核心素養(yǎng)培養(yǎng)高中物理深度教學(xué)策略
時間:2022-10-15 09:15:30
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摘要:深度教學(xué)是一種新型的教學(xué)理念,核心素養(yǎng)下的高中物理深度教學(xué)較為注重知識建構(gòu)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(xué)生的個性化學(xué)習(xí)為主的高中物理深度教學(xué),克服了傳統(tǒng)的表層教學(xué)的局限,強調(diào)學(xué)生的自主、合作、探究式學(xué)習(xí),注重學(xué)生的高階思維的訓(xùn)練,進而弓丨發(fā)學(xué)生的深度探究與自主建構(gòu)。本文以《自由落體運動》(人教版必修1)的教學(xué)設(shè)計為例,討論了基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中物理深度教學(xué)策略。
關(guān)鍵詞:高中物理;深度教學(xué);核心素養(yǎng);教學(xué)策略
《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》從“物理觀念與應(yīng)用、科學(xué)思維與創(chuàng)新、科學(xué)探宄與交流、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個維度界定物理核心素養(yǎng),為高中物理深度教學(xué)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(nèi)化的科學(xué)認識,是人們從物理學(xué)角度對時空、物質(zhì)、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(xué),應(yīng)以物理觀念統(tǒng)領(lǐng)教與學(xué),使學(xué)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(xué)中,教師引導(dǎo)學(xué)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(chǔ)上將新舊知識融會貫通,建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)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(xué)生明確勻變速直線運動的速度與時間的關(guān)系式為v,+如。運用這一關(guān)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(zhì)疑,培養(yǎng)科學(xué)思維
科學(xué)思維是一種深入事物本質(zhì)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(xué)重在科學(xué)思維的訓(xùn)練,主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等。[1]在物理課堂中以問題鏈為主線的活動設(shè)計能夠引發(fā)學(xué)生的思考,然而對于形成深度質(zhì)疑與批判性思考還遠遠不夠。質(zhì)疑是訓(xùn)練思維的有效方法,而模仿與提問是淺層次的設(shè)疑,它能夠讓學(xué)生對教材有基本的理解與把握。在高中物理深度教學(xué)實踐中,教師應(yīng)通過教學(xué)情境、科學(xué)動態(tài)等引導(dǎo)學(xué)生比較質(zhì)疑、猜想質(zhì)疑等,這對與培養(yǎng)學(xué)生基于事實提出科學(xué)假設(shè)、運用科學(xué)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(xué)中,教師創(chuàng)設(shè)情境以激趣設(shè)疑:從教學(xué)樓頂垂直拋下質(zhì)量不等的兩個重物,一個是質(zhì)量10kg的重物甲,與一個是質(zhì)量為lkg的重物乙,甲乙同時落下,哪個物體先落地?學(xué)生憑直覺經(jīng)驗判斷,得出結(jié)論:質(zhì)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(dǎo)學(xué)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(guān)?與該物體的質(zhì)量有關(guān)嗎?學(xué)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(guān),而與物體的質(zhì)量無關(guān)。那么照此推理,作自由落體運動的兩個不同質(zhì)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(yīng)該同時落地。當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)直覺經(jīng)驗與邏輯推理相悖時,深度質(zhì)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(xué)憑直覺判斷質(zhì)量不等的兩重物從同一高度垂直拋下,質(zhì)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(guān)例子嗎?學(xué)生將兩片等質(zhì)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(xué)生在質(zhì)疑與探宄中發(fā)現(xiàn):物理學(xué)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(gòu),促進科學(xué)探究
深度建構(gòu)是一種個性化的學(xué)習(xí)行為,也是高中物理深度教學(xué)的終極目標(biāo)之一。[3]科學(xué)探宄是學(xué)生在類似于科學(xué)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(xué)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(xué)中,教師將學(xué)生分組,學(xué)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(xué)生的觀察分析能力與處理實驗數(shù)據(jù)的能力。在此基礎(chǔ)上,教師以情境問題的形式設(shè)疑,來推動學(xué)生的深度構(gòu)建:有一物體自44.1m高樓從靜止開始豎直勻加速落下,經(jīng)4s到達地面,求此物體到達地面時的瞬時速度。不少學(xué)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(jié)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(xué)態(tài)度
物理學(xué)科核心素養(yǎng)視域下的高中物理的深度教學(xué),既要強調(diào)學(xué)思結(jié)合,也要強調(diào)學(xué)以致用,它要求學(xué)生在對物理概念、物理規(guī)律等物理知識全面理解與建構(gòu)的基礎(chǔ)上,將所學(xué)的物理知識運用于生活實踐中,以推動物理教學(xué)的深度拓展,形成有益的反饋與積極的影響,同時培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。[5]當(dāng)然,隨著物理學(xué)的深入研究,人們關(guān)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(xué)生在深度拓展中培養(yǎng)自身尊重實證、批判思考的科學(xué)態(tài)度。在《自由落體運動》教學(xué)中,教師引導(dǎo)學(xué)生回歸到最初的教學(xué)情境中以深度拓展所學(xué)知識:假設(shè)教學(xué)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(dǎo)致的物體的下落速度趨近光速時,物體的質(zhì)量發(fā)生變化,經(jīng)典物理中的牛頓定律將不再適用。當(dāng)然,學(xué)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(xué)中,教師通過類似的深度拓展,讓學(xué)生學(xué)會猜想與假設(shè),學(xué)會探宄與求證,從而培養(yǎng)自身的科學(xué)態(tài)度。
五、結(jié)語
總之,基于核心素養(yǎng)的高中物理深度教學(xué)策略,需要教師調(diào)動學(xué)生的思維,使其在自主、合作、探究式學(xué)習(xí)中不斷內(nèi)化方法與能力,從而將物理與生活、科學(xué)與應(yīng)用有效貫通起來,在深度參與課堂中內(nèi)化物理觀念,在深度建構(gòu)知識培養(yǎng)科學(xué)思維,在深度質(zhì)疑形成自主創(chuàng)新品質(zhì),在深度拓展運用中培養(yǎng)科學(xué)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(biāo)準(zhǔn)(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(xué)探析[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2016,45(19):2-5_
[3]林萍?基于學(xué)生核心素養(yǎng)的中學(xué)物理深度教學(xué)研究[J]?數(shù)理化學(xué)習(xí)(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(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計[J].中學(xué)物理教學(xué)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(xué)研究,2017(10):80-83.
作者:陸奕斌 單位:江蘇省常熟中學(xué)