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【摘 要】随着时代的发展，教学理念相应地发生了改变，在高中物理教学中融入现代技术，利用大数据开展教学，可以提高学生的核心素养。笔者根据牛顿运动定律，在网络中收集多种教学信息，开发教学资源，并在“牛顿第一定律”“牛顿第二定律”与实验教学中加以运用，通过理论与实践教学，使学生的科学思维、物理观念、实验探究与科学态度与责任素养快速提升，进而增强学生的学习能力。
【关键词】大数据背景;核心素养;高中物理;牛顿运动定律
【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】1671-8437（2020）28-0095-02
牛顿运动定律是高中物理中的经典内容，而融入大数据开展相关教学，对学生核心素养的提升有很大的帮助。教师应开展德育教育，更好地落实物理学科的育人价值。基于核心素养的培养提升学生的综合能力与品格，将理论知识转变为实践应用，细化学科知识，并内化为课程目标，实现大数据背景下的高效教学，为教师的教与学生的学指明方向。
1 大数据背景下培养学生核心素养的教学资源开发
基于网络技术和大数据的快速发展，在网络中寻找教学资源在课堂中应用，有利于实现信息技术与教学的融合。教师使用多媒体或者教学软件，将网络中的教学资源变为多媒体课件与演示文稿，直观地展示给学生;或者使用交互式白板展示动画或者图表的动态变化过程。大数据的普及，极大地丰富了媒体资源，为学生的互相交流、自主探究等活动提供了基础。虽然PPT是课堂中的常规演示文稿，教师使用时间较长，应用比较娴熟，但是使用时还是难免出现一些问题，如课件制作时间长、动画运用不合理、习题与知识点需手动输入、与学生互动性差等[1]。大数据背景下教学软件的运用，能很好地解决这些问题。通过教学软件，教师可以在网络中查找资源，加上教学平台中的检索、下载、使用等功能，连接计算机或者移动手机客户端，实现人机互动，深度挖掘网络资源。针对“牛顿第一定律”，“教育101”教学软件一共提供了3个经典课件与教案，还有32个学科工具与89个基础练习题与12个PPT主题。教师可以结合班级情况与教学目标，挑选需要的部分，并在课堂中呈现，进而构建高效课堂。此教学资源使用的优势主要有4个。第一，从教学平台直接导入网络中的优质课件，有利于学生利用其开展学习。第二，网络中有很多经典问题，类型丰富，能促使学生的练习效果更明显。第三，在学习平台中可完成互动交流，帮助学生更快地解答问题，互动性更强。第四，利用该教学平台可以使教学不受空间束缚，时间也更加充裕。
2 大数据背景下基于核心素养的“牛顿第一定律”的教学研究
“牛顿第一定律”是“牛顿运动定律”的第一节课。而在大数据背景下结合核心素养培养，使用情境、示范等策略，根据布鲁纳认知理论中的发展学习理论，让学生自己发现问题，培养物理观念、科学思维、实验探究精神，以及科学态度与责任感，将牛顿第一定律的知识点一层层展示出来，有利于让学生以严谨的科学态度学习[2]。
正式上课之前，教师可以在网络中找寻亚里士多德关于力的结论视频或者文字，为学生呈现，并得到结论：若没有外界的力，物体原来的运动状态就会发生改变。提问“力是保证物体运动的原因，对吗？”，将物理史融入课堂，引发学生论证的兴趣，使其在积极思考中获得探究能力的提升。对于此问题，有的学生说这是对的，有的学生提出反驳：“这么说是不对的，如推动玩具车后，没有力施加在上面了，小车还会继续向前走，所以说即使没有施加力，物体还是会维持原来的运动状态。”经过积极讨论，课堂氛围变得更好，学生在相互交流中扩展了思维，加强了运动与力的观念，锻炼了科学思维。教师总结并追问：“既然亚里士多德的观念是不对的，那你能用身边的工具证明吗？”提前为学生准备棉布、木板、砂纸玩具车等，让学生在教师的引导下自主设计实验过程并操作，在整个探究过程中，锻炼动手与创新能力，并提升科学态度与责任感。经过实验后，学生总结：“力不一定能保证物体运动，促使其停止的原因是摩擦力。”教师提问：“木板、砂纸与棉布的粗糙度如何？如何让小车的运动初始速度相同？如何缩短玩具车的滑动距离？”学生实验总结：“可从相同高度与坡度的位置释放玩具车。三种物品中，毛巾是最粗糙的，其次是砂纸与木板。要想缩短玩具车的滑动距离，可以降低其释放高度。”教师最后总结：“虽然亚里士多德的说法是错误的，但是其提出的很多观点为后代物理学家的探究提供了基础。”以物理史开展教学，有助于培养学生的科学探究素养。
对于“牛顿第一定律”的教学，教师可先在网络中找寻教学资源，并筛选适合的内容，选择最恰当的实验活动。如自制斜面器向小组发放，让学生做“伽利略理想斜面”实验，让小球在斜面上滚落，然后降低斜面斜度，再滚落小球并记录，第三次降低斜面斜度，滚落小球，记录小球滚落的距离。让学生思考“若最后一次降低斜面后，斜面已经变为平坦的面，那么小球的滚动距离为多少？”，进而分析出光滑平面中的小球没有外力的阻止，就会一直滚动下去。让学生通过伽利略“理想型”实验，得到牛顿第一定律。在教师指导下，学生能经历实验过程，知道物理定律的推导并不简单、科学家的辛勤付出，感受科学理论获得的艰辛，提升科学探究素养。
3 加速度与力、质量的关系实验研究
加速度与力、质量的关系实验，是在牛顿第二定律的基础上，表明物体的加速度与在上面施加的力和物体质量有关。而学生之前已经掌握加速度与位移的概念，并通过打点计时器与天平实验，经过思考与动手实践，探寻出了多个物理量之间的关系。实验教学可以培养学生的科学思维。教师提问：“你知道物体运动的时候，加速度大小与什么有关吗？我们需要用什么方法进行研究呢？”在大数据环境下，借助微课或者电子白板为学生展示实验过程，使学生认识到物体加速度与自身质量和受到的力有关。教师提问：“如何在实验中保证一个量不变，控制另外两个量呢？”学生思考后得出答案，此实验中可以先保证物理质量不变，然后测量该物体在不同力下产生的加速度，分析力与加速度的关系;再保证物体所受力是不变的，分析运动中物体质量与加速度之间的关系。利用教材中三个物理量的关系，参考教材中的案例，教师提问：“物体质量的测量可以利用天平，那么加速度可通过什么得到呢？”学生经过阅读可得到答案。此过程不但培养了学生的理解能力与逻辑能力，还激发了学生做物理实验的兴趣，并使其充分感悟到了实验过程中的物理知识。经过小组讨论，有的学生分析，本次实验需要测量的物理量为质量、力与加速度，设物体初始速度为0，做匀加速直線运动，加速度的测量方法则为使用刻度尺测量物体运动长度x、使用秒表记时间t，根据公式a=得到加速度。在学生掌握加速度与物体质量的测量方法后，鼓励学生讨论如何测量恒力，即物体受到的力一般是对应的，如拉力与摩擦力，只不过其运动方向与合力方向一致。那么合力如何测量呢？通过交互式白板的展示，教师逐步引导学生思考实验过程，为后期实际操作做准备。大数据下的物理实验教学，为教师提供了更多的资源，另外，教师还能在课前提供教学资源，让学生有充足的时间分析讨论。如平衡摩擦力的探究，可让学生体会科学探究的精髓，使学生在教师的指导下动脑思考、动手实验，养成严谨的科学态度与责任素养。
4 大数据背景下基于核心素养的“牛顿第二定律”的教学研究
高中阶段的“牛顿第二定律”教学分为两部分，先是理论内容，然后是通过实验探究，得到定律表达式。结合皮亚杰理论，使用抛锚式教学模式，引导学生在了解知识点的同时，深度理解“牛顿第二定律”的核心本质，进而培养学生的物理观念与科学思维素养。教师在网络中寻找关于加速度决定因素的视频，给学生播放，可以激发学生提出质疑，引起其思考，保证其思维连续性，这样有利于思维扩展，让学生在无形之中，提高科学思维，增强科学观念[3]。教师提出“物体的加速度和什么有关？”问题促使学生动脑思考，并得到加速度与质量、作用力有关，并在教师引导下，进行进一步的讨论，得到初步的规律，思考如何表达牛顿第二定律，讨论得出关系式F=ma（F为物体所受的力，m为物体质量，a为加速度）。教师书写板书，对牛顿二次定律进行进一步分析，以加速度为1 m/s2和物体质量为1 kg的力称为一个单位的力，并利用牛顿表示kg·m/s2，即为N。提问“若一个物体同时受几个力，那么该如何表述？”学生在热烈讨论后，得出物体运动的加速度与受到的合力成正比，与自身的质量成反比，方向与最终合力的方向相同。这样有利于学生在教师的帮助下，提升归纳与逻辑思维。
综上所述，基于核心素养，教师在“牛顿运动定律”的单元教学中，应借助大数据资源，将新课标与核心素养运用于实践中，通过教学资源的开发以及“牛顿第一定律”与“牛顿第二定律”的教学，让学生熟练掌握相关知识，并用于解决实际问题，促使其核心素养更好提升。
【参考文献】
[1]王丽，张军朋.科学论证视角下人教版与粤教版高中物理教材对比研究——以《牛顿运动定律》一章为例[J].物理教学探讨，2019（10）.
[2]沈志辉.学科核心素养视域下高中物理单元教学设计的研究——以第三单元“牛顿运动定律”为例[J].物理通报，2019（4）.
[3]许方杰，王铁桦.空手碎瓶——“牛顿运动定律应用”的创新探究[J].物理通报，2018（12）.
【作者简介】
王娜（1984～），女，汉族，吉林通化人，本科，中教一级。研究方向：高中物理教学。
【关键词】大数据背景;核心素养;高中物理;牛顿运动定律
【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】1671-8437（2020）28-0095-02
牛顿运动定律是高中物理中的经典内容，而融入大数据开展相关教学，对学生核心素养的提升有很大的帮助。教师应开展德育教育，更好地落实物理学科的育人价值。基于核心素养的培养提升学生的综合能力与品格，将理论知识转变为实践应用，细化学科知识，并内化为课程目标，实现大数据背景下的高效教学，为教师的教与学生的学指明方向。
1 大数据背景下培养学生核心素养的教学资源开发
基于网络技术和大数据的快速发展，在网络中寻找教学资源在课堂中应用，有利于实现信息技术与教学的融合。教师使用多媒体或者教学软件，将网络中的教学资源变为多媒体课件与演示文稿，直观地展示给学生;或者使用交互式白板展示动画或者图表的动态变化过程。大数据的普及，极大地丰富了媒体资源，为学生的互相交流、自主探究等活动提供了基础。虽然PPT是课堂中的常规演示文稿，教师使用时间较长，应用比较娴熟，但是使用时还是难免出现一些问题，如课件制作时间长、动画运用不合理、习题与知识点需手动输入、与学生互动性差等[1]。大数据背景下教学软件的运用，能很好地解决这些问题。通过教学软件，教师可以在网络中查找资源，加上教学平台中的检索、下载、使用等功能，连接计算机或者移动手机客户端，实现人机互动，深度挖掘网络资源。针对“牛顿第一定律”，“教育101”教学软件一共提供了3个经典课件与教案，还有32个学科工具与89个基础练习题与12个PPT主题。教师可以结合班级情况与教学目标，挑选需要的部分，并在课堂中呈现，进而构建高效课堂。此教学资源使用的优势主要有4个。第一，从教学平台直接导入网络中的优质课件，有利于学生利用其开展学习。第二，网络中有很多经典问题，类型丰富，能促使学生的练习效果更明显。第三，在学习平台中可完成互动交流，帮助学生更快地解答问题，互动性更强。第四，利用该教学平台可以使教学不受空间束缚，时间也更加充裕。
2 大数据背景下基于核心素养的“牛顿第一定律”的教学研究
“牛顿第一定律”是“牛顿运动定律”的第一节课。而在大数据背景下结合核心素养培养，使用情境、示范等策略，根据布鲁纳认知理论中的发展学习理论，让学生自己发现问题，培养物理观念、科学思维、实验探究精神，以及科学态度与责任感，将牛顿第一定律的知识点一层层展示出来，有利于让学生以严谨的科学态度学习[2]。
正式上课之前，教师可以在网络中找寻亚里士多德关于力的结论视频或者文字，为学生呈现，并得到结论：若没有外界的力，物体原来的运动状态就会发生改变。提问“力是保证物体运动的原因，对吗？”，将物理史融入课堂，引发学生论证的兴趣，使其在积极思考中获得探究能力的提升。对于此问题，有的学生说这是对的，有的学生提出反驳：“这么说是不对的，如推动玩具车后，没有力施加在上面了，小车还会继续向前走，所以说即使没有施加力，物体还是会维持原来的运动状态。”经过积极讨论，课堂氛围变得更好，学生在相互交流中扩展了思维，加强了运动与力的观念，锻炼了科学思维。教师总结并追问：“既然亚里士多德的观念是不对的，那你能用身边的工具证明吗？”提前为学生准备棉布、木板、砂纸玩具车等，让学生在教师的引导下自主设计实验过程并操作，在整个探究过程中，锻炼动手与创新能力，并提升科学态度与责任感。经过实验后，学生总结：“力不一定能保证物体运动，促使其停止的原因是摩擦力。”教师提问：“木板、砂纸与棉布的粗糙度如何？如何让小车的运动初始速度相同？如何缩短玩具车的滑动距离？”学生实验总结：“可从相同高度与坡度的位置释放玩具车。三种物品中，毛巾是最粗糙的，其次是砂纸与木板。要想缩短玩具车的滑动距离，可以降低其释放高度。”教师最后总结：“虽然亚里士多德的说法是错误的，但是其提出的很多观点为后代物理学家的探究提供了基础。”以物理史开展教学，有助于培养学生的科学探究素养。
对于“牛顿第一定律”的教学，教师可先在网络中找寻教学资源，并筛选适合的内容，选择最恰当的实验活动。如自制斜面器向小组发放，让学生做“伽利略理想斜面”实验，让小球在斜面上滚落，然后降低斜面斜度，再滚落小球并记录，第三次降低斜面斜度，滚落小球，记录小球滚落的距离。让学生思考“若最后一次降低斜面后，斜面已经变为平坦的面，那么小球的滚动距离为多少？”，进而分析出光滑平面中的小球没有外力的阻止，就会一直滚动下去。让学生通过伽利略“理想型”实验，得到牛顿第一定律。在教师指导下，学生能经历实验过程，知道物理定律的推导并不简单、科学家的辛勤付出，感受科学理论获得的艰辛，提升科学探究素养。
3 加速度与力、质量的关系实验研究
加速度与力、质量的关系实验，是在牛顿第二定律的基础上，表明物体的加速度与在上面施加的力和物体质量有关。而学生之前已经掌握加速度与位移的概念，并通过打点计时器与天平实验，经过思考与动手实践，探寻出了多个物理量之间的关系。实验教学可以培养学生的科学思维。教师提问：“你知道物体运动的时候，加速度大小与什么有关吗？我们需要用什么方法进行研究呢？”在大数据环境下，借助微课或者电子白板为学生展示实验过程，使学生认识到物体加速度与自身质量和受到的力有关。教师提问：“如何在实验中保证一个量不变，控制另外两个量呢？”学生思考后得出答案，此实验中可以先保证物理质量不变，然后测量该物体在不同力下产生的加速度，分析力与加速度的关系;再保证物体所受力是不变的，分析运动中物体质量与加速度之间的关系。利用教材中三个物理量的关系，参考教材中的案例，教师提问：“物体质量的测量可以利用天平，那么加速度可通过什么得到呢？”学生经过阅读可得到答案。此过程不但培养了学生的理解能力与逻辑能力，还激发了学生做物理实验的兴趣，并使其充分感悟到了实验过程中的物理知识。经过小组讨论，有的学生分析，本次实验需要测量的物理量为质量、力与加速度，设物体初始速度为0，做匀加速直線运动，加速度的测量方法则为使用刻度尺测量物体运动长度x、使用秒表记时间t，根据公式a=得到加速度。在学生掌握加速度与物体质量的测量方法后，鼓励学生讨论如何测量恒力，即物体受到的力一般是对应的，如拉力与摩擦力，只不过其运动方向与合力方向一致。那么合力如何测量呢？通过交互式白板的展示，教师逐步引导学生思考实验过程，为后期实际操作做准备。大数据下的物理实验教学，为教师提供了更多的资源，另外，教师还能在课前提供教学资源，让学生有充足的时间分析讨论。如平衡摩擦力的探究，可让学生体会科学探究的精髓，使学生在教师的指导下动脑思考、动手实验，养成严谨的科学态度与责任素养。
4 大数据背景下基于核心素养的“牛顿第二定律”的教学研究
高中阶段的“牛顿第二定律”教学分为两部分，先是理论内容，然后是通过实验探究，得到定律表达式。结合皮亚杰理论，使用抛锚式教学模式，引导学生在了解知识点的同时，深度理解“牛顿第二定律”的核心本质，进而培养学生的物理观念与科学思维素养。教师在网络中寻找关于加速度决定因素的视频，给学生播放，可以激发学生提出质疑，引起其思考，保证其思维连续性，这样有利于思维扩展，让学生在无形之中，提高科学思维，增强科学观念[3]。教师提出“物体的加速度和什么有关？”问题促使学生动脑思考，并得到加速度与质量、作用力有关，并在教师引导下，进行进一步的讨论，得到初步的规律，思考如何表达牛顿第二定律，讨论得出关系式F=ma（F为物体所受的力，m为物体质量，a为加速度）。教师书写板书，对牛顿二次定律进行进一步分析，以加速度为1 m/s2和物体质量为1 kg的力称为一个单位的力，并利用牛顿表示kg·m/s2，即为N。提问“若一个物体同时受几个力，那么该如何表述？”学生在热烈讨论后，得出物体运动的加速度与受到的合力成正比，与自身的质量成反比，方向与最终合力的方向相同。这样有利于学生在教师的帮助下，提升归纳与逻辑思维。
综上所述，基于核心素养，教师在“牛顿运动定律”的单元教学中，应借助大数据资源，将新课标与核心素养运用于实践中，通过教学资源的开发以及“牛顿第一定律”与“牛顿第二定律”的教学，让学生熟练掌握相关知识，并用于解决实际问题，促使其核心素养更好提升。
【参考文献】
[1]王丽，张军朋.科学论证视角下人教版与粤教版高中物理教材对比研究——以《牛顿运动定律》一章为例[J].物理教学探讨，2019（10）.
[2]沈志辉.学科核心素养视域下高中物理单元教学设计的研究——以第三单元“牛顿运动定律”为例[J].物理通报，2019（4）.
[3]许方杰，王铁桦.空手碎瓶——“牛顿运动定律应用”的创新探究[J].物理通报，2018（12）.
【作者简介】
王娜（1984～），女，汉族，吉林通化人，本科，中教一级。研究方向：高中物理教学。