基于物理核心素养的高中物理生活化教学

    陈华生 彭朝阳

    

    

    摘? ?要：如何将教学与学生生活实际紧密联系，实现从传统课堂教学到高效生活化课堂教学的变革，真正做到通过生活化教学培养和提升学生的物理核心素养，是当前高中物理教师面临的重大课题。 本文从培养学生物理学科核心素养的角度，结合生活化教学，以“向心力”概念的建立为例，阐述了如何通过生活化教学将物理核心素养渗透到课堂教学之中。

    关键词：物理核心素养;生活化教学;高中物理

    引言

    高中物理难学、对高中物理缺乏兴趣是大多数高中生都难以逃脱的“紧箍咒”，究其根源在于当前的高中物理课堂教学未能充分地将生活元素融入其中。为了改变高中物理教学脱离生活实际的现状，生活化教学模式受到了国内众多教育研究者的热切关注。生活化教学要求教师通过捕捉生活中的学科知识和探索学科知识的生活内涵，将抽象的教学建立在学生丰富的生活经验之上，引导学生通过探究、合作等学习方式获得有活力的学科知识，并能创造性地解决生活中的实际问题[ 1 ]。我国教育界在理论和各学科的教学实践方面都对生活化教学进行了相关的研究，例如：华东师范大学的郑金洲教授在《基于新课程的课堂教学改革》中，指出加强生活化教学在教学理念上，应从科学认识论转向生活认识论;在教学内容上，应注重从科学世界到生活世界的过渡;在教学过程上，应加强从授受到体验的转变。刘仲彬结合生活情境，设计出了激活学生物理探究动力的生活化教学模式。但是，在已发表的文献中却较少涉及将生活化教学与“物理核心素养”这一我国新课改中最突出的亮点相结合的研究。

    1? 物理核心素养视角下高中物理生活化教学的分析

    在新修订的《高中物理课程标准》中，将物理教学的三维目标深化为物理核心素养，物理核心素养作为学生通过接受物理教育内化而来的带有物理学科特性的品质，主要由“物理观念”、“科学探究”、“科学思维”、“科学态度与责任”等4个方面的要素组成[ 2 ]。相较于传统的课堂教学而言，高中物理生活化教学最大的优势在于将生活现象和生活问题作为教学素材融合到课堂教学之中，利用情景化的教学方式将教材中抽象的物理概念转化为真实可感的生活实际，达到生活与教学的高度结合，使学生能够利用所学的物理知识分析和解决问题。生活化教学的这些特点符合物理核心素养所要求的学生通过物理教育形成能从物理学角度发现问题、思考问题以及解决问题的富有个性的心理品质。因此，在课堂教学中，教师通过联系学生的生活实际，设定符合教学目标、适应教学要求的生活化情境，让学生在熟悉的生活化情境中，学习和应用物理知识，是培养学生物理核心素养的重要方式。基于此，笔者站在高中物理教师的视角，以“向心力”概念的建立为例，从关联生活情境构建物理观念、自制生活化教具培养科学探究能力、建构生活中的物理模型锻炼科学思维、回归生活实际彰显科学态度与责任这四个环节出发，探讨了如何通过生活化教学将物理核心素养渗透到课堂教学之中。

    2? 物理核心素养视角下高中物理生活化教学的应用案例

    2.1? 关联生活情境构建物理观念

    所谓的物理观念，通俗地讲即是物理概念和规律在头脑中的提炼和升华，是运用物理知识和方法解釋自然现象和解决实际问题的能力[ 3 ]。心理学的研究表明：一个人已有的生活经验对其后续学习具有极其重要的影响，这种影响甚至超过其他任何因素的影响。由此可见，注重学生已有的生活经验与新知识之间的联系，能够帮助学生在知识结构上把握新旧知识之间的衔接，易于引出较为抽象的物理概念。因此，教师应根据学生已有的生活经验来分析学情和教材，并以此对课堂的设计进行调整;采取知识与情境相关联的生活化教学作为课堂教学的引入方式，在激发学生学习兴趣的同时，加强学生对物理概念的理解和应用，建立以物理核心概念统领物理教学的“物理观念”。

    笔者选取人教版《高中物理》第六章的“向心力”一节为授课内容，本节内容是“力是改变物体运动状态的原因”在曲线运动中的体现，同时也是后续教学内容“万有引力定律”及其应用的知识基础。因此，本节具有承上启下的作用。学生在本章节中，第一次接触到“向心力”这个较为抽象的物理概念，然而，在学生已有的生活经验中已经接触过大量关于物体做圆周运动的生活实例。所以，如何巧妙地运用学生已有的生活经验、生活实例、生活资源进行生活化教学，让学生切身体会到物体做圆周运动的原因，得出“向心力”的概念与来源，并在此过程中培养学生的物理核心素养是本节课的重难点所在。

    针对“向心力”概念的引出，教师可以做以下的课堂导入：

    师：通过前面几节课的学习，同学们已经清楚了圆周运动的运动性质和特点，接下来请同学们观看一段小视频，然后我们根据这个视频片段一起来探讨几个问题（教师播放链球比赛的微视频）。

    师：在链球比赛中，链球做的是什么运动？

    生：先做圆周运动，最后飞出去。

    师：链球为什么会做圆周运动？最后，链球为什么又会飞出去呢？今天这节课我们就来探究这两个问题。

    2.2? 自制生活化教具培养科学探究能力

    “科学探究”是指具有科学探究的意识，能在真实情境中提出物理问题，形成猜测和假设并对实验探究过程与结果，进行交流和反思的能力[ 4 ]。物理知识隐含于现实生活的各个方面， 在课堂教学中采用生活化的自制教具，学生通过亲手实验，模拟真实的问题情景，能够使课堂的探究氛围更为活跃，让学生感受到“物理源于生活”的同时，培养他们的探究意识。

    师：在现实生活中，还有着许多像链球这样做圆周运动的物体，那我们应该采取怎样的方法来分析这些物体做圆周运动的原因呢？

    学生思考讨论后：可以把它简化为最简单的平面圆周运动来分析。

    师：很好！接下来咱们就利用生活中一些常见的物品来制作简易的教具，模拟物体做平面圆周运动的过程，分析物体做圆周运动的原因？

    生活化实验器材：小钢球（2个）、细线（1根）、圆形透明塑料杯（1个）

    师：在同学们的桌子上都有两个小钢球，其中一个一端系有一根细线，我们可以手持细线的另一端使钢球在桌面上做平面圆周运动。现在请同学们思考如何利用桌上的一个圆形塑料杯和另一个小钢球，使小钢球也做平面圆周运动？

    学生思考讨论后：把小钢球罩在圆形塑料杯中，再以画圆形的方式，紧贴桌面平稳地晃动塑料杯也可使其做圆周运动。

    师：非常好！那么，现在问题来了：当我们把突然松开手中的细线或者是把塑料杯取走，钢球还能继续做圆周运动吗？

    学生进行实验操作后：不能。

    师：为什么？

    学生疑惑并猜想：可能之前存在着某种作用力迫使小钢球做圆周运动。

    师：接下来，请同学们继续利用生活化的自制教具进行实验探究来验证你们的猜想是否正确。

    学生分组进行实验探究，完成探究任务工作表（如表1所示），并派代表上台汇报探究结论。

    生：探究任务1中，小钢球做圆周运动是因为受到了塑料杯杯壁對它的弹力作用;探究任务3中，小钢球做圆周运动是因为受到细线对其的拉力作用。

    师：这两个力在方向上有什么共同特点，它们能改变小钢球的速度大小吗？（教师引导学生画出探究任务1和3中的钢球受到的弹力、拉力与其速度方向的俯视图）。

    生：两个力的方向始终指向圆心和钢球的运动方向垂直。因此，它们可以改变钢球的速度方向，但不能改变钢球的速度大小。

    教师顺势给出“向心力”的物理概念：和小钢球一样，物体作圆周运动的原因在于它受到了一个方向始终指向圆心的等效力的作用，物理学中把这个力定义为“向心力”。

    2.3? 建构生活中的物理模型锻炼科学思维

    强调“科学思维”的物理课堂教学应该为学生创设真实的问题情境，引导学生剖析问题、简化问题、建立物理模型，并运用适当的方法解释问题[ 5 ]。在课堂教学中，教师通过引导学生对生活中物理模型的建构，将实际问题中的对象和过程转换成物理模型，有利于学生发现生活中的各类物理原型，加强学生对客观事物本质属性、内在规律及相互关系的认识，使学生的科学思维能力得到锻炼，解决学生因在头脑中勾勒不出与问题相对应的物理模型而产生的困境，进而增强他们运用物理知识解决实际问题的能力。

    师：做圆周运动的物体需要向心力来改变速度的方向，是什么力提供的向心力？你能在生活中的圆周运动实例里分析出物体向心力的来源吗？

    教师根据学生列举的生活中圆周运动的物理原型，引导学生利用模型建构的方法： 先确定物体做圆周运动的轨道平面，以及圆心、半径等，再对研究对象进行受力分析，建立物理模型，确定向心力的来源（如表2所示）。

    生A：不是，向心力是一种效果力，任何性质的力都可以充当向心力。

    生B：向心力可以是某由种性质的一个力提供，也可以由某个力的分力提供，还可以是几个不同性质的力沿着半径指向圆心的合外力提供。

    师：清楚向心力的来源之后，请同学们试着解释一下，为什么在链球比赛中，链球会先作圆周运动，最后又飞出了？

    生：链球做圆周运动是因为链球自身的重力与运动员对它的拉力组成的合力，提供了其作圆周运动的向心力;当运动员松手后链球受到的拉力消失，只受竖直向下的重力作用，故链球会飞出去并且落到地面上。

    2.4? 回归生活实际彰显科学态度与责任

    科学态度与责任是指在理解科学·技术·社会·环境（STSE）的关系基础上形成对科学和技术应有的正确态度以及责任心[ 6 ]。考虑到学生对“向心力”的概念和来源有了一定的认识之后，在课堂教学中，教师可以再次引用生活实例，介绍生活中火车转弯脱轨和汽车高速转弯事故，引导学生运用所学知识分析事故发生原因，即当质量过大（超载现象）或速度过大（超速现象）时，合外力便不足以提供向心力，在弯道就易发生事故，超载和超速都是驾驶中常见的隐患。教师也在此基础上，教育学生要珍爱生命并能够主动向家长宣传安全行车的知识。

    结束语

    物理核心素养理念下的生活化教学，要求教师充分利用学生的已有经验，通过启发学生在对各种生活现象的辨析中，培养学生的物理观念;在基于生活实例的物理模型建构中，锻炼学生的科学思维;在科学探究的过程中，养成严谨、实事求是的科学态度。本节课以学生常见的生活实例作为课堂情境导入，激发学生的探究欲望，引导学生思考物体为什么会做圆周运动;再利用生活中常见的小物件组织学生进行实验探究，让学生在合作探究中亲自体验物体作圆周运动的原因，避免了教师直接将“向心力”这一抽象的物理概念直接灌输给学生的被动做法;紧接着利用模型建构的方式对生活实例进行分析，让学生自主探究向心力的来源，有效地将生活实例和生活资源融入到了课堂教学之中，充分地调动了学生的学习兴趣，让学生真正地走进生活、融入社会，感觉学有所用。同时整个设计引出以“向心力”概念和来源为明线， 以生活中的安全行驶问题为隐线，有意识的向学生渗透尊重自然、尊重生命的科学责任感，使物理课堂真正成为培养学生物理核心素养的良好平台。

    参考文献：

    [1]吴晓婷.高中化学生活化教学现状调查研究[D].开封，河南大学，2018.

    [2]张新华.教学设计视角：关注学生的物理核心素养[J].物理教学，2016，38（5）：7-10，15.

    [3]姚彬.高中物理概念的“五特征”和“三类型”[J].物理教学探讨，2019，37（4）：12-14.

    [4]丁红，周新雅，周行，等.“一标多本”并不是等于“各版教材”各说各话[J].中学物理教学参考，2019，48（Z1）：31-36.

    [5]林钦，陈峰，宋静.关于核心素养导向的中学物理教学的思考[J].课程·教材·教法，2015（12）：90-95.

    [6]叶海娟，褚云杰.基于核心素养的物理教学设计——以“生活中的圆周运动”为例[J].物理通报，2018（12）：85-89.