核心素养下的高中物理习题教学教学设计
摘要
关键词
高中物理;核心素养;习题教学;教学设计
正文
传统的高中物理习题教学偏重于对学生逻辑推理和方法技巧的训练。一线教师习题教学的设计思路通常是,课堂讲清典型例题,进行变式练习,课下作业进行刷题巩固。锻炼应试技巧多,考虑有效帮助、指导学生落实物理学科核心素养少。所以有必要通过更科学、合理的习题教学设计,促进学生对物理概念和规律的理解,形成物理观念,提升科学思维,培养科学探究能力及科学态度与责任。
一、动态主讲,构建灵动课堂
习题教学中常见的课堂形式,按主讲人分类有教师主讲式,学生主讲式和动态主讲式。教师主讲就是教师用讲授法,完整展示习题的解题思路和解题步骤,规范书写等,一讲到底。学生主讲式是由学生讲自己对问题的理解和个人的解题思路,可以是分组讨论也可以是由学生模仿教师角色向全班讲授。动态主讲式,是根据教学的实际需求,主讲人在教师和学生间灵活切换的方式。明显动态主讲式既有助于激发学生主动性,积极性,又可以通过教师的及时指导,及时纠偏,避免学生形成错误的思维习惯,提高学生学习效率。动态主讲有助于创建一个宽松、活泼及生动的课堂氛围。通过生生、师生互动交流及相互表达,使得知识与技能自然融入,有利于科学思维的培养,锻炼发散性思维和质疑创新,同时学生语言表达沟通合作能力也得到提升。
二、优选“边做边讲”,及时关注素养落实
按做题的先后,常用的有先做后讲式、边做边讲式。先做后讲式是事先发习题,留作作业,习题课前学生完成作业,教师批改完作业,根据学生出错较多的地方集中讲解问题。边做边讲式是,上课教师出示预先准备的例题和习题,利用课上时间边做边讲。先做后讲式节约课堂教学时间,能直接将学生集中出错问题重点讲解,教学针对性强。但缺点是学生提前做题,没有教师引导,做题用时会较长,并且课堂上不便再现学生做题时的错误思路,纠正的时效就差,学生已经形成错误认知,容易形成惯性思维。边做边讲式优点是能通过提问可以及时了解学生思维过程,及时纠正错误的思维方式,错误的物理观念,教学时效性好。所以在课堂教学时间允许的情况下优选“边做边讲”,更有助于学科核心素养培养的落实。
三、设计习题梯度,提高核心素养的培养水平
习题课教学设计,应根据学生实际能力水平,设置有梯度的问题,使学生逐级提高素养水平。
1.丰富习题情境,强化物理观念
如必修第一册第一章第四节加速度,教材课后练习与应用中的习题主要是通过计算的方式让学生建立加速度这个物理概念,这里我们可以补充例如这样的问题:
例1 . (理解加速度概念)下列说法中的“快”,哪些是指加速度较大,哪些是指速度大?
A.从高速公路走,很快就能到
B.刘翔的起跑是比赛选手中最快的
C.运用ABS新技术,汽车能很快停下来
D.协和式客机能在20 000 m高空飞行得很快
此题可以培养学生在更丰富的情境中形成更清晰的物理观念。
2.一题多问,一题多解提升科学思维水平
通过一题多问提高学生科学思维水平的高度,让学生能够从不同角度、不同深度思考物理问题;通过一题多解培养学生发散思维,采用不同角度、不同方式分析解决物理问题的素养。
例如,在系统机械能守恒的习题教学设计中,分析绳连接体这个经典模型,可以通过一题多问,让学生从受力运动角度,功和能的角度深刻理解模型。通过层层深入的设问,降低学生分析理解难度,逐步提升科学思维的水平。
例2 . (一题多问)如图所示,细绳跨过定滑轮悬挂两物体M和m,且M>m,不计摩擦和空气阻力,系统由静止开始,M下落高度h运动过程中(物体m没有发生与滑轮的碰撞)
(1)对两物体分别进行受力分析,判断两物体的运动情况;
(2)求两物体的运动加速度和细绳的拉力;
(3)请利用运动学公式求解M下落高度h时,两物体的速度;
(4)分别判断两物体是否机械能守恒,为什么?
(5)求细绳拉力分别对两物体做的功;
(6)请利用动能定理求解M下落高度h时,两物体的速度;
(7)两物体构成的系统是否机械能守恒,为什么?
(8)请利用机械能守恒求解M下落高度h时,两物体的速度;
(9)对比求解两物体速度的3种方法,谈谈你对不同解法的评价。
再如,在力学综合问题的习题教学中,通过类似例3这样的题目,让学生体验牛顿定律、运动学公式、图像、功和能以及动量等不同角度分析解决物理问题,达到增强物理观念,提升思维水平的效果。
例3. (一题多解)如图所示,质量M=4.0 kg的长木板B静止在光滑的水平地面上,在其右端放一质量m=1.0 kg的小滑块A(可视为质点).初始时刻,A、B分别以v0=2.0 m/s向左、向右运动,最后A恰好没有滑离B板.已知A、B之间的动摩擦因数μ=0.40,取g=10 m/s2.求:
(1)A相对地面速度为零时,B相对地面运动已发生的位移大小x;
(2)木板B的长度l.
3.合理使用高考真题,逐步提高思维训练水平。
高考物理试题正在引导中学把教学重点从总结解题技巧转到培养学生学科核心素养上来,所以核心素养考查在高考真题中表现非常突出。那么对于习题教学设计,高考真题必然是非常宝贵的教学资源。但是高考真题考查的学科素养水平层次较高,所以在教学中要合理使用。教学目的是夯实基础的习题课要适当选用,原版高考题如果要求层次过高,必要时需要进行习题的改编。
例如,2022全国甲卷21题以带电粒子在重力与静电力共同作用下的曲线运动为素材,创设了学习探索相关的物理量极值问题情境,考查模型建构能力和理论推证能力,如果学生基础较薄弱,我们可以将试题改编,适当降低难度训练,在学生思维水平有一定提高后再用原版问题进一步训练。
例4. (2022全国甲卷21题原题)地面上方某区域存在方向水平向右的匀强电场,将一带正电荷的小球自电场中Р点水平向左射出。小球所受的重力和电场力的大小相等,重力势能和电势能的零点均取在Р点。则射出后( )
A.小球的动能最小时,其电势能最大
B.小球的动能等于初始动能时,其电势能最大
C.小球速度的水平分量和竖直分量大小相等时,其动能最大
D.从射出时刻到小球速度的水平分量为零时,重力做的功等于小球电势能的增加量
(改编题)地面上方某区域存在方向水平向右的匀强电场,将一带正电荷的小球自电场中Р点水平向左射出。小球所受的重力和电场力的大小相等。则射出后,( )
A.重力与电场力的合力方向与竖直方向成45°
B.将重力与电场力的合力视作等效重力,小球做类平抛运动
C.小球在水平方向做匀减速直线运动,竖直方向做自由落体运动
D.从射出时刻到小球速度的水平分量为零时,速度的竖直分量等于Р点的初速度
改编后习题,主要考查受力和运动,降低了物理观念要求,A、B选项有明显提示功能,降低了模型构建的难度,C选项也有提示作用,降低了D选项的推理论证难度。
四、重视多素养培养,丰富习题类型
教师在配置习题时,还应考虑习题考查的核心素养类型,尽量增大素养考查的广度。通常偏重于物理观念,科学思维的培养习题比较多,所以教学设计时突出科学探究以及培养科学态度与责任的习题就有必要适当加入。新教材物理习题比较注重科学探究和科学态度与责任的渗透,但是很多章节也是只体现了物理观念,科学思维的培养,缺失了科学探究和科学态度与责任相关训练。
例如,必修第一册第三章第二节摩擦力,教材练习与应用第1题体验滑动摩擦力与压力关系,第2题应用静摩擦力知识从不同角度分析解决实际问题,第3题和第4题分别计算静摩擦力和滑动摩擦力。4道习题都是在培养学生物理观念和科学思维。笔者认为有必要加入探究摩擦力的实验习题,以此加强对学生的科学探究能力的培养,同时也增强了学生对科学本质的认识和对自然现象的好奇心和探究热情等科学态度。
例5. (探究摩擦力的实验习题)请你设计一套探究滑动摩擦力大小与接触面压力定量关系的完整实验方案。请思考实验原理、实验探究方法、实验器材、实验步骤、数据处理等内容,并进行实验误差分析,最后与你的同学一起交流彼此的实验方案,对彼此实验进行评价和进一步改进。
习题是物理学科核心素养的重要载体,是学生掌握知识、发展能力的重要工具。教师要提高认识,重视基于核心素养的习题教学设计。
参考文献:
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注:本文为保定市“十四五”教育科学规划课题《核心素养下的高中物理习题教学实践研究》(课题编号:232013)的阶段性研究成果。
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