例談初中物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)

吳靜

[摘要]從三維目標(biāo)走向核心素養(yǎng)，是學(xué)科教學(xué)高度、深度和內(nèi)涵的提升，是學(xué)科教學(xué)對人的真正的回歸。新一輪基礎(chǔ)教育課程改革要求，初中物理教學(xué)要轉(zhuǎn)向培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。文章從以下幾個(gè)方面探學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)：從接受到建構(gòu)的課堂有利于學(xué)生的物理觀念形成；有問題鏈設(shè)計(jì)的課堂有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維；有真實(shí)實(shí)驗(yàn)探究的課堂有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力；多元評價(jià)的課堂有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任。

[關(guān)鍵詞]物理核心素養(yǎng)；科學(xué)思維；實(shí)驗(yàn)探究；科學(xué)態(tài)度和責(zé)任

[中圖分類號]G633.7[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]16746058（2018）08004703

新修訂的高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)，將物理課程中的“三維目標(biāo)”深化為“物理核心素養(yǎng)”，相信不久的將來修訂的初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)也會采用“物理核心素養(yǎng)”的說法。2001年啟動的新課程改革的一個(gè)基本標(biāo)志就是從“雙基”走向“三維目標(biāo)”，它的進(jìn)步是不言而喻的。而現(xiàn)在的核心素養(yǎng)之于三維目標(biāo)，既有傳承的一面又有超越的一面。從三維目標(biāo)走向核心素養(yǎng)，是學(xué)科教學(xué)高度、深度和內(nèi)涵的提升，是學(xué)科教學(xué)的真正回歸。因此，初中物理教學(xué)要轉(zhuǎn)向培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，筆者根據(jù)自身的理解談?wù)勗诔踔形锢斫虒W(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)的教學(xué)策略。

一、從接受到建構(gòu)的課堂有利于學(xué)生物理觀念的形成

物理觀念是概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華，物理教學(xué)的目標(biāo)不是為了讓學(xué)生獲得一大堆由事實(shí)和理論堆砌的知識，而是實(shí)現(xiàn)一個(gè)趨向于核心概念的進(jìn)展過程。以維果茨基的理論為基礎(chǔ)的建構(gòu)主義認(rèn)為，知識是在人類社會范圍里建構(gòu)起來的，又經(jīng)過不斷改造，以盡可能與世界的本來面目相一致，盡管永遠(yuǎn)達(dá)不到一致。本建構(gòu)主義流派主張，一方面要提供建構(gòu)理解所需的基礎(chǔ)，另一方面又要給學(xué)生廣闊的建構(gòu)空間，讓他們針對具體情景采用適當(dāng)?shù)牟呗浴１热?，蘇科版初中物理教材上，力臂的概念是直接給出的，并沒有交代為什么要引入力臂。這樣的教學(xué)導(dǎo)致學(xué)生接受概念時(shí)感覺迷茫，對概念理解造成一定的困難，學(xué)生甚至很難將相關(guān)概念與杠桿問題聯(lián)系起來。因此，在課堂上建構(gòu)力臂的概念是有利于物理觀念形成的。

【案例1】力臂概念的建立

首先，確定影響力對杠桿作用效果的兩個(gè)因素——力的大小和一個(gè)可以用數(shù)字量化的物理量。教師開關(guān)教室門的演示實(shí)驗(yàn)結(jié)合學(xué)生的知識回顧，學(xué)生很容易理解決定力對杠桿作用效果的因素是力的大小、方向和作用點(diǎn)。學(xué)生在明確了力越大，力對杠桿的作用效果越明顯后，發(fā)現(xiàn)很難描述力對杠桿作用效果與力的方向和作用點(diǎn)的關(guān)系。教師引導(dǎo)學(xué)生分析，因?yàn)榱Φ姆较蚝妥饔命c(diǎn)不是傳統(tǒng)的物理量，這時(shí)學(xué)生產(chǎn)生疑問：“能否找到一個(gè)傳統(tǒng)的物理量來等效替代力的方向和作用點(diǎn)呢？”

二、有問題鏈設(shè)計(jì)的課堂有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

科學(xué)思維是有意識的人腦對科學(xué)事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及事物間的相互聯(lián)系的間接和概括的反映。課堂提問既是組織課堂教學(xué)的手段，也是學(xué)生反饋信息的途徑，而課堂上設(shè)計(jì)的問題鏈能將課本內(nèi)容以問題為線索，環(huán)環(huán)相扣，激發(fā)學(xué)生的思維活動。有效的問題鏈?zhǔn)谴龠M(jìn)課堂教學(xué)的推動力，是有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維的。比如，蘇科版初中物理望遠(yuǎn)鏡的教學(xué)通常會創(chuàng)設(shè)這樣的問題：“你知道天文望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造和工作原理嗎？搜集有關(guān)資料說明以上問題，利用身邊器材驗(yàn)證自己的說法。這是事實(shí)性問題，涉及理解層面，能培養(yǎng)學(xué)生搜集資料和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的能力，屬于淺層思維。但如果要發(fā)揮學(xué)生的想象力，則可問：“你能否根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律設(shè)計(jì)一個(gè)望遠(yuǎn)鏡，并逐步完善自己的作品？”這就是一個(gè)綜合性問題，這需要學(xué)生的高階思維，能很好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。為了幫助學(xué)生完成作品，教師必須精心設(shè)計(jì)相應(yīng)的問題鏈來簡化問題。

【案例2】望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)

人眼感覺到的物體的大小取決于什么因素？

事實(shí)上，學(xué)生明確人眼感到的物體大小取決于視角，視角的大小與物體的大小和物體離人眼距離的遠(yuǎn)近有關(guān)。從而確定設(shè)計(jì)望遠(yuǎn)鏡的基本方向——讓像放大和縮短像與人眼的距離。

物鏡：把像拉近到眼前是讓物體在物鏡中成實(shí)像還是虛像？物鏡的焦距可以很長嗎？可以很小嗎？為什么？

根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，讓學(xué)生明確成實(shí)像可以縮短像與人眼的距離，物鏡的焦距太長會導(dǎo)致望遠(yuǎn)鏡太長，物鏡的焦距太短會導(dǎo)致的成的實(shí)像太小。從而確定望遠(yuǎn)鏡的物鏡焦距要比較長，使遠(yuǎn)處物體成一個(gè)倒立、縮小的實(shí)像，總體上成的像變小了，但是由于縮短了像與眼睛的距離，增大了眼睛的視角。

目鏡：放大時(shí)，采用正立、放大的虛像，還是倒立、放大的實(shí)像？目鏡的焦距與物鏡的焦距相比是長些，還是短些？為什么？

根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)，學(xué)生明確眼睛靠近目鏡觀察虛像才會清晰，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，學(xué)生明確目鏡的焦距短些可以增大視角。從而確定望遠(yuǎn)鏡的目鏡焦距要比較短，使物鏡成的實(shí)像通過目鏡成一個(gè)正立、放大的虛像，再次增大了眼睛的視角。

以上案例中設(shè)計(jì)的問題鏈有助于學(xué)生理解天文望遠(yuǎn)鏡的成像原理，進(jìn)而幫助學(xué)生更好地設(shè)計(jì)和完善望遠(yuǎn)鏡。當(dāng)然教師在學(xué)生的活動體驗(yàn)中很好地培養(yǎng)了學(xué)生模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等科學(xué)思維的能力。

三、有真實(shí)實(shí)驗(yàn)探究的課堂有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力

實(shí)驗(yàn)探究是人們探索和了解自然、獲得科學(xué)知識的主要方法，是提出科學(xué)問題，形成猜想和假設(shè)，獲取和處理信息，以及對科學(xué)探究過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評估、反思的能力。實(shí)驗(yàn)探究能力是初中學(xué)生非常重要的關(guān)鍵能力，但是，常聽到教師感慨，初中物理課堂上的實(shí)驗(yàn)探究，空有探究的名卻無探究的實(shí)，沒能很好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力。

【案例3】常見的探究光折射規(guī)律的教學(xué)片斷

師：把光從水中斜射向空氣時(shí)，我們觀察折射光線和入射光線是否在同一平面內(nèi)？是否分居在法線兩側(cè)？折射光線是靠近還是遠(yuǎn)離法線？折射角和入射角有什么關(guān)系？

生：通過實(shí)驗(yàn)我們得到了折射光線和入射光線在同一平面內(nèi)，分居在法線兩側(cè)，折射光線遠(yuǎn)離法線，折射角大于入射角。

師：我們把激光筆遠(yuǎn)離法線轉(zhuǎn)過一定角度，找到折射光線，接下來我們減小入射角，觀察折射角是怎樣變化的？

生：我們發(fā)現(xiàn)折射角隨著入射角的減小而減小。

……

以上案例中，我們發(fā)現(xiàn)所謂的實(shí)驗(yàn)探究就是通過教師的引導(dǎo)，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)，師生共同分析得到光的折射規(guī)律。整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)條理清楚，學(xué)生訓(xùn)練有素，練習(xí)得當(dāng)，看起來很完美。在這樣的實(shí)驗(yàn)探究課上，教師反而阻礙了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、處理數(shù)據(jù)、歸納總結(jié)得出結(jié)論等實(shí)驗(yàn)探究能力的發(fā)展。

要培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，必須讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)家的真實(shí)探究過程，教師應(yīng)該在有限的空間和時(shí)間下盡可能模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)探究過程。探究過程中的問題也大可不必全部由教師提出，因?yàn)椋瑢W(xué)生所學(xué)的知識不是零散、碎片式、雜亂無章的信息，而是有邏輯、有體系、有結(jié)構(gòu)的知識。學(xué)生不是孤立地學(xué)習(xí)知識，而是在教師的引導(dǎo)下，根據(jù)當(dāng)前的學(xué)習(xí)活動去聯(lián)想、調(diào)動、激活以往的經(jīng)驗(yàn)、知識，以融會貫通的方式對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行組織，從而建構(gòu)出自己的知識結(jié)構(gòu)。

【案例4】改進(jìn)的探究光折射規(guī)律的教學(xué)片斷

教師第一步讓學(xué)生回顧光的反射定律，第二步學(xué)生就可以明確研究光的折射規(guī)律的方向——是否共面？是否分居法線兩側(cè)？角度有什么關(guān)系？

學(xué)生通過探究容易解決前面兩個(gè)問題，這里主要說說探究角度的關(guān)系。教師可引導(dǎo)學(xué)生分兩部探究——從空氣到水和從水到空氣，探究課堂實(shí)錄如下。

師：首先，我們探究光從水到空氣的折射規(guī)律。我們探究的角度應(yīng)盡可能全面。

生：設(shè)計(jì)的表格如圖4。

同一種均勻的介質(zhì)中沿直線傳播，不屬于折射；入射角在50°～80°范圍內(nèi)時(shí)，沒有發(fā)現(xiàn)折射光線，只有反射光線，這是高中研究的全反射現(xiàn)。

師：請歸納出剩余折射規(guī)律。

生：根據(jù)表格，橫向?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn)，當(dāng)光從水中垂直入射到空氣中時(shí)，傳播方向不變；當(dāng)光從水中斜射到空氣中時(shí)，折射光線偏離法線，即折射角大于入射角。根據(jù)表格，縱向?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn)，折射角隨著入射角的增大而增大。

……

從以上案例，我們發(fā)現(xiàn)真實(shí)的科學(xué)探究能夠激發(fā)學(xué)生主動探索奧秘的愿望，真實(shí)的科學(xué)探究能培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力。

四、多元評價(jià)的課堂有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任

科學(xué)態(tài)度和責(zé)任是指在認(rèn)識科學(xué)的本質(zhì)，理解科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，逐漸形成的對科學(xué)和技術(shù)應(yīng)有的正確態(tài)度以及責(zé)任感。傳統(tǒng)意義上的學(xué)生評價(jià)只有一個(gè)模式和標(biāo)準(zhǔn)，把評價(jià)主要局限于語言智能和數(shù)理邏輯智能方面，學(xué)生的表現(xiàn)只能通過這兩種智能表現(xiàn)出來，而且采用的基本上都是紙筆測驗(yàn)的評價(jià)方式。要在初中物理課堂上對學(xué)生的人際關(guān)系智能、自我認(rèn)識智能等方面進(jìn)行評價(jià)，就需要設(shè)置好評價(jià)的角度，這里面大有文章可做的。

【案例5】關(guān)于白熾燈和節(jié)能燈的選擇

有這樣一個(gè)習(xí)題：標(biāo)有“12W”字樣的節(jié)能燈和“60W”字樣的白熾燈，它們正常發(fā)光時(shí)亮度相當(dāng)。已知節(jié)能燈和白熾燈使用壽命分別為8000h和2000h，它們的市場價(jià)格分別是10元和1元。節(jié)能燈采用太陽能電池板供電，太陽能電池板的壽命為40000h，市場價(jià)格為1200元，白熾燈采用市電供電，電價(jià)為0.5元/（kW·h）。請問：你家會選擇哪個(gè)系統(tǒng)？請說明理由。

學(xué)生通過計(jì)算很容易得到，采用太陽能電池板和節(jié)能燈組合的總費(fèi)用為1250元，市電和白熾燈組合的總費(fèi)用為1220元。如果僅從家庭成本的角度看，使用市電和白熾燈組合的總費(fèi)用略經(jīng)濟(jì)些，家庭選擇市電和白熾燈組合無可厚非。以往傳統(tǒng)課堂上的解答一般到此為止，所以，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任也就無從談起了。

如果教師提醒學(xué)生從節(jié)約社會資源的角度來看，我們更應(yīng)該選擇太陽能電池板和節(jié)能燈組合。為了加強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任意識，教師可以讓學(xué)生觀看《一度電的作用》視頻，讓學(xué)生從歡樂中體會節(jié)約用電、珍惜資源的重要性。教師總結(jié)時(shí)可以用十九大報(bào)告中提出的建設(shè)“美麗中國”為結(jié)束語。教師改變了一道習(xí)題的評價(jià)角度后，就可以不落痕跡地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任。

傳統(tǒng)的物理課堂往往把活生生的物理肢解為知識，而又把知識的獲得歸結(jié)為習(xí)題的訓(xùn)練，這樣的物理課堂是背離了物理的本質(zhì)和特性，不利于培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。所以在新一輪基礎(chǔ)教育課程改革中，要關(guān)注“核心素養(yǎng)”。

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（責(zé)任編輯易志毅）