指向物理关键能力的教学设计策略

作者:沈援园 来源:新课程·中学 2019年12期
   摘 要:物理关键能力是物理核心素养的重要组成部分,初中物理核心能力可以概括为四个方面:概括理解,实验探究,实践运用,求实创新。根据课程标准及教材,以苏科版“杠杆”为例,结合相关理论,通过统整前后知识点的联系,创设合理情景,指向物理关键能力,优化教学设计。
   关键词:物理关键能力;概括理解;实验探究;实践运用;求实创新
   当前初中物理教学,在课时紧张及考试分数的压力下,多以传授知识为主,教师能讲得清,学生能听得懂,教学就算成功。随着素质教育的发展,评价标准的改变,学生会越来越多地面对新的情景,需要运用物理关键能力应对这个日新月异且纷繁复杂的世界。因此在初中物理教学中要特别重视对学生物理关键能力的培养。这不仅是素质教育的需要,也是当前教育改革的方向。
   关键能力是指学生在課程学习过程中形成的具有典型学科特性、与特定学科素养相关联的特殊学科能力,具有基础性、主干性和发展性等特点,是方法能力和社会能力的进一步提高。
   关键能力的培养,可以贯彻在物理学习的整个过程中,在物理课堂上培养学生的关键能力,老师的指导性和启发性显得更加有效。教学设计是根据课程标准的要求和教学对象的特点,将教学诸要素有序安排,确定合适教学方案的设想和计划。教学设计是课堂教学的灵魂。而指向物理关键能力,整合优化教学设计尤为重要。统整优化后的教学设计可以将四个关键能力合理地分配、落实到教学的各个环节里面。
   下面以苏科版第十一章第一节《杠杆》为例,研究指向物理关键能力的教学设计策略。
   一、指向关键能力的教材分析
   教材在第八章分别各用一节介绍了力的作用效果和平衡知识,本节从新的角度,在不同层次上研究了这个问题,其内容是前面所学知识的扩展,也是后面滑轮、斜面等其他一些简单机械的基础,是本章第二节的主体内容。杠杆平衡条件是贯穿于全章的主线,起到统领全章的作用。
   二、指向关键能力的学情分析
   学生已经学习了力、二力平衡、压强和浮力等知识,对于一般物理研究方法有了初步的认识,可以把这些方法实践运用到杠杆模型的构建中。杠杆既是对前面所学知识的概括和深化,又是学习功、功率和机械效率的基础,通过杠杆的学习可以提高概括理解能力。学生认识从平动到转动,从二力平衡到杠杆平衡,其跨度较大,学生容易混淆。所以教学过程中要设置阶梯,让学生有思维跳跃的平台。
   三、指向关键能力的设计策略
   1.创设情境,引发探究的欲望
   教师通过让学生剪绳子的比赛(一把省力,一把费力,还有一位同学没有工具),提出疑问并引出要研究的问题——杠杆。由简单到复杂是我们认识事物的一个过程,为学生学习知识创造了一个良好的开端,引发实验探究的欲望。
   2.证据论证,理解概括得新知
   组织学生分组体验:用剪刀剪断电线,用镊子夹铁钉,用瓶起子开汽水瓶,并在操作过程中思考以下几个问题:(1)工具的材质在软硬程度上有什么共同点;(2)在工作中发生了怎样的运动;(3)在什么条件下它们才能这样运动。引导学生抽象出它们的共同特点,归纳杠杆的概念。这种发现学习法有助于发挥学生的潜力,激发他们探究未知事物的兴趣,培养概括能力。
   在学生掌握了杠杆的概念后,让学生列举生活中熟悉的杠杆。这样的设计不仅训练学生从复杂多变的工具中抽象出杠杆的模型,还培养了学生的抽象思维能力,学习了“模型法”等科学方法。
   3.增强体验,实验探究落到实处
   力臂的构建是本节课的重点和难点。对“跷跷板”模型二次利用,“苹果对木板的力大,李子对木板的力小”。力大的离支点远,说明力对杠杆的作用效果不仅与力的大小有关,还与距离有关。“到底是什么距离,是不是支点到作用点的距离?”接下来老师设计实验来验证。老师准备两根相同的铁丝,一根用绳子系住中点,保持平衡,平衡的原因是左右重心到支点的距离相等。另一根同样用绳子系住中点,如果将右半部分弯折,在没有改变支点到作用点距离的情况下,左半部分不在水平位置平衡,改变了力对杠杆的作用效果,说明距离不是支点到作用点的距离。为了突破此难点,老师设计学生分组实验。在原有杠杆模型的支点处设计一个圆形凹槽,左边在凹槽的边缘处悬挂两个钩码,右侧用不同的力拉,每次保证拉力的作用线都沿圆的切线方向,且都让杠杆在水平位置保持平衡。力对杠杆的作用效果相同,每次拉力都相同,归根结底是每次支点到力作用线的垂直距离相同,引出力臂的概念。
   对于力臂的作图,老师三次利用“跷跷板”模型,设计三组作图:(1)做出力垂直杠杆的力臂。(2)做出力不垂直杠杆的力臂。(3)做出不挂重物时,杠杆的力臂。例题由低起点出发,层层递进并总结方法。这样设计的目的是:不仅让学生知道力臂不一定在杠杆上,而且为下一节课,探究杠杆平衡条件时,实验前调节杠杆水平位置平衡的目的做好铺垫。
   4.拓展分析,迁移应用的实践
   回到本节课的引入,利用“杠杆”模型分析同是剪刀,作用效果却大不相同,原来是动力臂的长短不同,力对杠杆的作用效果不同。这样设计的目的同样为下一节课的杠杆平衡条件做好铺垫。
   参考文献:
   [1]李宝银.初中物理核心素养与关键能力的研究[J].物理教师,2018(2).
   [2]邢红军.密度概念教学的高端备课[J].教学与参考,2013(8).
   [3]叶兵,孙德生.初中物理核心素养与关键能力的研究与测试实践[J].物理教学,2017(12).

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