中學物理教學中提升核心素養(yǎng)的思考ppt課件

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中學物理教學中 提升學生核心素養(yǎng)的思考,1,《課程標準》修訂綜合組關于核心素養(yǎng)的定義：,學科核心素養(yǎng)是學科教育對全面貫徹黨的教育方針，落實立德樹人根本任務，發(fā)展素質教育的獨特貢獻，是學科育人價值的集中體現(xiàn)，是學生通過學科學習而逐步形成的關鍵能力、必備品格與價值觀念。,2,個人理解：,物理核心素養(yǎng)是物理教育對全面貫徹黨的教育方針，落實立德樹人根本任務，發(fā)展素質教育的獨特貢獻，是物理課程育人價值的集中體現(xiàn)，是學生通過物理課學習而逐步形成的 重要觀念 、關鍵能力 和 必備品格 。,物理核心素養(yǎng)主要由“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態(tài)度與責任”四個方面構成。,3,前言：物理核心素養(yǎng)的結構和水平描述,4,物理 觀念,高中物理核心素養(yǎng),科學 思維,科學 探究,科學態(tài)度 與責任,質疑創(chuàng)新 科學論證 科學推理 模型建構,交流 解釋 證據(jù) 問題,社會責任 科學態(tài)度科學本質,物質觀 運動與相互作用觀 能量觀,解決問題形成觀念,每一要素都分為五級水平,（13×5）,5,一、以水平為線索，描述各水平的四方面素養(yǎng)。,高中物理核心素養(yǎng)的水平描述,二、以要素為線索，描述各要素的五級水平。,《標準》采用該描述，便于對某水平的總體把控。,需要另制表格，便于對要素各水平進行教學分析。,以下為提升核心素養(yǎng)的教學思考：,（5×13）,（13×5）,6,（一）物理觀念,7,“ 形成物質觀念、運動與相互作用觀念、能量觀念等，能用其解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題。” 這是高中物理課程標準的一項重要目標，該目標明確提出兩個要點：第一，形成物質觀念、運動與相互作用觀念、能量觀念；第二，會用這三個觀念解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題。 為達成上述目標，教學時應重視以下兩個方面：,8,一、構建有優(yōu)化結構的高中物理知識系統(tǒng),《課程標準》指出：“觀念是概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華”。所謂概念和規(guī)律的提煉，其重要的方面就是把這些概念和規(guī)律組合成優(yōu)化的結構，成為某一知識領域的核心內(nèi)容，是解決問題的關鍵視角和思維指南。,9,一、構建有優(yōu)化結構的高中物理知識系統(tǒng),這次課標修訂明確指出：“用共點力的平衡條件分析日常生活中的問題”，而不是用“力的分解”，它突出了運動與相互作用的關系，即物體的運動如果處于平衡狀態(tài)則物體在相互作用中所受的合力便等于 0，這是核心知識，力的分解不過是在處理合力為 0 的解答過程中的一個計算手段。因此，解決物體受力的計算應該在學習共點力平衡時完成，而不是學習力的分解時就匆忙做這些題目。,10,一、構建有優(yōu)化結構的高中物理知識系統(tǒng),之所以把共點力的平衡視為核心知識。是因為用共點力平衡條件分析具體問題時，需要選擇相互作用的對象、分析相互作用的物理量、列出相互作用關系的方程，這是一種分析物理問題基本而且重要的思路，這種思路在以后學習中還會不斷出現(xiàn)。例如，用牛頓第二定律、歐姆定律、氣體實驗定律解決問題，都會沿著這樣的思維鏈條展開，這種視角和核心思路，普遍用于力、電、熱等問題的分析，是概念和規(guī)律的提煉。 “共點力的平衡”是高中物理課程中這一思路的起點。,11,一、構建有優(yōu)化結構的高中物理知識系統(tǒng),然而，現(xiàn)實教學中，有些情況下，教學并沒有從形成一個優(yōu)化的知識結構來思考，而是把知識急功近利地解答一些考試題和練習題。 例如，關于“力的分解”教學就存在急功近利的情況。,12,關于《力的分解》教學的一段師生對話,老師：如右圖，懸吊的球由于重力的作用產(chǎn)生了兩個效果，一是拉繩子，二是壓墻。因此可以把重力按效果分解為 T 和 N 。,學生：分力和合力是指同一物體上兩次受力的的等效替換，但 T、N 和 G 并不作用在同一物體上，一個力可以分解為別的物體所受的力嗎？G 是引力、T 和 N 是彈力，一個引力可以分解為兩個彈力嗎？,老師：…… 。,13,1. 知識目標要點,●不要求學生把力的分解直接用來求解物體的受力,●突出力的分解的等效替換的思想,●會用平行四邊形定則求解有確定解的兩個分力,（求解物體受力的要求，在牛頓定律中實現(xiàn)）,2. 設計上述知識目標的思考,●降低教學的難度，避免新課時很難說清的問題,●把“力的分解”作為牛頓定律解決問題的一個環(huán)節(jié)來處理，使解題思維更規(guī)范。,3. 教材“力的分解”練習題并沒有用力的分解來求解物體受力。,2010版教材,《力的分解》教學目標的設計,14,物理觀念的第二個要點，是“會用物理觀念解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題”。要做到這一點，必須強化物理知識與實踐情境的關聯(lián)，提高把物理知識與實踐情境進行聯(lián)系的自覺性，增強學生的實踐意識。 高中物理課程中增強學生實踐意識的途徑，可以從教學內(nèi)容和教學方式兩個方面思考：,二、強化物理知識與實踐情境的關聯(lián),15,二、強化物理知識與實踐情境的關聯(lián),1.增添物理知識與實踐情境相關聯(lián)的教學內(nèi)容,●把跟學生生活聯(lián)系密切的問題、社會熱點中的物理問題、現(xiàn)代科技成果等有實踐情境的教學內(nèi)容引進物理課堂；,●用生活中的器具做物理實驗，加強物理知識與生活的聯(lián)系；,●創(chuàng)設真實情境、并通過對真實情境的思維加工來建立物理概念；用物理規(guī)律分析和解決真實情境中的問題；,●養(yǎng)成估計生活中有關物理量大小的習慣，樂于對媒體消息中物理量的大小進行審視，勇于對媒體信息中的不合理數(shù)據(jù)進行質疑。,16,,,從生活實踐中引入“自感和互感”課題,17,(1) 教師列舉實例進行講解,(2) 讓學生列舉實例,(3) 展示聯(lián)系生活、社會的圖片,(7) 學術性游戲,(4) 演播聯(lián)系生活、社會的視頻,(5) 展示實物并進行演示,(8) 經(jīng)歷創(chuàng)造性解決實際問題的過程,(6) 學生操作體驗,,優(yōu) 化,二、強化物理知識與實踐情境的關聯(lián),2.采用優(yōu)化的教學方式,18,●《拔火罐和馬德堡半球》——2016科學晚會節(jié)目,19,,“換向器”的教學,演示：沒有換向器的“電動機”。,解釋：線圈無法持續(xù)轉動的原因。,觀察：兩種電動機結構上的差異,閱讀：教材關于換向器的介紹,講解：換向器的構造特點和原理,改裝：安裝換向器的線圈持續(xù)轉動,小結：技術發(fā)明跟科學發(fā)現(xiàn)同樣偉大,,,,,,,這段教學使學生對技術發(fā)明的過程、意義有了很好的認識,是否可以進一步優(yōu)化？,理解 → 創(chuàng)造,注重知識 → 發(fā)展能力,理解,課堂教學的改進：把“理解知識”變?yōu)椤斑M行創(chuàng)造”,20,,演示：沒有換向器的“電動機”。,解釋：線圈無法持續(xù)轉動的原因。,猜想：每轉半圈改變電流方向會怎樣,檢驗：用人工方法改變電流方向,構思：怎樣把人工換向改為自動換向,分析：電源和線圈每半圈變換接觸點,評價：提出具體方案評價并優(yōu)化,,,,,,,創(chuàng)造,,“換向器”的教學,演示：沒有換向器的“電動機”。,解釋：線圈無法持續(xù)轉動的原因。,觀察：兩種電動機結構上的差異,閱讀：教材關于換向器的介紹,講解：換向器的構造特點和原理,改裝：安裝換向器的線圈持續(xù)轉動,小結：技術發(fā)明跟科學發(fā)現(xiàn)同樣偉大,,,,,,,理解,課堂教學的改進：把“理解知識”變?yōu)椤斑M行創(chuàng)造”,21,（二）科學思維,22,《課程標準》中的“科學思維”素養(yǎng)，主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創(chuàng)新等四個要素。,23,一、重視學生對理想模型的建構過程,1. 高中物理課程中的兩種理想模型,(1)關于研究對象、裝置或條件的理想模型: 質點、彈簧振子、單擺、理想氣體、點電荷、勻強電場、理想變壓器等。,(2)關于運動過程的理想模型: 勻速直線運動、勻變速直線運動、平拋運動、勻速圓周運動、簡諧運動、彈性碰撞、等溫過程、絕熱過程等。,24,2.《課程標準》對模型建構要求的層次,能說出簡單物理模型,能在熟悉情境中應用常見物理模型,能在熟悉情境中選用恰當模型解決簡單問題,能將實際問題中的對象和過程轉換成物理模型,能將較復雜實際問題的對象和過程轉換成物理模型,,,,,一、重視學生對理想模型的建構過程,25,（原課標只要求 通過質點了解物理模型的特點；體會物理模型的作用。沒有“經(jīng)歷”“能抽象”“體會思維方式”的要求。）,一、重視學生對理想模型的建構過程,26,“科學推理”水平三：能對常見的物理問題進行分析，通過推理，獲得結論并作出解釋。,“科學論證”水平四：能恰當使用證據(jù)證明物理結論。,兩種 水平,（論證忽略空氣阻力）,二、科學推理時正確使用證據(jù),27,網(wǎng)上澎湃新聞報道（2017.10.18）： 針對新高考方案試點中選考物理考生人數(shù)減少的情況，某省市有關考試部門領導告訴考生： 在全體考生高水平大學錄取率20％的情況下，選考物理考生錄取率達到31.4％，表明選考物理不會影響高考錄取。 針對選考物理的考生中“學霸”扎堆，能否給物理科目等級考成績更多賦分？該領導認為：這樣做顯然有違考試公平公正的原則。,“ 要得到 “物理考生不吃虧”的結論需要怎樣的證據(jù)？,二、科學推理時正確使用證據(jù),根據(jù)上述事實可以得什么結論？,分析,物理考生錄取率高能得什么結論？,28,三、關注學生科學思維的水平層次,質疑的行為大致可以分為兩個層次： 一是對知識了解不夠，沒有弄懂，無法解決具體問題，提出疑問，這是低層次的； 二是發(fā)現(xiàn)所觀察到的現(xiàn)象與已有認知不吻合，或者發(fā)現(xiàn)已有認知之間不能自恰，從而對現(xiàn)有認知的科學性和合理性提出疑問，以至于萌發(fā)出新的猜想，這是高層次的。,應倡導高層次的質疑行為，歷史上物理學的重大發(fā)現(xiàn)都是由高層次的質疑行為引發(fā)的。,29,【題目】 有人描述了這樣一個情境： “早年，一名飛行員駕著飛機在空中水平勻速飛行，飛機座艙的上部是開放的，空中經(jīng)常出現(xiàn)地面射出的流彈，有一次，飛行員感覺臉上有一只蟲子在浮動，抓過來一看，竟是一顆步槍子彈！” 從物理原理上看，你認為這種情境可能發(fā)生嗎？請說出你的結論。并根據(jù)子彈和飛行員的相對運動關系論述你的結論。,30,核心素養(yǎng)：,科學思維（質疑創(chuàng)新）水平四 能對已有結論提出有依據(jù)的質疑，采用不同方式分析解決物理問題。 科學思維（證據(jù)意識）水平五 能考慮證據(jù)本身的科學性，恰當使用證據(jù)，從多個視角審視檢驗結論。,評分標準：,能從水平方向和豎直方向兩方面正確分析。論點和論據(jù)吻合。論據(jù)的物理原理正確。,31,回答舉例1（滿分） 不可能發(fā)生。 上述情境最有可能發(fā)生的條件是子彈和飛行員的水平速度相等，在水平方向上子彈和飛行員不會產(chǎn)生相對運動。 但即便如此，在豎直方向上，子彈相對飛行員是還在做豎直上拋運動。設子彈飛行到最高點時恰好接觸飛行員的臉，此后子彈相對飛行員做自由落體運動，設子彈觸臉下落 10 cm 被飛行員抓住，根據(jù)自由落體運動的位移公式，可列方程 0.1＝10×t2/2，解得 t＝0.14秒，要在這么短的時間內(nèi)完成動作，幾乎超出了人的反應時間的極限，這在飛行員在駕駛飛機時是不可能做到的。,32,回答舉例2（滿分） 可能發(fā)生。 水平方向: 若子彈和飛行員的水平速度相等，在水平方向上子彈和飛行員不會產(chǎn)生相對運動。 豎直方向: 子彈相對飛行員在做豎直上拋運動。設子彈在臉上浮動時還在繼續(xù)向上運動，其上升 30cm 后到達最高點再下落 30cm 到臉部，這段時間飛行員都有可能抓住子彈，可以計算子彈上升和下落 30cm 所經(jīng)歷的時間一共是 0.5s，飛行員完全可以在這 0.5s 時間內(nèi)做出反應，抓住子彈。,33,回答舉例3（滿分） 不可能發(fā)生。 當子彈飛行的水平速度跟飛機速度相等時似乎可以實現(xiàn)題中情境，但實際上是不可能的。因為子彈水平速度若跟飛機速度相等，則子彈相對飛機的作豎直上拋運動，也就是說，坐在飛機上的人觀察子彈的運動方向是豎直向上的，子彈要到達飛行員臉部，在路徑上需要穿越飛機的座艙，這是不可能的。,重視論證的道理（過程），不追求結果。,34,（三）科學探究,35,一、防止“假探究”和“放任自流”的兩種極端傾向，正確處理“指導”和“自主”的關系。,36,——評《“探究式教學法”是一種垃圾教學法理論》,二、以“素養(yǎng)”的視角觀察科學探究過程，避免觀察視角的狹窄化。,“ ……老師上課把本來五分鐘就能講通講透的內(nèi)容，變成讓學生去‘探究’，可能會化五天的時間，然后，更甚之，是采用‘小組探究’的辦法，全組‘探究’五個星期，結果差的學生什么都沒有‘探’出來，好的學生則浪費了大量寶貴的時間…… ”,37,三、創(chuàng)設科學探究的真實情境，在探究中提升學生的科學素養(yǎng)。,例：關于行星運動規(guī)律的探究。,●消除了對星體運動規(guī)律研究的神秘感,●經(jīng)歷了跟科學家一樣的研究過程，激發(fā)了探究興趣,●增強了關于天體運動觀察情境的空間概念,●培養(yǎng)了科學研究的嚴謹態(tài)度,●提升了利用物理圖像解決問題的能力,●理解了行星運動周期和軌道半徑之間定量關系的知識,其中知識目標只占了n分之1,38,（四）科學態(tài)度與責任,39,這里所說的“科學態(tài)度”，是廣義的，包括學習興趣、求真精神和團隊作風等，它涵蓋了原課程標準三維目標中“情感、態(tài)度與價值觀”的含義（原課程標準三維目標中的“態(tài)度”一詞是狹義的，不包括情感和價值觀）。,40,培養(yǎng)學習物理的興趣，增強對大自然的好奇心，是物理課程的重要目標。在物理教學中，一方面要善于激發(fā)學生學習物理的興趣，另一方面，還要注意讓學生保持這種興趣。,41,激發(fā)學生學習興趣的思路：,●設計有懸念的問題讓學生研究,●增添聯(lián)系自然、聯(lián)系生活的教學內(nèi)容,●創(chuàng)設生動活潑的研究情境和學習氛圍,●布置有趣的學習任務,●用所學的物理知識解釋“意外”現(xiàn)象,42,體驗自感 電動勢,,,43,●《兩根牙簽挑重擔》——2016科學晚會節(jié)目,,用于課堂教學的物理游戲,44,鏈,●《兩根牙簽挑重擔》——2016科學晚會節(jié)目,,用于課堂教學的物理游戲,45,保持學生學習興趣的思路：,●控制例題難度，讓學生能聽懂,●摒棄死記硬背，讓學生感受融會貫通,●控制習題難度，讓學生體驗成功的愉悅,●控制習題數(shù)量，讓學生做作業(yè)不覺得是負擔,●未必刻板預習，讓學生保持新鮮感,46,這里所說的“社會責任”，主要包括科學倫理和“STSE”兩部分內(nèi)容。,●高中物理核心素養(yǎng)中的科學倫理，是指在學習、研究和應用科學的過程中，應該考慮和遵守的規(guī)范準則，如實事求是，不弄虛作假，顧及他人利益，不對人類和自然帶來不利影響等。,47,●STSE主要包括科學技術與社會的相互關系、科學技術對自然環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的影響等。 獲得這些方面的認識是基本的要求。進一步的要求，是通過課堂學習、課后閱讀、信息交流、實踐活動、社會調(diào)查，把正確的認識提升為責任感。在熱愛自然，保護環(huán)境、節(jié)約資源、促進可持續(xù)發(fā)展方面，形成正確的觀念，付出具體的行動。,48,某家庭用一種節(jié)能電飯煲做飯平均每月需要電費12元，該電飯煲壽命為40個月，單價為728元；用同樣做飯功能的普通電飯煲平均每月電費18元，壽命是30個月，單價為363元。如果讓你選購，你選購哪種？為什么？,試題,節(jié)能電飯煲：728元購款平攤40個月，每月18.2元，連電費每月30.2元。 普通電飯煲：363元購款平攤30個月，每與12.1元，連電費每月30.1元。,三個層次。,解答要點,評價標準,兩種電飯煲平均每月開支差不多，考慮到節(jié)約能源、保護環(huán)境，應選購節(jié)能電飯煲。,49,為增強學生的社會責任感，物理課應盡可能讓學生走向社會，用自己所學的知識分析、解釋和解決社會實踐中的實際問題，讓學生體驗在分析解決實踐問題中成功的愉悅，增強勇于承擔社會責任的信心，為學生樹立社會責任感創(chuàng)造最基本的條件。,50,,,走向社會，創(chuàng)設真實情境進行課堂教學：火車轉彎問題,51,內(nèi)、外軌等高時，測量火車轉彎時的側壓力和線速度等,計算向心力并跟側壓力比較，說明由側壓力提供向心力,學生計算：如果避免產(chǎn)生側壓力，外軌需要墊高多少？,按計算結果來墊高外軌，用傳感器實驗檢驗側壓力的值,視頻：老師在鐵路彎道上現(xiàn)場調(diào)查。與技術員交流信息,,,,,52,53,內(nèi)、外軌等高時，測量火車轉彎時的側壓力和線速度等,計算向心力并跟側壓力比較，說明由側壓力提供向心力,學生計算：如果避免產(chǎn)生側壓力，外軌需要墊高多少？,按計算結果來墊高外軌，用傳感器實驗檢驗側壓力的值,視頻：老師在鐵路彎道上現(xiàn)場調(diào)查。與技術員交流信息,課堂練習：按現(xiàn)實中數(shù)據(jù)計算彎道外軌需要墊高的高度,視頻：技術員現(xiàn)場測量外軌墊高高度檢驗學生計算結果,課堂練習：如果火車速度大于或小于規(guī)定速度會如何？,視頻：技術員的回答跟學生在課堂上練習答案完全吻合,,,,,,,,,54,謝謝大家,55,