基于核心素养培育的高中物理习题教学分析

朱海林

核心素养作为新课改的最新内容，成为了教学过程中老师的授课形式和学生学习行为发生改变的重要指导，极大的促进了新课改的实施。核心素养重点领域是各个学科的课堂，物理课堂作为高中实施核心素养的重点领域，自然应该关注核心素养的提升，通過课堂行为的改变，实现物理核心素养的达成目标。文章高中物理中竖直平面内圆周运动的极值作为研究的课堂，以习题教学环节为序，结合高中物理核心素养的四个要素“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”的培育和发展作了剖析。

为了满足社会发展对于教学的要求，高中教学需要针对各个学科的特点对不同学科在提高学生素质方面所承载的目标和要求进行详细的规划和完善。最新的课程标准内容在2017年正式颁布，新修订的课标着重关注发展学生的核心素养。高中物理作为高中基础课程，习题是学好高中物理的重要保证，在整个高中物理课堂中所占据的地位要非常高，根据高中物理习题内容的基本要求，通过多种方式来提高学生的核心素养。新课标总对于物理核心素养主要的表述包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学责任和态度”等四个层面，这四个层面也是通过物理来达到核心素养的关键部分，是学生在学习物理的过程中完善个人价值理念，形成核心价值和提高个人能力，并作为物理课堂过程中实现学生的核心素养提供了重要的指向。文章以竖直平面内圆周运动极值问题作为教学内容来分析提高学生的物理核心素养途径。

1 学生自主解决问题，侧重“物理理念”的形成

题目：半径为r的一个竖直的圆环A钉在木板B上面，然后将木板B放在水平面上，在木板B的两边都用一个木条固定下来，保证B木板不要在左右方向产生移动，然后再竖环的最低位置放置一个小球C。三个物体的质量相同，都是m。现施加一个瞬时的速度在小球上，速度为V0，这时小球在竖环中做一个圆周运动，为了实现小球在运动的时候能够超过竖环的最高位置，同时不能超过竖环的范围，不考虑小球和环之间的摩擦作用，那么施加的瞬时速度应该是多少？

这个问题在解答的时候，很多同学是根据已有的思路来确定小球到达最高位置时候对轨道产生的压力最强时所产生的结论，这也是很多参考资料上所呈现的结果。不过，严格来说，这种分析过程是不合理的，也是不科学的。因为不同位置所产生的轨道分力是能够运用数学方面的方法来进行验算，数学运动的过程较为复杂。而这种数学过程则是作为破解物理问题的一个重要措施，更是实现学生科学思维的重要机会。

2 学生质疑并开展讨论，着力“科学思维”的培育

针对上述问题的分析，有的同学会产生疑问，当小球在运动的时候，所产生的竖直分力位置是否在最高位置呢？在学生产生这个疑问的时候，老师要及时捕捉到这个讯息，在课堂上及时进行引导，引导学生自主讨论，自主分析，并给学生足够多的时间来对问题进行研究和思考，通过讨论和展示，发现学生在问题解决过程中出现的思维差异和错误，通过合作得出最终的正确答案。在这一系列的过程影响下，学生掌握了相关知识的同时，还对学习过程产生了极大的兴趣。通过这个环节的实施，还可以提高学生的合作能力和探究能力，提高学生的解题能力，并通过解题进一步巩固所学过的相关知识，包括平面内的圆周运动、牛顿第二定律、能量守恒定律、力的分解等内容，针对使用二次函数求极值的数学过程，更好的提高学生的解决问题能力。同时，还训练了学生的综合性素养，包括逻辑性、批判性等，并逐步提高学生的模型建立、逻辑推理、科学分析等多种科学素养，推动学生的科学思维能力。

推证过程：设小球质量为m，在最低点速度为v0，到某一位置时速度为v，轨道对小球的弹力大小为FN，方向与竖直成θ角，小球对轨道压力的竖直分力为FY，根据牛顿第二定律、机械能守恒定律和力的分解得：

本过程主要存在的学生疑惑包括，为什么小球在最高点所产生的轨道压力的竖直分力是最强的呢？很多学生认为小球的质量和环及板的质量是产生竖直压力的重要原因。但是学生的广泛讨论和分析之后，在学生的主动思考和老师的科学指引下，发现了问题的关键所在，并根据所产生的问题，确定了更为合适的研究过程，最后找到了问题的答案。

3 引导学生举一反三，塑造学生的“物理品格”

学生在物理问题的分析过程中使用了数学方法，在此过程中实现了学生的数学思维的训练和个人之间的合作讨论，真正认识到分析问题的重要基础在于方法和态度，同时提高了学生的思维能力，培养了学生的物理核心素养。物理是和生活实际紧密联系的一门学科，学生通过联系生活实际，培养科学的思维方式，调动学生的学习动力和激情，提高学生的社会责任意识。此外，采用数学手段来分析物理问题，可以更好的提高学生的综合学习能力，在高考中可以取得更好的成绩，所以在平时的物理学习中可以积极利用。

题目：荡秋千的装置主要由放在水平地面上的底座和固定在底座上的竖直刚性杆组成，可以简化成如图4中的A部分，其质量为M。荡秋千的人则是可以用质量为m的小球进行替代。使用固定长度的绳扣住B和刚性杆的顶点。为了提高乐趣，可以把小球B在水平面上进行放置，在运动的过程中不需要考虑阻力，实现A的稳定不动。问题是（1）B运动与杆成多大角度的时候A和地面的摩擦力是最大的？（2）为了实现A的固定不动，地面和A之间的摩擦系数要达到什么状况？可以令滑动摩擦力与最大静摩擦力之间相对平衡。

通过此题的练习，使学生对用数学求极值法解决物理问题更加熟练，进一步体会到用这种方法解决实际问题的逻辑性与深刻性，潜移默化地形成对物理的尊重与喜爱，增强了学好物理为社会服务的责任感。

（作者单位：涟水县第一中学）