又與我們熟悉的實現課堂三維目標緊密相關。實際上，從雙基到三維目標再到核心素養(yǎng)，既有融合更有超越。作為核心素養(yǎng)主要構成的關鍵能力和必備品格，實際上是三維目標的提煉和整合。三維目標不是終極的目標，而是核心素養(yǎng)形成的要素和路徑。讓我們繼往開來，少一些彷徨，多一些實踐，多一些反思，少一些隨便，在實踐探索中總結提高，為培養(yǎng)學生的物理學科素養(yǎng)而努力。

參考文獻：

[1]物理課程標準研制組.普通高中物理課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2003：48-52.

[2]普通高中課程標準實驗教科書物理1（第3版）[M].北京：人民教育出版社，2016：43-45.