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我的教育追求为提高每位学生的科学素养服务山东聊城第一中学 郝书香我是来自聊城一中的郝书香老师，二十几年来我一直在高中任教物理，这些年来，我不断的反思学习、积累整理、梳理提升，不断完善我的教育追求，今天我就“为提高每位学生的科学素养服务”和大家分享。为什么提出“为提高每位学生的科学素养服务”呢？首先从教育规律谈起，教育的本质是“以影响学生的身心发展为直接目标的社会活动。”这里面有一个关键词是：身心发展，因此，“不仅让每位学生的身体健康，更要让每位学生的心理健康，精神愉悦，心灵阳光，心态积极，素养深厚”是符合教育规律的。其次，物理新课程标准明确提出：高中物理旨在进一步提升学生的科学素养。再次，教育是为学生服务的。因此，我提出了“为提高每位学生的科学素养服务”教育理念，为实现教育追求，我谈谈我的想法：理念篇我逐步丰盈我的课程观念，作为高中物理，我是这样实践的：“以实验为基础开发创新课程资源、以信息技术为手段优化整合课程资源、以知识结构为整体重组课程资源” 。物理学是一门以实验为基础的自然学科，除课本要求的演示实验、分组实验必做之外，我们倡导用日常器具创作小实验，把孩子的游戏实验引入课堂，开发气垫导轨实验解决疑难问题，用DIS进行定量研究等。在信息技术飞速发展的现代社会，我们应优化整合生活、社会、科技、技术、物理学史、物理前沿知识等丰富课程资源。有效教学的本质我认为应该是：让学生具有整体思维，具有知识结构、过程结构和方法结构，具有学会学习的迁移能力。因此，根据具体内容采用“条状、块状、条块融合”等策略重组课程资源是培养孩子具有整体思维的好办法。我们只要有了整体的课程观念，我们的教学观念才是朴实无华的。我提出了“139物理优质课堂”内涵：一个宗旨：为提高每一个学生的科学素养服务。三个维度：以观察自然（实验）为基础、以思维有序为过程、以形成思想态度为灵魂。九个视角：三位目标融合性、“教”“学”关系平等性、“教”“学”方式适切性、教学内容整合性、思维形成有序性、教学评价多元性、教学语言粘住性、教学手段创新性、教学板书优美性。只要我们尊重教育规律、建构课程，我们的学生就一定会成为“有思想、习惯好、能力强、素养高”的合格公民，这也是我的学生观念。有思想：祖国的未来、民族的强盛需要有思想的合格公民，因此，鼓励孩子有个性、有真挚灼见、有情感，敢于坚持真理、敢于批判、敢于质疑，有创新精神和实践意识。习惯好：针对中学生的不良习惯和中学生特点，我提出了四大基础习惯，其核心词是：“目标、执行、自律、协作”，目标是习惯之首，引导学生要制定近期目标、三年目标、人生目标，成功是目标铺就出来的。主动执行力是整个习惯培养的核心，学生的外在行为习惯根本上是由内在的思维习惯所决定的，培养并练就积极地、主动地、创造性地做事学习思维习惯，养成积极的心态，才能成就积极的人生。自律自主是核心习惯养成的显性表现，是对一个人品格的考验，是一种极高的为人境界。“同心山成玉、协力土成金”，彼此协作是生存的根本，我们应引导学生“在竞争中学会合作，助人者助己，感恩多福，礼仪是一种才干。”能力强：新课程明确提出：提倡自主学习，自主能力是所用能力的基础，因此，我通过“一日行为内化表、合作学习评价表”尽快提升学生的自理能力、自学能力。素养高：我们既要为孩子的目前阶段负责，更要为孩子的一生幸福负责，因此我们应该非常重视孩子的积淀：那就是把知识都全部忘掉以后的东西。我们不要只关注分数高更要关注孩子有内在的涵养，善于捕捉分数背后的东西，那就是学生的素养。路漫漫其修远兮、吾将上下而求索，我的学习观念是：教学境界不断追求卓越， 学术素养不停修炼提升， 教育价值拥有生命情怀。实践篇 根据上述教育理念在教学实践中我不断地尝试、摸索、研究现把一些典型案例总结如下：案例一：新授课力的分解片段力的分解这节课的重点和难点是：一是让学生理解力的分解原则，按力的实际作用分解；二是掌握力的分解一般方法。因此，上课前想办法整合实验、生活、多版本教材资源，提供给学生丰富的课程资源，课堂上让学生沿着科学探究思路：“提出问题、学生猜想、设计实验、进行演示实验与观察现象、分析与论证、评估、交流与合作”自主学习探究、总结规律，在此基础上教师给予必要的点拨提升，引导学生具有整体的思维结构：知识结构、过程结构、方法结构；在学生掌握力的分解规律的基础上，让学生进一步掌握物理规律的认知过程，即具有学会学习的迁移能力。这样既激发了学生的兴趣又让学生学会了学习，在学习的过程中以知识为载体提升了学生的科学素养。资源如下：活动1：多媒体显示生活现象图片：大力士曾创造出用牙齿拉动载重汽车的记录、拖拉机拉耙在泥土中前进，怎样确定大力士牙齿的拉力和拖拉机拉耙的力的分力方向呢？上述生活现象可简化成物理模型1来分析。物理模型1：如图1，置于水平面上的物块受到斜向上的力F的作用，请同学们分析力F有什么样的作用效果？教师引导学生按以下科学探究思路学习：提出问题：力F有什么样的作用效果？学生猜想：力F产生了水平向前与向上的作用效果。设计实验：一个台称、一个木块（木块前面栓一根细绳）。进行演示实验与观察现象：在一台秤上放一木块，静止时显示一定的值，用一斜向上的拉力使重物在台秤上运动，观察台秤读数如何变化？同学们发现台秤读数变小了，木块向前运动。分析与论证：生生、师生对话得出，台秤读数变小了，木块向前运动说明力F产生了水平向前与向上的作用效果。评估：学生猜想是符合实际的。交流与合作：按力的效果分解力的基本步骤是什么呢？生生、师生对话得出，1、确定被分解的力2、分析出力的作用效果3、过作用点作出两分力的作用线4、由平行四边形定则确定分力的大小解析过程如下：力F产生两个效果，使木块前进时，同时把木块上提，这两个作用效果相当于两个力产生，水平力F1使木块前进，竖直向上的力F2使木块上提，如图2，F的作用效果可用两个力代替，F1、 F2就叫做F的分力。分解是合成的逆运算，力的分解遵守平行四边形定则，所以F1、F2和F满足平行四边形定则。若已知F和 F1与水平方向的夹角300， F1、 F2的大小分别为多少？由直角三角形知识不难得出F1、 F2 的大小。解释生活现象：由以上分析根据分解力的基本步骤求大力士牙齿的拉力和拖拉机拉耙的力的分力方向和大小迎刃而解。活动2：多媒体显示生活现象图片：为什么公园滑梯倾角大而大桥要修很长的引桥来减小倾角？上述生活现象可简化成物理模型2来分析。物理模型2：如图3，置于斜面上的物体受到的重力按力的效果如何分解呢？教师引导学生按以下科学探究思路学习：提出问题：力G有什么样的作用效果？学生猜想：力G产生了沿斜面向下与垂直斜面向下的作用效果。设计实验：薄木板（边沿标一条红线），木块。进行演示实验与观察现象：用薄木板做斜面，将木块放在斜面上，同学们观察木块如何运动？观察薄木板是否被压弯？同学们看到将木块放到斜面上后，斜面被压弯，同时木块沿斜面下滑。分析与论证：生生、师生对话得出，斜面被压弯，同时木块沿斜面下滑说明力G产生了沿斜面向下与垂直斜面向下的作用效果。评估：学生猜想是符合实际的。交流与合作：按分解力的基本步骤求解分力的大小让学生独立完成，小组讨论后选代表展示解析过程。解析过程如下：力G产生两个效果：使木块沿斜面下滑时，同时产生了压斜面的力，这两个作用效果相当于两个力产生，下滑力G1使木块沿斜面下滑，垂直斜面向下的力G2把斜面压弯。如图4，G的作用效果可用两个力代替，G1、G2就叫做G的分力。设G20N，300作图并计算G1，G2？分解是合成的逆运算，力的分解遵守平行四边形定则，所以G1、G2和G满足平行四边形定则。由直角三角形知识不难得出G1、G2 的大小。解释生活现象：1、 由以上分析不难得出，公园滑梯倾角大，小孩所受重力的分力G1大，产生的下滑力大，小孩容易滑下来。2、 大桥要修很长的引桥来减小倾角，车辆所受重力的分力G1小，上桥时，阻碍车辆前进的力小，下桥时，使车辆运动加快的力小，为了行车方便安全。 活动3：多媒体显示生活现象图片：有许多的路灯的支架是一个这样的三角形，在这个三角形末端的路灯有竖直向下的重力，这个路灯的重力产生的分力效果是什么样的呢？塔式起重机吊着货物时，钢索与悬臂的作用效果是什么样的呢？上述生活现象可简化成物理模型3来分析。物理模型3：如图5所示，绳子OA一端O系于杆的一端，另一端A固定在墙上，轻杆OB水平，B端与墙由绞链连接，同学们分析重物对杆的拉力产生的效果沿什么方向呢？教师引导学生按以下科学探究思路学习：提出问题：力F有什么样的作用效果？学生猜想：力F的作用效果一个是沿绳子OA向上或向下，令一个是沿轻杆OB向里或向外。学生对这一问题感性认识较低，猜想难度较大。设计实验：用一手卡在腰上，手臂的形状做成和这个三角形差不多。自制力的分解演示器（一只油笔或铅笔、一段细绳、一只钩码）进行探究实验：1、让学生用一只手卡在腰上，手臂的形状做成和这个三角形差不多，用力在肘部向下压，上臂，下臂会有什么样的感觉呢？让学生都站起来试一试，一个同学用手卡在腰上，另一个同学用手在肘部用力向下压，有了感觉后，两个同学在互相换一换。2、让学生边制作小器材边体验上述实验效果，以手掌代替墙壁，将绳子的A端用绳扣套在右手中指上，另一端系上一个钩码，用一只铅笔的尾部顶在细线上的某一点，使铅笔保持水平，绳子的下端竖直向下，铅笔的尖端置于右手掌心，让学生感觉钩码竖直向下拉细线的力产生了哪两个作用效果？分析与论证：生生、师生对话得出，上臂有沿臂斜向下被拉的感觉，腰部有被压的感觉。中指有沿绳斜向下被拉的感觉，手心有被压的感觉。学生有了亲身体验后不难得出，重物对杆的拉力产生的作用效果一个是拉紧绳子OA，沿着AO的方向，一个是将杆向着墙壁压，沿OB的方向。 评估：澄清学生错误的猜想，肯定学生正确的猜想。交流与合作：按分解力的基本步骤求解分力的大小让学生独立完成，小组讨论后选代表展示解析过程。解析过程如下：力F产生两个效果：一个是拉紧绳子OA，沿着AO的方向，一个是将杆向着墙壁压，沿OB的方向。 这两个作用效果相当于两个力产生，F1的作用是拉紧绳子OA，沿着AO的方向，F2的作用是将杆向着墙壁压，沿OB的方向。F1、F 2的作用效果可用两个力代替，F1、F2就叫做F的分力。分解是合成的逆运算，力的分解遵守平行四边形定则，所以F1、F2和F满足平行四边形定则。若已知重物的重量为G，AOB45,由直角三角形知识不难得出F1、F2 的大小。如图6：解释生活现象：由以上分析不难得出，广告牌的支架设计成这样的三角形，塔式起重机吊着货物时，把重物或货物竖直向下的力分解成沿钢索斜向下和沿悬臂向里的分力，减轻了重物或货物产生的竖直向下的负担。活动4：多媒体显示生活现象图片：为什么使用斧子很容易将木块向两边劈开？桥梁建筑时为什么设计成结构精美的拱桥？上述生活现象可简化成物理模型4来分析。物理模型4：如图7，在一根长度已知的细线中央悬挂一件重力已知的重物，然后沿着直尺将双手慢慢分开，观察分开到什么距离时细线断了，这样就可以计算出细线能承受的最大拉力。教师引导学生按以下科学探究思路学习：提出问题：重物对细线产生的竖直向下的力F有什么样的作用效果？学生猜想：力F产生了沿细线斜向上或斜向下作用效果，学生感性认识较模糊。设计实验：一根50细线、一个重物；两只弹簧秤、一个重物进行探究实验：1、把重物挂在一根50细线中间，细线的两端在同一位置，沿水平方向逐渐增大两端之间的距离，两手受力情况有什么感觉？2、把重物挂在两只测力计中间，两个测力计同时拉一重物，测力计的两端在同一位置，沿水平方向逐渐增大两端之间的距离，测力计的示数如何变化？分析与论证：生生、师生对话得出，两手受力情况逐渐增大，测力计的示数逐渐增大，力F产生了沿细线斜向下作用效果。评估：澄清学生错误的猜想，肯定学生正确的猜想。交流与合作：按分解力的基本步骤求解分力的大小让学生独立完成，小组讨论后选代表展示解析过程。解析过程如下：力F产生了两个沿细线斜向下的作用效果。如图8，F的作用效果可用两个力代替，F1、 F2就叫做F的分力。分解是合成的逆运算，力的分解遵守平行四边形定则，所以F1、F2和F满足平行四边形定则。若已知重物的重力为G，尺子与细线的夹角300， F1、 F2的大小分别为多少？由菱形知识不难得出F1、 F2 的大小，由图可见，分力比合力的得多。解释生活现象：1、 斧子的横截面就像是两个背靠背黏合在一起的斜面，斧子这种独特的形状能够将一个较小的力分解成两个较大的力，所以，使用斧子很容易将木块向两边劈开。2、 桥梁建筑时设计成结构精美的拱桥，巧妙地将垂直向下的压力，转化为两个斜向下的分力，大大提高了桥梁的承载能力。3、当两个同学拉绳子时，中间同学的拉力产生了两个效果：沿绳子方向拉两个同学，由以上分析可知，分力比合力大得多，这就是一个人拉动两个人，女生获胜的原因。案例二：研究课万有引力与航天本章知识难度不大，具体应用不复杂，但人类对行星运动规律的认识、牛顿发现万有引力定律的过程、万有引力定律的成就、航天事业发展等都需要学生了解认识，我们不仅让学生掌握知识与技能，而且让学生经历科学家探究过程体验科学探究思路和方法，领略科学思想，具有科学态度、精神，敢于坚持真理、不畏强势、不惜生命。因此，本章针对上述内容形成三个课题让学生分组研究，每小组通过上网查找资料、下载视频、图片，讨论、总结、形成研究报告，在班内进行回报交流，这样学生学习的积极性明显增加，学习物理的兴趣明显提高，自主、合作、研究、实践、创新能力得到了锻炼，实现了三维目标，提升了学生的科学素养。教学过程如下：引入课题：播放屈原天问诗歌朗诵视频第一篇章：人类对行星运动规律的认识1、地心说和日心说 播放视频让学生简述地心说、日心说的基本观点；结合日心说战胜地心说的过程谈自己的感想？2、开普勒行星运动三定律建立过程 发现问题：若行星绕太阳做匀速圆周运动，计算结果与丹麦天文学家第谷的观测数据至少有8的角度误差。 提出猜想：开普勒对第谷的观察数据深信无疑，应该是行星绕太阳做匀速圆周运动的模型有问题？ 进行论证：开普勒经过多年数学计算，终于发现行星绕太阳运动的轨道是椭圆。 得出结论：开普勒行星运动三定律3、实战演练(1）关于开普勒对于行星运动规律的认识，下列说法正确的是( )A、所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆B、所有行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同C、式中的K值，对于所有行星（或卫星）都相等D、式中的K值，只与中心天体有关，与绕中心天体旋转的行星（或卫星）无关 （ 2）关于行星的运动，以下说法正确的是（ ）A、行星轨道的半长轴越长，自转周期就越大B、行星轨道的半长轴越长，公转周期就越大C、水星的半长轴最短，公转周期最大D、冥王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最长4、通过第一篇章的学习，你认为研究天文学物理常用的方法有哪些？你领悟到的物理思想是什么？ 第二篇章、牛顿发现万有引力定律的过程1、太阳与行星间的引力： 提出问题： 行星为什么会绕太阳这样运动呢？ 猜想假设：牛顿认为，行星绕太阳做匀速圆周运动所需向心力就是由太阳对行星的引力提供的。 理论推理：牛顿第二定律、线速度公式、开普勒第三定律、牛顿第三定律得出结论：2、万有引力定律的建立过程提出问题：树上的苹果为什么落回地面而不是飞上天上呢?猜想假设：太阳与行星间的引力和地球上物体受到的重力有什么联系？和地球与月球的引力有什么关系？是否是同一种力？月-地检验：理论推理得出结论：太阳与行星间引力、地月间引力、地球与地面物体间力是同一种力.牛顿更大胆推测：一切物体间都存在这样的引力万有引力定律：普遍性、相互性、独立性、适用性 实验验证:卡文迪许利用扭秤实验经多次实验，精确得出引力常量值。3、实战演练（1）下列说法正确的有（） A物体落到地面上，说明地球对物体有引力，物体对地球没有引力B万有引力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的C地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮，受到的都是地球的万有引力D 中的G是一个比例常数，是没有单位的。（2）关于万有引力的说法，正确的是（）A.万有引力只是宇宙中各天体之间的作用力B.万有引力是宇宙中具有质量的物体间普遍存在的相互作用力C.地球上的物体以及地球附近的物体除受到地球对它们的万有引力外还受到地球的重力作用D.太阳对地球的万有引力会大于地球对太阳的万有引力4、通过第二篇章的学习，你认为研究天文学物理常用的方法还有哪些？你领悟到的物理思想还有什么？第三篇章、万有引力定律的成就和航天事业的发展1、结合第三篇章材料请同学们畅所欲言万有引力定律取得的成就和对航天事业的发展的认识？在学生回答的基础上播放黑洞撕裂恒星过程和嫦娥奔月变轨视频，并展示神舟系列图片，中华民族终于实现了千年飞月梦想，并成功发射了神舟系列，逐步建立了空间实验室，这标志着我国综合国力、科技实力、国防实力的提升，极大鼓舞了全国各族人民的爱国热情和工作热情，增强了民族团结和凝聚力，为世界和平和发展做出更多的贡献。2、 实战演练（1）地球与物体间的万有引力可以认为在数值上等于物体的重力，已知地球半径为6400km，那么在离地面6400km的高空，物体的重力与它在地面上的重力之比为多少？(2)火星的质量是地球质量的1/10，火星半径是地球半径的 1/2 ，地球的第一宇宙速度是7.9km/s，则火星的第一宇宙速度为多少？3、通过第三篇章的学习，万有引力定律的应用方法规律有那些？通过本章的学习，你有哪些收获？一、人类对行星运动规律的认识1、地心说和日心说 2、开普勒行星运动三定律建立过程 3、开普勒定律内容二、牛顿发现万有引力定律的过程1、太阳与行星间的引力 2、万有引力定律的建立过程 3、万有引力定律的内容三、万有引力定律的综合应用针对练习1、利用下列数据，可以计算出地球的质量的是（ ）A.已知地球的半径及和地面的重力加速度gB.已知卫星绕地球匀速圆周运动的半径r和周期TC.已知卫星绕地球做匀速圆周运动的半径r和线速度D.已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度和周期T2、同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星，则下面说法中正确的是 ( )A.它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的数值B.它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的 C.它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的数值D.它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的3、宇宙飞船要与轨道空间站对接，飞船为了追上轨道空间站( )A只能从较低轨道上加速B只能从较高轨道上加速C只能从同空间站同一高度轨道上加速D无论在什么轨道上，只要加速都行评选课堂教学优秀小组伟大的诗人屈原产生的疑问，通过今天的学习得到了正确的认识，物理学家预言物理学的未来还有这25个问题没有解决，我期待大家勤奋学习、努力奋斗为物理学的未来添砖加瓦，未来诺贝尔奖金获得者有在座的各位！物理学的未来(1).宇宙起源 (2).暗物质的本质(3).暗能量的本质。(4).恒星、行星的形成(5).广义相对论(6).量子力学 (7).标准模型(8).超对称 (9).量子色动力学(QCD)(10).弦论 (11).时空的观念 (12).物理理论是否与环境相关 (13).新物态(14).复杂性(15).量子计算机(16).物理学的应用(17).理论生物学(18).基因组学(19).意识的研究 (20).计算物理学 (21).物理学的分化(22).还原论 (23).“理论”应该扮演何种角色 (24).物理学未来发展中潜在的危险 (25).物理学是否仍将是最重要的科学？案例三：课外实践活动课从吹不落的乒乓球到香蕉球原理学生通过对小实验的探究，清楚了伯努利定理的真正含义，对理解“香蕉球、弧圈球、高尔夫球、飘球”原理迎刃而解。取一个漏斗，把一个乒乓球放在下面，用力吹，结果发现乒乓球不会落下来，为什么呢？请大家继续做以下实验：实验一：冲不走的乒乓球实验材料：大盆子、自来水、乒乓球实验步骤：拿一个大盆子，放在自来水龙头底下，打开水龙头，先放半盆水，然后取一个乒乓球放在水流落点处。实验现象：乒乓球被牢牢“禁闭”在水流里，好像被吸住了，无论你把水开得多大，都不会把它“赶出来”。实验原理：根据伯努利定理，贴近乒乓球的水流速度大，压强小；外层的水流速度小，压强大，而且四周的压力基本相等，所以它只能在水里不断翻滚，却永远无法逃脱。实验二：浮在空中的乒乓球实验材料：乒乓球、带有安全插头的吹风机实验步骤：（1） 小心的将吹风机的安全插头插进电源插座，选择吹风机的冷风档，千万不要选择热风和暖风。（2） 打开吹风机，使气流直接向上吹，此时，轻轻地把一个乒乓球放在这股气流上，注意观察。实验现象：乒乓球浮在吹风机快速喷出的气流上。实验原理：由伯努利定理可知，吹风机快速吹出的气流产生一个低气压区域，由于周围空气的压力比较大，因此它们从各个方向积压过来。这个向里的压力足够可以把乒乓球束缚在气流内。实验三：跳进跳出的乒乓球实验材料：一个乒乓球、两只干燥的玻璃杯、一个长方形物块实验步骤：（1）拿一个长方形物块放在桌上，将两只干燥的玻璃杯斜搁在物块两边，相距不能太大。（2） 在一只玻璃杯里放一个乒乓球，并用嘴往这两只玻璃杯的中间用力吹气（可用吹风机）。实验现象：用力吹一下，乒乓球就会从原来的玻璃杯里跳到另一只杯里；再吹一下，乒乓球又跳回原来的玻璃杯里；不断用力吹，乒乓球就会在两只玻璃杯里不断地跳进跳出。实验原理：根据伯努利定理，当用嘴往两只玻璃杯中间吹气时，两杯间的空气就流动了。由于空气流动的越快的地方，压力就越小，因此两杯间的空气压力便减小，乒乓球就从杯底向压力小的地方跳去，由于另一只玻璃杯也是斜搁着的，跳出来的乒乓球就自然落进了另一只玻璃杯里。 吹不落的乒乓球的原理与上述实验原理一样，乒乓球上面流速大，压强小，乒乓球下面流速小，压强大，因此，用力吹漏斗下面的乒乓球，乒乓球不会落下来。由此解释“香蕉球”之谜等迎刃而解。“香蕉球”之谜 “香蕉球”为什么会在飞行中拐弯？先从流体的粘滞性说起。当我们把手伸进水中再拿出来，手的表面会粘上一层水。同样，球的表面也会附着一层薄薄的空气 ，当“香蕉球”一边飞行一边自转时，会带动表面的空气一起旋转，其中一侧转动的线速度和球的前进速度相加，使得迎面气流受到较大阻力；另