论文部分内容阅读
摘要：本文结合物理学科核心素养的内涵，结合《实验：探究碰撞中的不变量》的教学设计，提出课堂教学中为提升学生的物理核心素养，在教学物理规律的教学中，要以创设问题的情景为切入点，以提升学生探究能力为重点。
关键词：物理学科核心素养；物理规律教学；探究能力
中图分类号：G633.7文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2017）16-062-2
一、高中物理核心素养是物理学科教学的价值所在
随着新课程改革进入“后课改时代”，以学科知识结构为核心的传统课程标准体系逐步向以个人终身发展、终身学习能力为主体的核心素养的培养转化，核心素养的培养成为新课程改革深化的新目标。按照学生核心素养发展的自然顺序，物理学科核心素养的可以分为三个层次：
1.物理学的核心知识：指物理学的核心概念、核心规律、重要物理实验、重要的思维方法。
2.物理学的核心能力：指理解能力，推理能力，分析、综合能力，利用数学工具解决物理问题的能力，实验探究能力等。
3.物理学科学品质：学生对科学兴趣、态度、情感、价值观，具备的科学精神与合作态度。
在这三个层次中，核心知识是基础，核心能力、科学品质是目标。
德国著名物理学家、诺贝尔奖获得者冯.劳厄就曾说过：教育给予人们的无非是当一切已学过的东西都忘记后所剩下的东西。那么物理教学希望是什么？物理学研究的思想和方法、研究的态度才是学生忘记已经学过的东西后最后剩下的。
二、基于物理学科核心素养培养的物理规律教学中学生活动的设计
1.物理规律教学课的特征
物理规律教学需要关注四个方面：
（1）关注学生的现有认知水平。
奥苏贝尔曾说过：“影响学习的唯一重要因素，就是学习者已经知道了什么，要探明这一点并应据此进行教学。”同样，物理规律的教学应该建立在学生已有的知识水平和认知实际基础上，以及学生所具备的心理、思维能力等发展水平。
（2）关注物理规律的形成过程。
著名教育家波利亚曾经指出：在教一个学科的分支（或一个理论、一个概念）时，我们应让孩子们重蹈人类思想发展中那些关键性的步子。这就启发我们在教学时，应该重视物理规律的形成过程，让教学的逻辑更加明晰，避免“轻过程，重结论”。
（3）关注物理规律的深化理解。
物理规律的深化理解要多角度挖掘，不仅要搞清规律本身的内涵，还应使学生弄清各种相关规律间的联系，从而整体上把握物理规律。
（4）关注物理规律的应用价值。
学习的真正目的在于应用。物理规律的学习理应与其相关的应用联系起来，一方面让学生体会到规律学习有其存在的价值，另一方面，通过对规律的应用，也能进一步深化对规律的理解。
2.《实验：研究碰撞中的不变量》的教材分析
《实验：探究碰撞中的不变量》是《动量守恒定律》的第一节内容，是学生学习动量及后续知识的基础。教材遵循物理科学的发展历程，由探究碰撞中的“不变量”的实验作为基础，探究出在碰撞前后质量和速度乘积这一矢量保持不变，从而发现这个乘积是个特殊量，因此将其定义为动量，这更加符合新教材的注重学生探究能力培养的理念，也避免了学生对动量这一抽象概念的死记硬背。
3.《实验：研究碰撞中的不变量》的教学设计
（1）以创设问题的情景为切入点。
创设情境的目的是引导学生关注物理现象、物理状态或物理事实的某一方面的特征，让学生置身于问题情境中，自主发现问题存在的客观性和规律探究的价值性。
在实际的教学中，不少教师常以播放视频，让学生观察生活中的碰撞现象（如奥运会中女子冰壶比赛中，冰壶的碰撞前后速度的变化、斯诺克比赛中台球的碰撞后，台球运动）作为引入，尽管冰壶之间的碰撞以及台球之间的碰撞场面精彩，但是，如果创设实验情景，让学生动手体验碰撞的过程，观察碰撞后小球的运动，则更加能够激发学生的探究愿望。
新课的导入，可以这样进行。教师在课前将班级分成若干小组，每一组安排以下实验器材：A.两个等大小球用等长的细线悬挂在铁架台的横杆上，组成两个单线摆；B.两个等质量等大的相同的钢球各用两根细线悬挂在铁架台的横杆上，组成两个双线摆；C.两个等质量不等，但大小的相同的钢球各用两根细线悬挂在铁架台的横杆上，组成两个双线摆。让学生动手实验，提起一个钢球从某一高度释放，与静止的另外一个钢球碰撞，观察钢球碰撞后的运动。学生们发现：使用A组实验器材，两个小球碰撞后的运动不一定在同一竖直平面内，说明碰撞后小球的速度方向不一定在一条直线上；使用B组实验器材，两个小球发生碰撞后，小球的运动在同一竖直平面内，而且基本上交换速度；使用C组实验器材如果让重球撞击静止的轻球，碰撞后两小球向同一个方向运动，但是，如果让轻球撞击静止的重球，碰撞后重球向前以较小的速度运动，而轻球则反弹回来。……….由此，学生发现，两个物体碰撞前后的速度都会发生变化，而且碰撞物体的质量与速度影响碰撞的结果。
在一维碰撞中不变量是什么，设两个物体的质量分别为m1、m2碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v′1、v′2，学生提出自己的猜想：可能有①两个物体各自的质量与自身速度的乘积之和不变，即m1v1 m2v2=m1v′1 m2v′2；
②兩个物体各自的质量与自身速度的二次方的乘积之和保持不变，即：m1v21 m2v22=m1v’21 m2v’22；
③两个物体的速度与自身质量的比值之和保持不变，即：v1m1 v2m2=v′1m1 v′2m2
④两个物体的质量与自身质速度的比值之和保持不变，即m1v1 m2v2=m1v′1 m2v′2……。 ⑤两个物体速度的和不变，即v1 v2=v′1 v′2；
对于猜想，是否合理？大家讨论后发现，由于碰撞前后物体的速度可能为零，因此猜想④是不正确的；由于碰撞后物体的速度与碰撞时两物体质量的大小有关，猜想⑤也是不正确的。猜想一定要以实验事实为依据，要符合客观实际。有了猜想，探究就有了方向。
（2）以提升学生探究能力为重点。
物理教学中的所说的科学探究是指“学生在建构知识、领悟科学研究方法、形成科学观念的过程中所进行的各种活动。”
有了猜想，如何判断猜想的正确性？实验探究的方法是判断猜想正确与否的最好方法。
i）让学生设计实验方案是提高探究能力的基础。
由于气垫导轨水平时，滑块“漂浮”在气垫上，可自由滑动，消除了摩擦的影响，可以很好的保证一条直线上的碰撞，也可以进行多种可能性的碰撞研究。
为了充分反应碰撞的多种可能性，按照由简单到复杂，探究：①运动的滑块与静止的静止的滑块碰撞（包括等质量的两个滑块的碰撞、以及不等质量的滑块的碰撞）②两个运动的滑块相互碰撞③运动的滑块与静止的滑块碰撞后共同运动。
ii）让学生亲历探究的全过程是提高探究能力的保证
在本节课的教学中。在只有一台气垫导轨的情况下，教师可以采取小组合作学习的方式，以学习小组为单位，做好分工。保证学生人人有事做，个个参与。
为了节省时间，第一小组探究猜想①，第二小组探究猜想②，第三小组探究猜想③。第四小组探究其他猜想。将相关数据记录事先设计好的表格中。
iii）让学生從实验数据中得出结论是提高学生探究能力的关键
在本节课的教学中，对实验数据的分析可以发现：在运动的滑块与静止的静止的滑块碰撞（包括等质量的两个滑块的碰撞、以及不等质量的滑块的碰撞），两个运动的滑块相互碰撞的过程中，在实验误差范围内，猜想①和②都是正确的，猜想③是不正确的。在这种情况下，教师引导学生在进一步分析运动的滑块与静止的滑块碰撞后共同运动的数据，可以发现，猜想①是正确的，猜想②是不正确的。从而得出结论：碰撞过程中的不变量是质量与速度的乘积mv。
总之，基于提升学生物理核心素养的教学是体现物理教学价值的追求，每一个物理教师都应该在教学中不断探索与思考，创设符合学生认知特点与物理学科特点的情景引入，组织蕴含有利于学生核心素养提升的学习情境，真正体现全面提升全体学生的物理核心素养的教学追求。
[参考文献]
[1]陶昌宏.以创设问题情境为切入点.物理教学，2010（01）；以提升学生探究能力为重点.物理教学，2010（04）.
[2]蒋天林.基于学生物理核心素养提升的教学实践.物理教师，2017（01）.
[3]江山.实验探究：培养物理学科核心素养的有效途径.中学物理教学参考，2015（12）.
关键词：物理学科核心素养；物理规律教学；探究能力
中图分类号：G633.7文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2017）16-062-2
一、高中物理核心素养是物理学科教学的价值所在
随着新课程改革进入“后课改时代”，以学科知识结构为核心的传统课程标准体系逐步向以个人终身发展、终身学习能力为主体的核心素养的培养转化，核心素养的培养成为新课程改革深化的新目标。按照学生核心素养发展的自然顺序，物理学科核心素养的可以分为三个层次：
1.物理学的核心知识：指物理学的核心概念、核心规律、重要物理实验、重要的思维方法。
2.物理学的核心能力：指理解能力，推理能力，分析、综合能力，利用数学工具解决物理问题的能力，实验探究能力等。
3.物理学科学品质：学生对科学兴趣、态度、情感、价值观，具备的科学精神与合作态度。
在这三个层次中，核心知识是基础，核心能力、科学品质是目标。
德国著名物理学家、诺贝尔奖获得者冯.劳厄就曾说过：教育给予人们的无非是当一切已学过的东西都忘记后所剩下的东西。那么物理教学希望是什么？物理学研究的思想和方法、研究的态度才是学生忘记已经学过的东西后最后剩下的。
二、基于物理学科核心素养培养的物理规律教学中学生活动的设计
1.物理规律教学课的特征
物理规律教学需要关注四个方面：
（1）关注学生的现有认知水平。
奥苏贝尔曾说过：“影响学习的唯一重要因素，就是学习者已经知道了什么，要探明这一点并应据此进行教学。”同样，物理规律的教学应该建立在学生已有的知识水平和认知实际基础上，以及学生所具备的心理、思维能力等发展水平。
（2）关注物理规律的形成过程。
著名教育家波利亚曾经指出：在教一个学科的分支（或一个理论、一个概念）时，我们应让孩子们重蹈人类思想发展中那些关键性的步子。这就启发我们在教学时，应该重视物理规律的形成过程，让教学的逻辑更加明晰，避免“轻过程，重结论”。
（3）关注物理规律的深化理解。
物理规律的深化理解要多角度挖掘，不仅要搞清规律本身的内涵，还应使学生弄清各种相关规律间的联系，从而整体上把握物理规律。
（4）关注物理规律的应用价值。
学习的真正目的在于应用。物理规律的学习理应与其相关的应用联系起来，一方面让学生体会到规律学习有其存在的价值，另一方面，通过对规律的应用，也能进一步深化对规律的理解。
2.《实验：研究碰撞中的不变量》的教材分析
《实验：探究碰撞中的不变量》是《动量守恒定律》的第一节内容，是学生学习动量及后续知识的基础。教材遵循物理科学的发展历程，由探究碰撞中的“不变量”的实验作为基础，探究出在碰撞前后质量和速度乘积这一矢量保持不变，从而发现这个乘积是个特殊量，因此将其定义为动量，这更加符合新教材的注重学生探究能力培养的理念，也避免了学生对动量这一抽象概念的死记硬背。
3.《实验：研究碰撞中的不变量》的教学设计
（1）以创设问题的情景为切入点。
创设情境的目的是引导学生关注物理现象、物理状态或物理事实的某一方面的特征，让学生置身于问题情境中，自主发现问题存在的客观性和规律探究的价值性。
在实际的教学中，不少教师常以播放视频，让学生观察生活中的碰撞现象（如奥运会中女子冰壶比赛中，冰壶的碰撞前后速度的变化、斯诺克比赛中台球的碰撞后，台球运动）作为引入，尽管冰壶之间的碰撞以及台球之间的碰撞场面精彩，但是，如果创设实验情景，让学生动手体验碰撞的过程，观察碰撞后小球的运动，则更加能够激发学生的探究愿望。
新课的导入，可以这样进行。教师在课前将班级分成若干小组，每一组安排以下实验器材：A.两个等大小球用等长的细线悬挂在铁架台的横杆上，组成两个单线摆；B.两个等质量等大的相同的钢球各用两根细线悬挂在铁架台的横杆上，组成两个双线摆；C.两个等质量不等，但大小的相同的钢球各用两根细线悬挂在铁架台的横杆上，组成两个双线摆。让学生动手实验，提起一个钢球从某一高度释放，与静止的另外一个钢球碰撞，观察钢球碰撞后的运动。学生们发现：使用A组实验器材，两个小球碰撞后的运动不一定在同一竖直平面内，说明碰撞后小球的速度方向不一定在一条直线上；使用B组实验器材，两个小球发生碰撞后，小球的运动在同一竖直平面内，而且基本上交换速度；使用C组实验器材如果让重球撞击静止的轻球，碰撞后两小球向同一个方向运动，但是，如果让轻球撞击静止的重球，碰撞后重球向前以较小的速度运动，而轻球则反弹回来。……….由此，学生发现，两个物体碰撞前后的速度都会发生变化，而且碰撞物体的质量与速度影响碰撞的结果。
在一维碰撞中不变量是什么，设两个物体的质量分别为m1、m2碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v′1、v′2，学生提出自己的猜想：可能有①两个物体各自的质量与自身速度的乘积之和不变，即m1v1 m2v2=m1v′1 m2v′2；
②兩个物体各自的质量与自身速度的二次方的乘积之和保持不变，即：m1v21 m2v22=m1v’21 m2v’22；
③两个物体的速度与自身质量的比值之和保持不变，即：v1m1 v2m2=v′1m1 v′2m2
④两个物体的质量与自身质速度的比值之和保持不变，即m1v1 m2v2=m1v′1 m2v′2……。 ⑤两个物体速度的和不变，即v1 v2=v′1 v′2；
对于猜想，是否合理？大家讨论后发现，由于碰撞前后物体的速度可能为零，因此猜想④是不正确的；由于碰撞后物体的速度与碰撞时两物体质量的大小有关，猜想⑤也是不正确的。猜想一定要以实验事实为依据，要符合客观实际。有了猜想，探究就有了方向。
（2）以提升学生探究能力为重点。
物理教学中的所说的科学探究是指“学生在建构知识、领悟科学研究方法、形成科学观念的过程中所进行的各种活动。”
有了猜想，如何判断猜想的正确性？实验探究的方法是判断猜想正确与否的最好方法。
i）让学生设计实验方案是提高探究能力的基础。
由于气垫导轨水平时，滑块“漂浮”在气垫上，可自由滑动，消除了摩擦的影响，可以很好的保证一条直线上的碰撞，也可以进行多种可能性的碰撞研究。
为了充分反应碰撞的多种可能性，按照由简单到复杂，探究：①运动的滑块与静止的静止的滑块碰撞（包括等质量的两个滑块的碰撞、以及不等质量的滑块的碰撞）②两个运动的滑块相互碰撞③运动的滑块与静止的滑块碰撞后共同运动。
ii）让学生亲历探究的全过程是提高探究能力的保证
在本节课的教学中。在只有一台气垫导轨的情况下，教师可以采取小组合作学习的方式，以学习小组为单位，做好分工。保证学生人人有事做，个个参与。
为了节省时间，第一小组探究猜想①，第二小组探究猜想②，第三小组探究猜想③。第四小组探究其他猜想。将相关数据记录事先设计好的表格中。
iii）让学生從实验数据中得出结论是提高学生探究能力的关键
在本节课的教学中，对实验数据的分析可以发现：在运动的滑块与静止的静止的滑块碰撞（包括等质量的两个滑块的碰撞、以及不等质量的滑块的碰撞），两个运动的滑块相互碰撞的过程中，在实验误差范围内，猜想①和②都是正确的，猜想③是不正确的。在这种情况下，教师引导学生在进一步分析运动的滑块与静止的滑块碰撞后共同运动的数据，可以发现，猜想①是正确的，猜想②是不正确的。从而得出结论：碰撞过程中的不变量是质量与速度的乘积mv。
总之，基于提升学生物理核心素养的教学是体现物理教学价值的追求，每一个物理教师都应该在教学中不断探索与思考，创设符合学生认知特点与物理学科特点的情景引入，组织蕴含有利于学生核心素养提升的学习情境，真正体现全面提升全体学生的物理核心素养的教学追求。
[参考文献]
[1]陶昌宏.以创设问题情境为切入点.物理教学，2010（01）；以提升学生探究能力为重点.物理教学，2010（04）.
[2]蒋天林.基于学生物理核心素养提升的教学实践.物理教师，2017（01）.
[3]江山.实验探究：培养物理学科核心素养的有效途径.中学物理教学参考，2015（12）.