基于学科核心素养的《加速度与力、质量之间的关系》教学设计
姚美奇
摘要：学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。文章基于高中物理核心素养，对《加速度与力、质量之间的关系》一节进行教学目标的设定与教学环节的设计，力图引导学生运用控制变量等研究方法设计实验方案，自主探究，学会分析和处理实验数据的方法，提高科学探究能力，从而促进学生物理核心素养的养成与发展。
关键词：核心素养 科学探究 物理思想方法
中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：（2021）-21-
物理学是自然科学领域的一门基础学科，研究自然界物质的基本结构、相互作用和运动规律。高中物理课程旨在落实立德树人根本任务，进一步提升学生的物理学科核心素养，为学生的终身发展奠定基础，促进人类科学事业的传承与社会的发展。课堂是培养学生核心素养的主渠道，因此教师应该基于学科核心素养，结合教学内容，进行教学目标的设定和教学环节的设计，并通过实施教学，培养学生的动手实践能力、科学探究能力，激发学生的创新意识与能力，从而促进学生物理学科核心素养的提升和相关水平的达成。下面以《加速与力、质量之间的关系》为例，谈谈以学科素养为导向的课堂教学设计。
1、教材分析及教学策略
本节是高中物理第一册第四章第二节内容，牛顿第二定律是动力学的核心规律，是本章重点和中心内容，而探究加速度与力和质量的关系是学习下一节的重要铺垫。本节课是探索规律的实验课，重点是在教师的引导下让学生体验探究过程，体会物理学研究的方法，达到掌握方法、提高能力的目的。
2、学情分析
学生前面通过直线运动、牛顿第一定律、物体平衡条件等内容学习后，学生对加速度与力和质量之间的关系已经有一些初步的认识，其中牛顿第一定律中提到的，力是改变物体运动状态的原因，这个观点很容易让学生想到力和加速度的关系。初中已经学过控制变量法这种实验方法，在此基础上，引导学生运用控制变量等研究方法设计实验方案，学会分析和处理实验数据，进而提高科学探究能力。
3、教学目标
（1）物理观念：能巩固牛顿第一定律的物理概念，以及实验探究中构建加速度与力、质量关系的物理规律。
（2）科学思维：能对生活熟悉的常见的物理现象进行分析和推理，同时能对实验现象以及实验数据进行分析，得到合理的结论并作出解释
（3）科学探究：能分析相关现象，提出有依据的猜想，能制定科学探究方案，选用合适的器材获得数据，学习分析实验数据，发现规律并并得到合理的结论。
（4）科学态度与责任：通过探究实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度;通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神;培养与人合作的团队精神。
因为此实验所需实验器材较少，实验操作比较简单，实验记录数据较少，易理解、易操作，可以让学生独立完成。但是在实验数据处理上，计算量较大，所以学生分工合作，每人算一组数据，得出加速度的数值，先让学生直观观察加速度与合外力的关系，然后绘制图像，得出结论。再观察加速度与质量的关系，通过电脑excel处理，得出a-M图象，a-1/M图像。体会一种科学的处理数据的方法——图像法分析数据。
（四）小结
小结：
1、影响加速度的因素有：合外力、质量
2、质量一定时，物体的加速度大小和合外力大小成正比;物体所受合外力一定时，加速度与质量成反比。
学生记下实验结论
3、本实验采用到的物理实验思想方法：控制变量法、近似法、化曲为直法。
设计意图：物理实验思想方法在以后学习中仍会遇到，在这里总结点出来，有利于学生科学素养的提升。
9、教学反思
本节课分三阶段完成，第一阶段是引入新课，从复习牛顿第一定律到演示实验，得出影响加速度的因素，之后引导学生设计实验，引出实验装置气垫导轨，接着讲解实验基本知识及操作注意事项。第二阶段是学生分组实验，采集数据并完成描点画图。第三阶段是引导学生分析实验中采集的数据及所做的图像，得出结论，并做小结。整节课学生参与度高，时间把握合理，顺利地完成了预设的教学目标，体现了以学生为主体，教师为主导的精神，符合核心素养教育理念。
以下几点操作，助力本节课能顺利地完成教学目标。
（1）学生第一次使用气垫导轨，实验操作过程中会出现各种问题，因此在课前提前录好视频，讲解气垫导轨使用方法和注意事项，为学生顺利完成实验做好准备。如果只是对照课本讲解，学生很难迅速掌握气垫导轨的使用，会影响到本节课的进度及效果。
（2）分析学生数据时，加速度与力的关系这个实验，让学生计算数值，描点画图，经历用图像处理数据的过程，而加速度与质量的关系这个实验，由于数据繁杂，难度增加，所以借助了计算机excel完成计算，描点，做出图像，再引导学生得出实验结论。
（3）学生分组实验。第一至第四小组探究加速度与力的关系，第五至第八小组探究加速度与质量的关系，同时小组内分工合作，有的同学操作实验，有的记录数据，有的计算数据，同学们团结协作，共同完成数据采集。
本节课从科学问题出发，引导学生进行实验方案的设计，利用物理图像对实验数据进行分析和处理，充分给了学生表达科学探究的过程和结果的机会，学生的科学态度与价值观得到很好的培养。课标对本节课的安排是学生探究实验，如果能让学生更多的参与到实验方案的设计中，能更好的提升学生的科学探究能力。
结束语：在物理教学中，教师应根据教学实际与教学内容，充分利用实验器材，强化学生实验和演示实验。物理实验是增加学生物理学习体验性的重要手段。学生实验是实践体验性最强的物理学习方式，它可通过实验设计与动手操作、觀察与记录数据、分析归纳得出结论，全方位地培养了学生的科学探究能力，同时在课堂教学中渗透物理实验思想方法，让学生体验科学方法、感悟科学精神、形成科学态度。在基于核心素养导向的物理课堂教学中，不仅能让学生在教师的引导下自主构建物理观念，还能将构建过程中所用的物理实验方法等内化为自身的学科素养与科学精神，能再与同学的合作中坚持实事求是，形成合理的推论，发挥团队作用，那这就真正做到了立德树人。
参考文献
[1]《普通高中物理课程标准 》2017年版
[2]《基于核心素养的高中物理规律教学设计》物理教学 2018.7
[3]《基于“物理学科核心素养”下的课堂教学思考》陕西教育 2017.01
[4] 董金萍《基于学科核心素养的高中信息技术项目式教学设计与实践研究》 西北师范大学 2019
[5]陈俊杰《基于核心素养的中学物理教学设计研究》 教学管理与教育研究2020
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