淺談基于核心素養(yǎng)的物理課堂教學(xué)

葉成貴

摘 要：核心素養(yǎng)是三維目標(biāo)的繼承與發(fā)展，體現(xiàn)了物理學(xué)科文化層面的教學(xué)，以物理知識為載體，超越對知識的理解，引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)思維，形成物理觀念。本文以閉合電路歐姆定律教學(xué)為例，淺談物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究以及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的落實。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；課堂教學(xué)；物理觀念；科學(xué)思維；科學(xué)探究 科學(xué)態(tài)度

2014年3月《教育部關(guān)于全面深化課程改革，落實立德樹人根本任務(wù)的意見》首次提出了“核心素養(yǎng)”的概念，提出學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系，明確學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，突出強調(diào)個人修養(yǎng)、社會關(guān)愛、國家情懷，更加注重自主發(fā)展、合作參與、創(chuàng)新實踐[ 1 ]。對物理學(xué)科而言，筆者認(rèn)為物理學(xué)科核心素養(yǎng)是“三維目標(biāo)”繼承與發(fā)展。從以知識為中心，到2003年《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中提出了物理教學(xué)的三維目標(biāo)，涉及知識，更重知識的形成過程，同時促進(jìn)學(xué)生“情感態(tài)度和價值觀”的發(fā)展。物理學(xué)科核心素養(yǎng)，相對于三維目標(biāo)而言，提升到“物理觀念、科學(xué)思維、實驗探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”，體現(xiàn)了物理學(xué)科文化層面的教學(xué)，以物理知識為載體，超越對知識的理解，引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)思維，形成物理觀念。當(dāng)學(xué)生忘記物理知識本身的之后，還能夠用物理的思維、方法、觀念來解決問題，才是物理學(xué)科教育意義之所在。

下面以閉合電路歐姆定律的教學(xué)為例，淺談物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度在教學(xué)過程中的落實，希望以此來拋磚引玉，共同探討。`

從“三維目標(biāo)”知識層面上升到物理觀念層面，從基本物理知識、概念、規(guī)律、方法在頭腦中的提煉和升華，是課堂教學(xué)的任務(wù)。在高中學(xué)習(xí)的過程中要形成經(jīng)典物質(zhì)觀念、運動觀念、相互作用觀念以及能量觀念等，并能用以解釋相關(guān)物理現(xiàn)象和實際問題。

1 創(chuàng)設(shè)情境，形成觀念

1.1 提出問題，引起學(xué)生注意

問題1：如圖1所示，采用5路并聯(lián)相同燈泡，逐一閉合開關(guān)，觀察燈泡亮度變化。

學(xué)生或不暇思索，燈泡亮度不發(fā)生變化，據(jù)初中知識“電源電壓不變”，燈泡亮度不變；有的學(xué)生或猶豫不決，不敢作答。

問題2：剛才的預(yù)判與結(jié)果會不會一致呢？

學(xué)生有的肯定、有的疑問、有的好奇，燈泡亮暗有沒有變化，要以事實說話。進(jìn)行演示時，讓學(xué)生觀察電路結(jié)構(gòu)，用新電池組：逐個閉合開關(guān)的過程中亮度基本不變，或變化不明顯這與學(xué)生前概念基本相吻合。換舊電池組：開關(guān)逐個閉合的過程中，燈泡逐步變暗。并且全部開關(guān)閉合后，用新電池組時全部燈泡比用舊電池組時亮。

1.2 矛盾沖突，對形成新知識產(chǎn)生興趣與期待

與前概念沖突，從而激發(fā)學(xué)生的求知欲望，電路不變，只是改變電池的情況下，現(xiàn)象發(fā)生改變，那么問題肯定出在電池上。如此導(dǎo)入課堂，引導(dǎo)學(xué)生比較發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，科學(xué)思維能力。

1.3 形成觀念：相互作用觀念，形成全電路觀念，以及相關(guān)概念構(gòu)建

顯然，對電路的解讀上不應(yīng)該局限于部分電路，應(yīng)該具有全局觀，明確電路全部要素之間的相互作用。

全電路（即閉合電路）：由電源、用電器、開關(guān)、導(dǎo)線等構(gòu)成完整的電路稱為全電路或閉合電路。閉合電路分為外電路和內(nèi)電路。

外電路：電源外部的電路叫外電路，對應(yīng)外電路電阻叫外電阻，用R表示，外路兩端的電壓為外電壓，也就是電源兩極間的電壓，也叫路端電壓。

問題3：長時間使用手機，手機會出現(xiàn)什么情況？（發(fā)熱、溫度升高）

問題4：為什么電池會發(fā)熱呢？

電池溫度會升高，說明部分電能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，表明內(nèi)電路也存在電阻，這電阻稱為內(nèi)阻，用r表示，內(nèi)電阻上的電壓稱為內(nèi)電壓。

問題5：閉合電路的電流方向怎么表示？

外電路，電流從正極到負(fù)極，即從高電勢到低電勢；內(nèi)電路，電流從負(fù)極到正極，即從低電勢到高電勢。

2 聯(lián)合思維，科學(xué)探究

從“三維目標(biāo)”過程與方法上升到物理觀念形成過程中的科學(xué)思維與實驗探究，科學(xué)思維是物理認(rèn)識方式，以及科學(xué)思維方法的內(nèi)化；是學(xué)生基于事實證據(jù)和科學(xué)推理的質(zhì)疑、批判，提出創(chuàng)新性見解的能力品質(zhì)。 主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素[ 2 ]。實驗探究是提出物理問題，基于證據(jù)的猜想和假設(shè)，獲取證據(jù)和處理信息，并形成對實驗探究過程和結(jié)果進(jìn)行分析、交流、評估、反思的能力。

從“三維目標(biāo)”情感態(tài)度與價值觀到科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，具體落實到正確的態(tài)度與責(zé)任感，主要包括科學(xué)本質(zhì)，科學(xué)態(tài)度，STSE等要素。

2.1 基于問題猜想和假設(shè)

問題6：在閉合電路中，路端電壓與外電阻之間有什么關(guān)系呢？

燈泡變暗，說明燈泡兩端電壓減??；并聯(lián)的支路越多，電阻越小。也是基于電路模型進(jìn)行科學(xué)推理、定性分析。

2.2 獲取證據(jù)處理信息

實驗裝置介紹：自制簡易等效電源，內(nèi)阻10Ω，（6V恒壓學(xué)生電源和10Ω定值電阻串聯(lián)）；電阻箱；電流表。

引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行電路設(shè)計，學(xué)生基于串并聯(lián)電路的特點，以及電流表電壓表改裝，通過思維很容易完成實驗電路設(shè)計。師生交流確定方案可行性。

2.3 數(shù)據(jù)分析科學(xué)思維

利用問題串進(jìn)行科學(xué)探究，①電流的變化與外電阻有什么關(guān)系？②路端電壓與外電阻什么關(guān)系？③隨著外電阻的變化，內(nèi)電壓又將如何變化？④內(nèi)電壓與外電壓有什么關(guān)系？

形成知識：在靜電場中，只有在電場力做功的情況下，電場力做正功，動能增加，電勢能減少，總能量不變（即E=EK+EP）。那么同樣道理在上述實驗中，外電阻增大，引起外電壓增大，內(nèi)電壓減小，從數(shù)據(jù)上看U內(nèi)+U外基本保持不變，是一恒量?；跀?shù)字分析，誤差是一種必然，特別是指針電表誤差將更大，引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)對待，不可一筆帶過“誤差允許范圍”。

物理學(xué)中，恒量通常都有特定的物理意義，如電場中某點E=F/q是一常數(shù)表征電場本身的性質(zhì)，對一電容器C=Q/U是一常數(shù)表征電容器本身的性質(zhì)，顯然此處恒量反應(yīng)電源本身的性質(zhì)。在物理上，引入新的物理概念電動勢，展示各種型號1.5V干電池，2V蓄電池，3.8V手機鋰電池等，并用電壓表直接進(jìn)行測量電池兩端的電壓，顯示電壓表數(shù)值基本與相應(yīng)電池上標(biāo)注電動勢接近。對于農(nóng)村薄弱校而言，對電動勢概念簡化教學(xué)，不予電動勢下定義，明確兩個特征：①電動勢表征電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，電動勢越大轉(zhuǎn)化本領(lǐng)越強；②電動勢等于電源沒有接入用電器時兩極間的電壓，可用電壓表直接接電源兩極近似測量，接入電路后，電動勢等于內(nèi)外電壓之和。

在部分電路中歐姆定律描述這一部分電流、電阻、電壓之間的關(guān)系，那么在閉合電路中，這些物理量之間又有什么關(guān)系呢？（進(jìn)行閉合電路歐姆定律的教與學(xué)……第二課時從能量角度加以理解加深）

3 交流討論科學(xué)認(rèn)識

用新舊電池情況下，5個燈泡都點亮的時，為什么新電池組對應(yīng)的燈泡更亮（如圖3），你能否用閉合電路歐姆定律加以解釋？同組之間進(jìn)行交流討論，并進(jìn)行匯報。

引導(dǎo)學(xué)生從兩個方面交流該問題①新舊電池組對比；②對于舊電池組，開關(guān)逐個閉合時，各個小燈泡將會逐步變暗。對于兩種情況的交流討論的過程中，加深對閉合電路歐姆定律的初步理解。對于新舊電池對比的過程中，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程中，為不可逆的化學(xué)反應(yīng)，并將使得電池內(nèi)阻增大，有興趣的學(xué)生可以收集相關(guān)資料進(jìn)行論證。強調(diào)廢舊電池不能亂扔，易造成鎘中毒，從這個方面也能達(dá)到科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的滲透。

總之，核心素養(yǎng)的提升，不是告訴學(xué)生概念、規(guī)律，然后進(jìn)行刷題就完事，而是在教與學(xué)的過程中慢慢形成[ 3 ]。對于知識而言，集中式的訓(xùn)練刷題，對應(yīng)試來講容易見成效。而這種方式，學(xué)生忘記物理知識之后，剩下的只有物理的恐懼。而在科學(xué)思維、科學(xué)探究的過程中形成物理觀念，當(dāng)學(xué)生對知識遺忘之后，還會有物理思想方法的影子存在，這才是物理老師的責(zé)任。

參考文獻(xiàn)：

[1]樊蘭君. 基于“物理學(xué)科核心素養(yǎng)”下的課堂教學(xué)思考[J].陜西教育報，2017（1）.

[2]張新華.教學(xué)設(shè)計視角：關(guān)注學(xué)生的物理核心素養(yǎng)[J] .物理教學(xué)，2016（5）.

[3]林明華.高中物理核心素養(yǎng)的內(nèi)涵與培養(yǎng)途徑 [J].福建教育研究，2016 （2）.