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浅谈在核心素养下培养学生剖析物理情境的能力
  • 2022-04-24 10:01
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○黄智鸿

新高考改革下的评价体系是一核、四层、四翼、情境,重视培养学生的核心素养。体系中考查的载体多是问题情境,由此培养学生学会剖析物理情境,提高分析物理情境的能力尤为重要。在教学中,教师要善于利用背景情境,生活生产科技中涉及到的物理情境涉及到的模型,引导学生进行综合分析,找出其中的物理本质。逐步培养学生的抽象科学思维能力,培养学生剖析物理情境的能力,提升学生的物理核心素养。

一、创设具体背景培养学生剖析情境的能力

情境类问题涉及到科技方面、航天技术、核能技术等高端问题时,学生接触的现实情境比较少,学生对背景情境中涉及到的习题的掌握比较困难。教学中只能通过图片和视频让学生了解涉及到的问题情境。学生审题后在头脑中大概构建情境的模型,然后画出简图。比如万有引力与航天应用中,涉及到的情境都是航天科技方面的。在教学过程中可以采取播放火箭的的发射,飞船进入预定轨道的飞行,飞船与空间站的对接等情节,让学生通过视频直接了解各情节的操作情景。比如在处理计算天体的质量和密度,卫星变轨等问题时。教学中不能直接演示情境,可以通过对题目的分析,把问题情境通过图像或者动态图像的形式展现出来。

例1:(多选) 一卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为r,卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T,已知地球的半径为R,地球表面的重力加速度为g ,引力常量为G,则地球的质量可表示为(   )

在教学中可以加入卫星围绕地球做匀速圆周运动的的动态情境图,学生在头脑中呈现构建模型情境,接着要求学生把动态情境图画出静态图片。借助画出的图形对题目进行分析,帮助理解题意,可以培养学生建构背景情境的能力,培养学生解题的关键能力。

二、用类比教学方法培养学生剖析情境的能力

在教学中会遇到一些比较抽象真实情境,学生通过观察分析,也很难理解其运动的成因。比如在双星运动教学中的分析过程,在教学中可以用类比的科学方法,把无法直接演示的情境类比为生活中常见相似的运动情境,帮助学生正确理解物理规律,掌握物理必备知识。

例2:2017年8月28日,中科院南极天文中心的巡天望远镜观测到一个由双中子星构成的孤立双星系统产生的引力波。该双星系统以引力波的形式向外辐射能量,使得圆周运动的周期T极其缓慢地减小,双星的质量m1与m2均不变,则下列关于该双星系统变化的说法正确的是(  )

A、双星间的间距逐渐增大 B、双星间的万有引力逐渐增大  C、双星的线速度逐渐减小  D、双星的角速度减小

可以把天体中神秘的双星现象简化为生活易见的情境。引导学生对溜冰这一熟悉的圆周运动进行讨论分析得出两位同学的角速度、向心力的大小是相等的。再利用物理规律得出其他物理量。紧接着引导学生将这一熟悉的圆周运动类比双星运动模型,两位同学类比两颗天体,弹簧测力计的弹力类比万有引力。学生知道双星做匀速圆周运动需要的向心力就是由万有引力提供,那么双星问题就迎刃而解了。用类比的方法把直观的运动情境类比神秘的双星运动,方便学生容易理解情境,掌握双星系统运动的成因从而较好地提供学生剖析物理情境的能力。

三、引导学生自行建模提高剖析物理情境的能力

科学思维包含模型建构,科学推理,科学论证,质疑创新。可见要培养学生的科学思维能力,就要积极培养学生对物理情境的模型建构能力。在教学中要重视真实情境的剖析,培养学生对生活生产中涉及到的物理情境进行详细的分析。引导学生自行建模,让学生对真实情境进行剖析,简化抽象情境模型。

比如让学生根据生活中常见的实例构建物理情境,生活中的例子比较多,引导学生联想实际的运动情境总结出相似的运动模型。比如空中飞椅、飞机在水平面转弯、圆锥摆等。比如在杂技表演中飞车节目,表演者骑着摩托车在竖直放置的圆锥筒内壁上做水平匀速圆周运动。两表演者骑着摩托车在竖直放置的圆锥筒内壁上做水平匀速圆周运动。教师可以让学生以斜面为物理模型,模仿火车转弯的模型自行构建物理模型,从而提高学生剖析物理情境的能力。

四、利用可视的模型培养学生剖析物理情境的能力

有些物理概念、情境比较抽象,既看不见摸不着。学生对其的认识掌握比较苦难。在无形抽象的情境在教学中,教师要善于利用物理模型引导学生进行综合分析,培养学生的抽象逻辑思维能力,培养学生剖析情境的能力,提升学生的物理核心素养。例如,在讲磁场时,由于磁场是一种特殊的物质,看不见、摸不着,学生无从感知什么是“磁场”,磁场有哪些特性?为了便于学生感知,我们就用碎铁屑的规则排列把磁场显示出来,让学生用肉眼观察,学生就能接受“磁体周围存在磁场”这一物理事实了。接着再要求学生把自己看到的碎铁屑的排列情况用笔画出来。这样磁场的模型——磁感线就被学生不知不觉画出来了。这是利用学生的形象思维感知物理现象,把无形的情境用可观的物质模拟呈现出来,从而掌握必备知识。

在教学中,教师要让学生回归教材,注重教材中出现的物理情境的整理和拓展。引导学生夯实必备知识,重视分析物理示意图,构建物理情境模型;并引导学生总结同一物理规律在不同物理情境下的应用,从而培养学生剖析物理情境的能力。

(作者单位:汕尾市城区新城中学)

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