核心素养下的物理教学设计
                             --以牛顿第一定律为例
一、一点感想
    暑假时，与几位往届毕业生相约。闲聊时，谈到物理这门科目的现状，同学们颇有些感慨。当我问及他们对物理还了解多少时，多数同学反映高考之后就不再接触物理的相关知识，高中所学的物理知识在脑海中也只剩模糊的印象。似乎这吗难学难啃的物理，通过三年努力学习的目的也仅仅是高考的一个分数而已。这引发了我对物理课堂教学的反思，中学物理课程的价值何在？遗忘本是自然界中一种不可抗拒的规律，在知识、信息爆炸的今天，忘记已成为常态。当知识被遗忘之后，在学生头脑中留下的痕迹才是教育价值的体现。
二、物理核心素养
    物理学科的核心素养包括：物理观念的形成、科学思维方式的提升、科学探究能力的培养和科学态度与责任的养成。而物理核心素养导向下的物理课堂教学，要求教师深刻认识物理课程促进学生能力发展的价值所在，关注学生物理核心素养的培养。因此在教学中，教师应将物理核心素养转化为课堂教学的内容标准，充分挖掘学生的创造力，尊重学生个性来引导学生学习。
    下面我以人教版《物理》必修一第四章《相互作用》的第一节《牛顿第一定律》为例，谈谈核心素养下的物理课堂教学设计。
三、教学设计
教学环节一：以破而立 再现历史
1、演示实验  激发兴趣
演示实验，利用相同的细线将两个质量相等的铁环悬挂在天花板上，再在重物下端系一根相同的细线，请同学们猜想，如果用力去拉下面的细线，哪根线会断呢？同学们做出自己的猜想并请一位同学上台演示。教师可通过拉绳的速度控制哪根绳子先断，如果快速的拉，下面的绳子先断，如果慢慢的拉，上面的绳子先断。引发学生认知冲突，引入新课。
2、联系生活 设置陷阱
教师展示马拉车、风吹树叶、脚踢球等生活中常见的现象，让学生讨论力和运动的关系，暴露学生思维上的误区。并介绍亚里士多德的观点。
3、对比实验，走出误区
运用对比实验，以问题的形式切入，让学生观察到表面越光滑，小车运动的越远。引导学生发现物体停下来的原因是因为受到了摩擦阻力的作用。
4、回顾历史 详解“理想”
教师演示实验：利用伽利略理想斜面演示仪，让小球沿一个斜面从静止滚下来，小球将滚上另一个斜面，如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度。减小第二个斜面的倾角，重新释放小球，小球任然能回到原来的高度，但要走过更长的路程。如果继续减小斜面的倾角小球会做怎样的运动呢？如果斜面倾角变为零，小球还能回到原来的高度吗？小球在水平轨道上做什么运动呢？
科学推理：当成为水平面时，小球将要沿着水平面以恒定的速度匀速直线运动下去 ，即物体的运动状态不再改变。
得出结论：
1、伽利略正是在摩擦力无法消除的前提下，大胆利用了理想实验的方法，才得出了正确的结论。理想实验就是利用抽象思维进行逻辑推理，它是研究物理学的重要方法。
2、力不是维持物体速度的原因，力是改变物体速度的原因，即是改变运动状态的原因。
同时提出伽利略的观点：在水平面上的物体之所以停下来，是因为受到摩擦力的缘故。如果没有摩擦，物体将永远运动下去。并介绍伽利略理想对物理学的深远意义。
5、联系生活 加深理解
  虽然摩擦力不可能消除，但是在生活中有没有力不是维持物体运动的原因的佐证呢？学生思考讨论后举例。教师可以冰壶运动举例说明。
6、小结历史
简要的补充笛卡尔和他的观点并导出牛顿第一定律，小结整段历史。
环节二：咬文嚼字 剖析定律
了解牛顿第一定律的表述，强调伽利略理想斜面实验为牛顿第一定律提供了实验依据，分析重点词句，由浅入深解读该定律的意义。
英国物理学家牛顿总结前人的研究成果，概括出一条重要的物理学定律，这也是整个经典物理动力学的基石——牛顿第一定律。
1．牛顿第一定律的表述：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。
2．牛顿在伽利略等人研究的基础上得出牛顿第一定律，伽利略理想斜面实验为牛顿第一定律提供了实验依据。
3．牛顿第一定律的意义（分析重点字词句，由浅入深解读该定律）
    （1）物体在不受外力作用时的运动状态是匀速直线运动或静止。
（2）指出了物体的运动并不需要力来维持，力是改变物体速度的原因。
（3）一切物体都有惯性。
环节三：分析总结 突破难点
惯性的理解：
1、概念：物体的这种保持原来匀速直线运动状态或静止的性质叫做惯性。（所以牛顿第一定律又叫惯性定律）
2、合作探究 深化概念：
学生小组合作探究，利用准备好实验器材（木块、小车、纸杯、乒乓球、松动的铁锤、放有一个羽毛球的羽毛球筒等）自行设计一个小实验，也可以列举生活中的其他实例，说明物体惯性的存在。归纳总结出“惯性是一切物体的本质属性”从而加深了对于惯性概念的理解。
3、双向探究 突破难点：
由“快速抽打的乒乓球”和“稳如泰山的相扑选手”两张图片引发学生思考“不同物体保持运动状态的能力有大小区别,那么是什么因素来决定呢？”
由学生提出影响惯性大小可能的因素：质量、速度、重力、光滑等因素。
理论探究：教师引导，理性思维定性研究分析：
关于速度，引导逆向思辨:①可否认为我现在速度为零，惯性为零？
②可否认为我乘坐动车组飞奔着惯性增加？可否认为我对面乘客惯性为零？
统一认识：惯性既然是物体本身的属性就应该与外界条件、外界作用是否有、大小、速度大小没有关系。
得出结论：质量是物体惯性大小的量度
环节四：学以致用 深化主题
1、演示展示：展示满载货物的大货车急刹发生车祸的视频。
2、演示实验：在匀速行驶的动车上竖直起跳，人会落在哪个位置？利用匀速行驶的小车模拟匀速运动的动车，利用弹射装置将小球竖直弹起模拟竖直跳起的人，观察小球能否回到发射口。并利用手机慢镜头拍摄小球的运动过程，然后将视频通过同屏器投放在屏幕中。通过慢镜头可以更清晰的观察到小车的运动轨迹以及落点。
介绍惯性在当今生活和科学中的运用与防治，例如“投弹”“火箭发射”等等，深化主题。
3、首位呼应：请学生根据所学知识，解释课堂一开始所做演示实验的原因。
环节五：小结巩固，课堂训练
1、课堂小结
本节课的重点是伽利略的理想实验法及牛顿第一定律的理解。不受外力的物体是不存在的，不受外力与受了外力但合外力等于零是等价的。
难点是惯性的理解，惯性是物体的固有属性，只与质量有关。再次强调本节课的重难点，并通过练习体来巩固认识
2、练习巩固
四、基于核心素养的教学设计评价
1、本教学设计以物理学史为主线，经历提出问题→回顾历史→重演历史（呈现观点、形成冲突、实验探究、分析论证）→建立规律→规律运用。教材中物理概念和规律的发现已经被浓缩了，隐去曲折复杂的思维过程，呈现给学生的是经过科学整理加工过的严密的抽象精练的若干条言语。以历史为依据，通过讲解使学生了解科学家发现物理规律的思维过程和研究方法，经历科学探究的过程，激发学生学习科学知识的热情，促使学生领悟科学的思维和科学的研究方法的重要性，培养学生敢于质疑，大胆创新的科学态度。在教学过程中教师应指出亚里士多德观点的合理性和伟大性，使学生深刻体会到新理论建立的困难性以及实验在物理学中的地位和作用。
2、教学过程中合理利用实验进行教学，包括演示实验、对比实验、理想化斜面实验、学生分组实验等。演示实验具有形象、有趣的特点，不仅能激发学生学习的兴趣，还能培养学生善于观察和总结的能力，为学生得出物理规律营造出真实生动的物理情境。对比实验可以帮助学生直观、形象地观察物理现象及其变化规律。实验中教师应创设情境，让学生观察和分析后能有所发现、有所联想，培养学生发现和提出问题的能力。理想化斜面实验，让学生经历猜想与假说，基于实验和逻辑推理，体会逻辑的力量和实验的魅力。学生分组实验，让学生根据所学知识，自己动手、动脑，在实验中观察现象，主动探索，然后得出物理规律，培养学生善于交流合作的能力。实验完成后，教师应请小组代表进行演示和发言，加深小组间的经验交流。
3、教学过程中灵活运用生活实例。以生活中常见的事物和现象为例，可以激发并保持学生学习的兴趣，通过探索物理现象，揭示隐藏其中的物理规律，并将其应用于生活实际。以如何取出羽毛球桶中的羽毛球为例，学生会利用到各种方法。可以球桶一端甩，可以拿着球桶在桌面上敲击，可以一手拿着球桶用另一只手轻拍球桶上端。教师应积极引导学生通过观察分析其中的原理，加深对物理规律的理解。以此来培养学生良好的思维习惯和初步的科学实践能力。
4、合理利用新技术新方法提高物理课堂的教学效果。在环节四中的演示实验，由于小球在空中运动时间较短，不利于学生观察。实验时，可以先利用手机慢动作拍摄视频，再将视频通过同屏器传递到大屏幕中。这样同学们就可以清晰的看到小球在空中运动的慢动作回放，便于学生观察小球的运动轨迹和落点，增强了演示实验的效果。利用手机和同屏器还可以实现演示实验特写镜头展示和学生动态的实时呈现，提高物理课堂的教学效果和效率。