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◆摘 要:在物理课程中应用学习进阶理论,可将某个核心概念、某一学段或整个物理课程有效整合,帮助学生形成物理观念,提高物理核心素养。“自由落体运动”对运动与相互作用观念的形成具有承上启下作用,根据学生现有水平确定进阶起点,通过普通高中物理课程标准中核心素养的要求,制定学习进阶目标,合理设置连接起点与终点的进阶层级与进阶点,使学生在学习过程中始终稳踩阶梯,步步向上。
◆关键词:学习进阶;核心素养;自由落体运动
美国国家研究理事会(NRC)将学习进阶定义为“随着时间的不断增加,学生对于某一学习主题的思考和认识不断丰富、精致和深入的一种过程”[3]。学习进阶理论说明学生物理观念的形成不是一步到位的,而是分阶段逐渐加强并深化的,将学习过程梯度划分,连接认知过程的起点和终点,明确认知发展路径。本文结合高中物理人教版必修一“自由落体运动”一节,探究学习进阶理论对于学生核心素养的培养。
1学习进阶起点与障碍
根据学生现有知识基础和思维能力,结合多年教学经验,整理学生易错迷思点,现将本节课的进阶起点与障碍确立如下:
2学习进阶目标
根据2017年版的普通高中物理课程标准,基于核心素养的要求,现将本节课的学习进阶目标确立如下:
3教学实践过程
3.1设计生活实验,引发认知冲突
演示实验1:大小相同的铁片和纸片,从同一高度同时由静止释放;引导学生利用身边的物品,设计实验,让轻的物体先落地,比如轻重不同的两张纸,将小而轻的纸片揉成纸团,与大纸片从同一高度同时由静止释放,结果轻的纸团先落地。学生得到相互矛盾的结论。
演示实验2:牛顿管实验。
结论:如果没有空气阻力,只受重力时,轻重不同的物体,下落快慢相同。
引入概念:物理学中,把只在重力作用下,不计空气阻力,从静止开始下落的运动叫做自由落体运动。
3.2自主实验探究,提升科学素养
根据已有的知识基础,学生容易猜测得出自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。但自主设计实验,探究自由落体运动的性质是一大难点。
教师可通过设问有效引导:(1)自由落体运动是竖直方向的,安装打点计时器有什么注意事项。(2)得到纸带上的数据后,怎样判断物体的运动性质。(3)通过实验数据怎样求解加速度。
学生小组交流、演示汇报:(1)将打点计时器竖直固定在铁架台上,纸带穿过打点计时器的限位孔,一端与重物相连,让重物靠近打点计时器,保持纸带、限位孔与重物竖直方向共线,接通电源再释放重物,取下纸带。(2)处理数据发现,相邻相等时间内的位移差基本为定值,由此可判定初速度为零的匀加速直线运动。(3)通过“逐差法”或图像法计算加速度大小。
3.3知识迁移应用,有序学习进阶
利用现代科技手段自由落体仪与光电门,再做实验定量验证自由落体运动的性质。由于速度的测量相对复杂,易有误差,所以本实验测量位移与时间,利用excel建立圖表得到一条过原点的倾斜直线。
再次实验:改变实验物体的质量和大小,改变光电门的位置,多做几组实验,可发现描绘的图像都与之前的直线重叠,引导学生总结不同的物体,在同一个地点,自由落体加速度是相同的。
信息归纳:根据教材上“不同地区的自由落体加速度数值”,让学生自己归纳总结自由落体加速度的特点。
3.4解决实际问题,巩固进阶成果
趣味游戏:抓直尺测量反应时间,解释其中的原理。
设计意图:通过解释趣味游戏的原理,整合本节课相关知识,让学生根据实际问题,建立物理模型,在解决问题中巩固进阶成果。
4结语
物理学科核心素养的发展不是一蹴而就的,在整个物理课程中,我们应着眼于核心大概念与物理观念的形成,将其“台阶式”地分层教学,在此基础上,将“大台阶”划分为若干“小台阶”,学生能够踩“小阶”,登“大阶”,使学生慢慢形成物理观念和科学思维,逐渐提高学生的核心素养。
参考文献
[1]廖伯琴.《普通高中物理课程标准》(2017年版)要点解读[J].物理教学,2020,42(02):2-5.
[2]李道恒,杨克灿,王小兰.2017版全国普通高中物理课程标准解读[J].课程教育研究,2019(45):175-176.
[3]何春生,郭玉英.基于学习进阶的课堂教学设计与实践——以“功”为例[J].物理教师,2016,37(10):23-26+31.
◆关键词:学习进阶;核心素养;自由落体运动
美国国家研究理事会(NRC)将学习进阶定义为“随着时间的不断增加,学生对于某一学习主题的思考和认识不断丰富、精致和深入的一种过程”[3]。学习进阶理论说明学生物理观念的形成不是一步到位的,而是分阶段逐渐加强并深化的,将学习过程梯度划分,连接认知过程的起点和终点,明确认知发展路径。本文结合高中物理人教版必修一“自由落体运动”一节,探究学习进阶理论对于学生核心素养的培养。
1学习进阶起点与障碍
根据学生现有知识基础和思维能力,结合多年教学经验,整理学生易错迷思点,现将本节课的进阶起点与障碍确立如下:
2学习进阶目标
根据2017年版的普通高中物理课程标准,基于核心素养的要求,现将本节课的学习进阶目标确立如下:
3教学实践过程
3.1设计生活实验,引发认知冲突
演示实验1:大小相同的铁片和纸片,从同一高度同时由静止释放;引导学生利用身边的物品,设计实验,让轻的物体先落地,比如轻重不同的两张纸,将小而轻的纸片揉成纸团,与大纸片从同一高度同时由静止释放,结果轻的纸团先落地。学生得到相互矛盾的结论。
演示实验2:牛顿管实验。
结论:如果没有空气阻力,只受重力时,轻重不同的物体,下落快慢相同。
引入概念:物理学中,把只在重力作用下,不计空气阻力,从静止开始下落的运动叫做自由落体运动。
3.2自主实验探究,提升科学素养
根据已有的知识基础,学生容易猜测得出自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。但自主设计实验,探究自由落体运动的性质是一大难点。
教师可通过设问有效引导:(1)自由落体运动是竖直方向的,安装打点计时器有什么注意事项。(2)得到纸带上的数据后,怎样判断物体的运动性质。(3)通过实验数据怎样求解加速度。
学生小组交流、演示汇报:(1)将打点计时器竖直固定在铁架台上,纸带穿过打点计时器的限位孔,一端与重物相连,让重物靠近打点计时器,保持纸带、限位孔与重物竖直方向共线,接通电源再释放重物,取下纸带。(2)处理数据发现,相邻相等时间内的位移差基本为定值,由此可判定初速度为零的匀加速直线运动。(3)通过“逐差法”或图像法计算加速度大小。
3.3知识迁移应用,有序学习进阶
利用现代科技手段自由落体仪与光电门,再做实验定量验证自由落体运动的性质。由于速度的测量相对复杂,易有误差,所以本实验测量位移与时间,利用excel建立圖表得到一条过原点的倾斜直线。
再次实验:改变实验物体的质量和大小,改变光电门的位置,多做几组实验,可发现描绘的图像都与之前的直线重叠,引导学生总结不同的物体,在同一个地点,自由落体加速度是相同的。
信息归纳:根据教材上“不同地区的自由落体加速度数值”,让学生自己归纳总结自由落体加速度的特点。
3.4解决实际问题,巩固进阶成果
趣味游戏:抓直尺测量反应时间,解释其中的原理。
设计意图:通过解释趣味游戏的原理,整合本节课相关知识,让学生根据实际问题,建立物理模型,在解决问题中巩固进阶成果。
4结语
物理学科核心素养的发展不是一蹴而就的,在整个物理课程中,我们应着眼于核心大概念与物理观念的形成,将其“台阶式”地分层教学,在此基础上,将“大台阶”划分为若干“小台阶”,学生能够踩“小阶”,登“大阶”,使学生慢慢形成物理观念和科学思维,逐渐提高学生的核心素养。
参考文献
[1]廖伯琴.《普通高中物理课程标准》(2017年版)要点解读[J].物理教学,2020,42(02):2-5.
[2]李道恒,杨克灿,王小兰.2017版全国普通高中物理课程标准解读[J].课程教育研究,2019(45):175-176.
[3]何春生,郭玉英.基于学习进阶的课堂教学设计与实践——以“功”为例[J].物理教师,2016,37(10):23-26+31.