基于物理学科核心素养的教学设计
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作者:华雪侠 向宁静 曾利霞
摘要：物理学科基于核心素养教育理念的新一轮基础教育课程改革的目标已由三维课程目标演进为发展学生核心素养，本论文主要是基于核心素养的理念对“动量定律和动能定律”实施过程进行设计。采取实验探究的方式开展教学，培养学生的科学素养。
关键词：核心素养;教学设计;实驗教学
1 教学设计的理念
自 2017年12月，《普通高中物理课程标准（2017年版）》正式颁布以来，物理学科核心素养正式被提出。物理学科基于核心素养教育理念的新一轮基础教育课程改革的目标已由三维课程目标演进为发展学生核心素养，对于物理学科而言，关于核心素养的研究方面，《普通高中物理课程标准（2017年版）》将其界定为四个方面，包括物理观念、科学思维、实验探究和科学态度与责任。从“三维”到“多维”目标，从学生的知识与技能的习得到方法与情感态度与价值观的培养再到现在的多方位适和个人终身发展所需的必备品格和关键能力的培养，更加有助于学生的终身发展，同时给基础教育带来了新的挑战。
2 “动量定律和动能定律”课堂设计
高中物理中的“动能定理”、“动量定理”的教学内容，传统教学是由牛顿第二定律和匀变速直线运动的加速度与时间、加速度与位移的关系式联立解方程推导出动量定理和动能定理。而公式中所涉及到的冲量、功、动量和动能等概念并没有深刻的体会，这样只追求了一个知识方面合乎逻辑的结论，实际对动量、冲量、动能、动能的定义式前的系数学生们并没有深刻的认知和体会。我们在教学中利用实验创设情景，使同学们在实验的过程中主动地进行探索、学习;“发现”新规律，“定义”新的物理量。实现从学习知识和技能的过程中感受学习物理方法，培养科学探究和科学思维的能力。
2.1 在学生自主学习的前提下，提出任务和问题，导入新课
科学素养中勇于探究的精神是不可或缺的一部分，应用于物理教学中就是在新课开始之前我们要先自主去学习本节课的知识，了解本节课的重点和难点所在，理解本节课的新概念、定理、定律、公式以及推导式。为新课程的学习打下一定的基础，从而更容易把握新课程的知识，能够有效快速的掌握新知识。
在学习“动量定律”和“动能定律”前让学生先进行预习，并提出问题，力和运动状态变化的关系，牛顿第二运动定律给了我们一个力与加速度的瞬时关系，那么力作用在物体上有没有有没有积累的效果？让学生举例说明这种情景。也就是力F与速度v、时间t、位移s等物理量有没有关系？这些物理量之间的关系如何？
这样在教学的开头，从已知的物理理论展开思考，引导学生联系实际，例如“踢足球的过程”“推桌子的过程”都是“在力的作用下物体的速度发生了改变”。“一个是力作用了一段时间”，“一个是力作用了一段位移”，两种情况的规律如何？展开讨论，对力的积累效果有初步的认识。加强学生理解物理源于生活。
一般基于核心素养的课前导入环节的设计要充分的体现核心素养中的人文底蕴、健康生活、科学素养、责任担当和实践创新等这些去影响学生。在学生的心中慢慢的影响学生，引导学生，健全科学素养体系。
2.2 通过科学探究寻找结论
从讨论中引入科学探究的动力，学生很想通过自己的探究寻找这些关系，我们为学生提供气垫导轨道实验室让学生测得∑F、m、a、v、t、s这些物理量，获取大量的实验数据。让学生自己设计实验表格对实验数据进行记录和整理。
教师引导学生对实验数据进行大量的组合和猜想，可以引导学生思考如下表达式：a、∑F·t、∑F·s、v2-v1、（v2-v1）2、v22-v12、m·（v2-v1）、m·（v2-v1）2、m·（v22-v12）……学生通过数据的整理和计算这些表达式的结果，条件允许情况下可提倡学生用计算机对实验数据进行运算，可用Excle处理数据并拟合，要求学生收集的实验数据有以下三项：（1）M和m保持不变，改变s的大小;（2）m和s保持不变，改变M的大小;（3）M和s保持不变，改变m的大小。每项至少测六组数据，以消除偶然误差。
通过数据整理结果的观察，细心的同学会发现，每一组的F·t的值与m·（v2-v1）的值很接近的：因此在数学上应该存在这样的关系：
Ft=M（v2-v1）=Mv2-Mv1（1）
两组数据并不存在相同的关系，但仔细观察会发现，第二组数据的数值是第一组的2倍（同样是第二组中有两个数存在问题），即它们存在着如下的关系：
Fs=12M（v22-v21）=12Mv22-12Mv21（2）
不过上面的两个数学关系式，是在砝码质量m不变（即系统所受合外力∑F=mg不变）和系统质量M不变的条件下，从实验中得出的。当这两个物理量的一个发生变化，或者两个都变化时，上面的两个数学关系式是否仍然成立就要求学生完成另外两项实验数据的处理后下结论。在上述过程中，把学生放在主体地位，教师只是去做恰当的引导。因此作为一个合格的教师就要学会引导学生去合作讨论来解决问题，并让学生自己叙述自己的观点，从而激发学生的学习兴趣。
2.3 进一步思考和概念的理解
在得到两个等式Ft=Mv2-Mv1和Fs=12Mv22-12Mv21以后，学生就会思考它们为何会有这种关系，教师指导他们来理解这两个等式的物理意义：F·t是力在时间上的积累，这个积累所产生的效果是物体的M·v的积发生变化;F·s是合力在空间上的积累，它所产生的效果是使物体的12Mv2发生了变化。然后再给学生动量、动能、动量的增量、动能的增量、外力的冲量、外力的功等一系列物理概念的理解和标量与矢量的区别。最后根据牛顿第二定律和运动学公式，推导动量定理和动能定理。
3 教学设计效果分析
这样这种教学过程比直接把一些抽象的物理概念和公式教给学生给学生的印象更深，学生通过自己的思考、探究、理论分析经历了整个实验探究的过程，再告诉学生科学家都是经过这样的过程得出一条条物理的定律，增强学生对自己实践过程的认可和自豪感，逐渐使学生形成解觉问题的方式和方法。
参考文献：
[1]林崇德.21世纪学生发展核心素养研究[M].北京：北京师范大学出版社，20163.
基金项目：陕西省教育科学“十三五”项目号：SGH17H17， 咸阳师范学院校级科研项目，项目号：XSYK17010。服务咸阳地方经济社会发展项目，项目号：16XFY005
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