【摘 要】物理学科核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的、适合个人终身发展和社会发展需要的关键能力和必备品格，是物理学科育人价值的集中体现。本文以“共点力的平衡”为例，基于核心素养设计了任务导向型教学方案，以期为广大教师提供参考。
　　【关键词】核心素养;共点力平衡;学习任务
　　【中图分类号】G633.7  【文献标识码】A  【文章编号】1671-8437（2021）22-0094-02
　　《普通高中物理课程标准（2017版）》指出，物理学科核心素养由“物理观念”、“科学思维”、“科学探究”、“科学态度与责任”四个方面组成。笔者以“共点力的平衡”一课为例，浅谈在课堂教学中落实培养学生学科核心素养的策略。
　　以往在设计“共点力的平衡”的教学内容时，教师通常会分三个环节，先情境引入，再理论分析三力平衡的条件并进行实验验证，最后通过简化后的事例来运用共点力平衡条件解决实际问题。然而在实际教学中，笔者发现学生基于所学的牛顿第一定律已经能够清楚地认识到物体要处于平衡状态，它所受的合外力必须为零。因此在教学设计中，如果在分析平衡条件的环节上分配较多课时，课堂效率将会变低，也无法激发学生学习兴趣，因而也难以在课堂上渗透学科核心素养。此外，在運用共点力平衡条件解决实际问题的环节中，教材中往往以简化后的事例为情境，更强调学生要掌握运用平衡条件的基本方法，但简化后的事例与现实生活相比具有较大出入，不利于培养学生学以致用的能力。因而如何对现实的情境进行科学合理的简化与建模，也是教师需要认真思考的问题。
　　基于以上问题，笔者在教学设计上做了新的尝试，采用以多个学习任务为引导的方式，以期在完成任务的过程中锻炼学生的科学思维，从而促进其核心素养的形成和发展。
　　1   基于物理学科核心素养的教学目标
　　物理观念：初步形成运动与相互作用观念，能从平衡的视角解释简单的力学现象。科学思维：能对较简单的平衡现象进行分析推理，能基于证据对研究的问题进行描述、解释和推测。科学探究：能基于实验证据得出结论并作出解释，能对科学探究的过程和结果进行交流、评估。科学态度与责任：能基于证据和逻辑发表自己的见解，实事求是[1]。
　　2   教学设计
　　2.1  学习任务一：结合实际情境分析物体处于静止状态的条件
　　教师利用多媒体展示四张生活中的情境图片，并做简单说明。
　　师：图片中的人或者物都处于静止状态，请大家结合图片分析一下，物体处于静止状态需要满足什么条件。
　　生：合外力为零，力不为零会改变物体的运动状态。
　　师：大家都从力的作用效果得出了静止物体合力要等于零的结论。然而在这四幅画中物体的受力情况都不相同，那么实际情境中这些不同的力是如何表现出合力为零的呢？
　　生：画受力分析图，讨论、分析，确定——无论物体怎样受力，最终通过力的合成，这些力的合力一定为零。
　　【设计意图】基于所学的牛顿第一定律，学生能够逆向思维分析得出——如果合力不为零，物体是无法保持运动状态不变的。因此学生在理解物体静止需要满足合力为零的条件上不存在障碍。然而，许多学生在思考物理问题时往往会脱离实际情境。这也是学生能准确表述物理规律，但遇到实际问题却一筹莫展的原因。因此在这一环节中笔者没有安排过多的知识复习，而是将重点放在如何让学生将合力为零的条件与实际的生活情境相结合，通过对这四张图片的受力分析，在受力分析的基础上来理解这些力之间的关系，引导学生初步建立运动与相互作用观念，学会从简单的力学现象中挖掘物体受力关系。
　　2.2  学习任务二：实验分析物体在匀速直线运动中的受力情况
　　将一辆小车放在倾斜的导轨上，在小车上固定位移传感器和力传感器，并在力传感器上固定一个水平仪。调节力传感器使其保持水平，保证传感器上的拉力和挂上钩码后的重力在同一直线上。然后拉动小车，让钩码随小车一起运动，通过位移传感器可以测得小车和钩码的运动情况，通过力传感器可以获得钩码受到的拉力情况，再利用DIS通用软件中的示波功能，得到物体位移随时间变化的s-t图和拉力随时间变化的F-t图。
　　师：请大家观察钩码运动的s-t图和受力的F-t图，思考钩码的运动状态和受力情况之间存在怎么样的关系？
　　生：在静止时受到的拉力和重力等大反向，在匀速阶段的受力情况和静止时相同，而在加速或减速的过程中，钩码受到的拉力和重力大小不等。
　　师：通过刚才的分析可以发现，物体在做匀速直线运动时，即便受力和运动不在同一直线上，物体受到的合力仍然应该为零。因此，物体受到的合力为零就是共点力作用下物体平衡的条件，这里的平衡既可以是静止，也可以是沿任意方向的匀速直线运动。
　　【设计意图】从物理观念来看，和静止相比，学生理解匀速直线运动中物体的受力情况会相对困难，尤其是受力方向和运动方向不在同一直线上的时候，学生的受力分析常常出错。因此在这一环节笔者设计了演示实验。让学生观察实验过程、分析实验图像，进而理解物体做匀速直线运动时，无论沿什么方向运动，所受的合力必然也为零这一规律。这能帮助学生形成正确的运动与相互作用观念。
　　从科学探究的角度出发，这一实验旨在培养学生科学探究的素养。对于只接触了高中物理前两章节学习内容的学生而言，读懂实验中的图像，并建立图像之间的联系，进而将图像中的信息和实验中的物理过程相对应，是具有一定的挑战的。而这恰好能培养学生分析处理信息的能力，让学生基于证据对实验作出合理的分析与解释，实现科学探究的教学目标[2]。对科学探究素养的培养，并非一定要在探究实验中才能落实，利用演示实验，让学生合理地分析数据信息，并能有理有据地作出解释，也是落实科学探究目标的有效手段。 　　2.3  学习任务三：建模估算推坐轮椅的乘客上车需要用多大的力
　　师：生活中有很多与平衡相关的实例，如新型公交车都在后门配备了无障碍设施，乘坐轮椅的乘客上车时，司机可以将踏板放下形成一个斜坡，方便陪同人员将轮椅推上车。请大家估算一下，将坐轮椅的乘客推上车需要用多大的力？
　　生：分组讨论建模，说明本组建立模型的依据，并对该问题中如何处理摩擦力、推力等问题做出合理的分析解释。
　　【设计意图】本环节是整个教学过程中的难点。重在培养学生的科学思维，引导学生将实际问题转化为物理模型。学生以往接触到的大多是简化后的物理模型，而一个实际问题如何转换成物理模型，哪些因素需要考虑，哪些是次要因素可以忽略，忽略这些次要因素的依据是什么，这些都需要学生通过科学思维来进行分析、判断。这一学习任务中有足够多的要素让学生进行分析和讨论。通过观察，分析能否将轮椅的运动近似为匀速，如何确定斜面的倾角，如何估算轮椅和人的重量，如何确定推力的方向，如何处理摩擦力等问题，都可以让学生展开讨论探究，甚至相互辩论。在整個讨论的过程中，教师不需要预设最终的结论，给予学生充足的空间来解释建立该模型的依据，只要发表的见解有理有据，符合逻辑，就可以表扬该生。遇到不同的观点或意见时，也可以让学生相互质疑、辩论，这也是学科素养中科学态度和责任的一种体现。
　　3   教学反思
　　笔者在教学中基本实现了让学生多思考、多讨论、多表述来渗透落实学科核心素养的目标，但也出现了几个课前没有预料到的问题。一是在学习任务一中出现受力分析错误的情况，暴露出学生基本方法和技能落实不到位的问题。二是在任务活动三中学生存在分歧，讨论时间过长，最终没能估算出推力的大小，使平衡条件应用的运算没有落实。整节课相对开放，学生积极表达自身观点和想法，但没能预留一些处理突发问题的时间，没能及时处理学生学习中暴露出的问题，是这节课中存在的不足与遗憾。
　　在新课改的背景下如何开展物理教学，采用什么样的方式能更有效地培养学生的学科核心素养，是教师目前需要迫切思考和解决的问题。学生现阶段的学科素养水平能够通过课堂中的说、写和画表现出来，因而教师需要设计契合学生能力的学习任务，让学生多说、多写、多画，在课堂上发现学生存在的问题和困难，以期更好地帮助学生提升学科核心素养。
　　【参考文献】
　　[1]格兰特·威金斯，杰伊·麦克泰格.追求理解的教学设计[M].上海：华东师范大学出版社，2017.
　　[2]何元，罗芳秀.基于学科核心素养的《探究加速度与力、质量的关系》教学设计[J].物理教学探讨，2020（12）.
　　【作者简介】
　　朱肖敏（1983～），男，上海人，本科，中学一级教师。研究方向：高中物理教学。