以核心素养为导向优化物理教学设计策略

恽 明

（江苏省常州市西夏墅中学，江苏 常州）

《普通高中物理课程标准》在“相互作用与运动定律”中提出：“要通过物理实验，让学生探究物体运动的加速度、物体受力、物体质量等关系，理解牛顿运动定律，并运用牛顿定律来解释生活现象，认识失重、超重等。”物理核心素养是物理教学中帮助学生内化必备品格和关键能力的重要目标，以人教版高中物理“牛顿第一定律”教学为例，探析其教学设计策略。

一、从教材研读中确立核心素养目标

“牛顿第一定律”是探析运动与力的关系的重要科学知识，在提升学生物理核心素养教学设计中，需要挖掘教材内容，确立教学目标。在物理观念上，需要让学生认识“物质”“运动”“能量”等概念。在科学思维方面，需要融入“斜面实验演示”，让学生从观察中认识科学事实和逻辑推理；在科学探究方面，结合实验史料以及“斜面实验”，探析牛顿第一定律的发现过程；在科学态度与责任方面，学习亚里士多德的科学贡献，体会伽利略的质疑精神，并从冰壶运动、汽车碰撞等现象中培养学生的科学态度与责任感。

二、挖掘教材内容，构建学生物理观念

在物理观念的渗透中，如“惯性”的理解，其作为牛顿第一定律的重要内容，让学生从“惯性”问题中分析惯性现象，了解生活实例，并体验惯性的发生。如在乘坐汽车中突然启动、刹车、左转弯、右转弯等过程中我们的身体表现，并说明原因。同样，对“惯性”的理解，既然一切物体都有惯性，那么惯性的大小与哪些因素有关？我们可以引入分组讨论，通过人推自行车、人推汽车等分析，来了解“惯性”与“物体质量”的关系。接着，对“牛顿第一定律”的理解，该节是教学的重点，也是难点。高中生的逻辑思维力相对不足，对“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”的理解，我们从定律内容进行剖析，所谓的“一切”指所有的事物；所谓“总”暗示了固有属性；所谓“或”，表明静止或匀速直线两种状态。然后，对于前半句之意，意在表明“一切物体都具有静止或匀速直线运动的惯性”；对于后半句，则意在说明“外力作用来改变其原来状态。当外力的合力为零，则运动状态不变，否则将改变状态”。由此，从牛顿第一定律所包含的物理观念来看，主要有“力”和“惯性”两个概念。最后，通过观看和分析冰壶运动，当阻力很小时，冰壶可以保持较长运动时间，且速度、方向不变，逐渐将物理观念内化到学生的思维中。

三、注重知识重演，让学生从中体会科学思维方法

培养高中生的核心素养，不能仅限于对物理知识的识记，更要让学生自己去重演物理现象，去发现物理规律，去建构科学思维与方法。在牛顿第一定律学习中，对于“理想的实验”仅为理论分析提供便利，我们可以自制斜面实验，让学生从演示中感受、分析、体验科学推理过程。如我们将生活中窗帘轨道作为实验材料，利用钢丝进行两头连接完成不同斜面高度的“弓”形结构，可以从中对比不同斜面下的运动状态。利用电池，分别包裹毛巾和白纸，使得电池表面粗糙程度不同，来观察不同摩擦力下的运动差异。分别挑选学生进行斜面实验，当斜面倾角变化时，观察不同电池从同一斜面释放后的运动状态。发现阻力越小，物体上升的高度越接近起始高度；如果斜面没有摩擦力，则将回到等高线位置；当斜面高度降低时，观察运动距离，发现斜面越高运动距离越远，如果没有摩擦力，则电池将一直运动下去。最后，我们在自制实验中，重点演示不同高度、不同摩擦力作用下的运动状态变化，探析影响运动的因素，并结合学生分组讨论，渗透实验设计思路：观察现象，假设猜想，逻辑推理，得出结论，让学生从中感受物理实验的科学思维与方法。

四、动手实验，让学生体验物理科学探究精神

在高中物理教学设计中，实验部分不可省，而且应该挖掘实验内涵，特别是在培养学生科学探究精神上，借助于物理实验，激发学生的科学思维，展现科学魅力，让学生从实验亲历中调动学习热情，感受物理知识与规律。如引入“抽纸”实验，分别将铁条、粉笔放置在纸条上，让学生快速抽出纸条，观察铁条和粉笔的状态。该实验可以在课前进行设计，让学生从感性了解物理现象，为后续教学奠定基础。课堂实验要有新意，如在前述自制斜面实验中，生活化取材，真实性再现，让学生便于观察、动手体验和探究，整个实验内容简单、便于操作，效果明显。在课尾实验要有对比、有深意。在本节教学的最后，我们引入“撕纸”游戏，将一块纸用剪刀剪成三段，每段都预留一小部分未剪断。用手快速撕两边，会断成几截？为什么？通过学生动手实验，如果在中间纸块上夹上镊子，再快速撕两边，结果又如何？让学生从对比分析中感受惯性，理解惯性与质量的关系。

总之，在高中物理课堂设计上，以核心素养为导向，积极主动融入物理观念、科学思维、科学精神与责任感等品质，让学生从动手实践、观察分析中走进物理，“学中做”“做中学”，突破教学难点，构建核心素养。