核心素养理念下的探究性教学——《共点力作用下物体的平衡》教学设计案例

陶昌宏

笔者作为北京市特级教师到西部进行支教活动，为当地的高一学生上了一节《共点力作用下物体的平衡》现场课。这节课的教学过程包括“创设情景—形成问题、学生活动—体验平衡、实际情景—建构模型、实验探究—平衡条件、理论解释—平衡条件、应用结论—解决问题、课堂小结—感悟方法”7个主要教学环节，是本刊上一期的文章《核心素养理念下物理教学设计的探索与实践》的实践案例。

设计思想

1.本节课是一节物理规律应用课。平衡状态、平衡条件是牛顿运动定律的基础性应用。

2.本节课采用讲授与探究性教学相结合的教学方式。

3.让学生用身边物品体验平衡、感受平衡是有条件的。

指导思想与理论依据

第一，恩格斯曾说：“在希腊人那里是天才的直觉的东西，在我们这里是严格科学的以实验为依据的研究结果，因而也就具有确定得多和明白得多的形式。”在恩格斯眼中，实验非常重要。以实验为依据的研究结果，能够得到确定的形式，而且一定是简洁的形式。

第二，恩格斯曾说：“相互作用是事物的真正的终极原因。只有从这个普遍的相互作用出发，我们才能了解现实的因果关系。为了了解单个的现象，我们就必须把它们从普遍的联系中抽出来，孤立地考察它们，而且在这里不断更替的运动就显现出来。一个为原因，另一个为结果。”这段内容启发我们，相互作用是普遍规律。尊重规律，才能掌握因果关系。解决某个具体问题，要确定好研究对象，将研究对象孤立出来，观察其变化，方可找到变化的原因。

第三，2017年版课程标准中提出科学探究的课程目标。其中的关键词“问题、证据、解释和交流”，对科学探究做了高度概括，指出了探究教学的目标，是我们教学的依据和行动指南。

第四，“物理教学的基本特征”教学理论模型，其核心内容为“物理教学要坚持以创设问题情景为切入点，以观察实验（事实）为基础，以培养学生思维能力为核心，以提升学生探究能力为重点的基本特征”，启发我们在物理教学中，要将其中的“情景、实验、思维、探究”关键词所表达的内容，进行有机联系和有效设计，提升学生的探究能力。

教学背景分析

1.主要教学内容分析

本节课学习“共点力作用下物体的平衡”。学生在初中学习了“静止和匀速直线运动状态下，同一直线上二力的合成和二力平衡”。这节课的教学内容将二力变为多个力，将二力平衡变为多个力的平衡，研究多个力作用下的平衡条件，对平衡条件进行科学、简洁的表述，对平衡条件进行理论解释，学会对一些生活现象、生产现象做出解释。

“共点力作用下物体的平衡”是牛顿运动定律的基础性应用，对形成关于力和运动的观点有潜移默化的作用。

2.学生基本情况

笔者上课之前对当地高一新生做了一些了解。根据多年课堂教学实践经验，对学生可能出现的情况做了如下预判和预设。

①学生经历近半个学期的物理课程的学习，对运动的描述、力及相互作用有一定的初步认识;对弹簧测力计的使用有了一些经验，但实验能力薄弱。

②学生整体对自然现象、生活现象关注的比较少，联系实际的意识和能力比较缺乏，动手实验能力有待提高。

③学生设计探究方案不熟练，进行实验探究时操作不规范、不熟练，完成探究时间较长。如果学生设计实验方案确有困难，可采取其他方式。

3.主要教學方式及主要探究内容

本节课主要采用讲授与探究性教学相结合的方式，组织学生进行分组实验，探究共点力作用下物体的平衡条件。

教学设计

1.教学目标设计

①建立共点力的概念，知道共点力作用下物体的平衡状态，掌握共点力作用下物体的平衡条件，运用平衡条件能够解释一些实际问题。

②通过具体的平衡现象，渗透物质及相互作用观念;通过具体的平衡现象，培养建构物理模型的意识和能力;通过体验物体的平衡，使学生觉得物理就在身边，物理有用、物理有趣、物理有意义;通过实验探究平衡条件，培养学生使用弹簧测力计进行测量、记录、画图分析等的能力，培养学生交流、合作的意识和能力;通过解决平衡现象中的实际问题，培养学生的科学推理能力。

③教学重点：获得共点力作用下物体的平衡条件。

④教学难点：实验探究平衡条件。

2.教学资源设计

主要器材： 弹簧测力计、刻度尺、钢环、细绳、拉杆箱等。利用上述器材探究共点力作用下物体的平衡条件。

3.教学过程设计

环节一：创设情景，形成问题。

上课开始，请一名男生将课前放在教室后面的行李箱拿到讲台前。从而引出问题，为什么人们都习惯性地手拉着行李箱，而不是推着行李箱，让学生尝试从物理学的角度进行解释。

教师演示平衡现象，如燕子的平衡、钢叉的平衡、体操运动员的平衡等。学生观察后，教师指出：平衡是万事的基础，自然界中的平衡现象随处可见，并请学生举出实例。

环节二：让学生在活动中体验平衡。

现场发给每名学生一支2B铅笔，请学生用一个指头使铅笔处于平衡状态。让学生体验二力平衡是有条件的。

环节三：观察实际情景，建构模型。

展示图片，让学生感受建构物理模型的过程，看到物理问题源于实际。教师组织学生对模型中的球体进行受力分析，认识共点力。启发学生达成共识——共点力作用下物体的平衡是有条件的。

环节四： 实验探究平衡条件。

请学生设计实验探究方案。学生在自主设计实验探究方案时，全班学生基本上没有明确的思路。在这种情况下，教师组织学生看教材，说明实验器材，并明确研究对象。学生分组进行实验探究，得出共点力作用下物体的平衡条件，即合力为零。

环节五：理论解释平衡条件。

教师组织学生对平衡条件进行理论解释。在教师的启发下，学生运用牛顿第二定律做了合理的解释。

环节六：应用结论解决问题。

从学生熟悉的生活情景开始。笔者呈现上课之前到超市拍下的一张拉着购物车的照片。学生们一看照片都笑了。

接下来展现建构物理模型的过程。

请学生解释为什么人们选择拉行李箱。

环节七：课堂小结，感悟方法。

组织学生完成如下小结内容——

请学生思考，这节课最大收获是什么？

教师指出：采用实验探究的方式得到共点力作用下物体的平衡条件，我们尊重实验结果。

教师指出：平衡条件不仅能够解决模型化的题目，还要学会解决实际问题。解决问题时的基本思路：确定研究对象—建构物理模型—进行受力分析—根据平衡条件列方程式。

4.板书设计

板书体现出本节课的主要内容和教学思路。

这节课的板书呈现为左右两部分。左侧为主要教学流程，右侧为例题的图。

左侧板书顺序书写以下几项内容：

第一项：体验平衡。

第二项：探究共点力作用下物体的平衡条件。

第三项：解决问题。

第四项：小结。

板书的第一、第三、第四项内容仅写标题即可。第二项板书不仅要让学生学会这节课的知识，还要让他们在潜移默化中了解探究的过程和方法，因此板书还要呈现重点词语“共点力”“平衡状态”“平衡条件”;要写出“实验结论：合力为零”;要写出“理论解释：牛顿第二定律”。

5.学习效果评价设计

课内评价：课上完成对手拉行李箱而不是手推行李箱的物理解释。

课外评价：请学生们思考并解决以下问题。

完成本节书中的练习与评价的内容。

课后反思

本节课基本完成预定的教学目标。课上得比较简洁，层次分明，体现了物理学大气、基础、普适、实用、亲切、简洁之美。做课堂小结时，三名学生分别表达了他们在本节课中的最大收获。

这节课中学生一直兴致勃勃，从行李箱导入引起了他们对平衡现象的兴趣，在体验平衡、探究平衡条件等教学环节中，学生情绪一直很饱满，说明学生对实际问题、动手实验等有兴趣。今后我将继续追求让学生觉得物理有用、物理有趣、物理有意义的教学境界。

学生设计实验方案的能力、动手实验的能力比预想的还要欠缺一些，这个环节用时多了，导致课堂小结比较匆忙。

本節课的板书设计得比较好，但对现场书写不太满意，仍需练习和改进;教学语言还比较亲切，但不够精练，重复的话显得多了。