指向核心素養(yǎng)的初中物理教學(xué)

周翔

[摘? ?要]培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，需要教師努力發(fā)掘教材中的核心素養(yǎng)元素，即物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等四個(gè)方面的資料，并基于這些資料進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)反思。

[關(guān)鍵詞]核心素養(yǎng);初中物理;物理教學(xué)

[中圖分類號(hào)]? ? G633.7? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2019）02-0048-02

隨著核心素養(yǎng)理念的日益普及，指向核心素養(yǎng)的學(xué)科教學(xué)必然成為“新常態(tài)”。在這樣的背景下，初中物理教學(xué)怎樣進(jìn)行，才能體現(xiàn)核心素養(yǎng)元素，才能切實(shí)培育學(xué)生的核心素養(yǎng)，成為物理教師需要思考的問題。筆者認(rèn)為要想達(dá)成這一目標(biāo)，以下三點(diǎn)是必須遵循的。

一、發(fā)掘教材中的核心素養(yǎng)元素

著名物理教學(xué)專家、北京師范大學(xué)教授郭玉英在研究物理學(xué)科核心素養(yǎng)的時(shí)候，從物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面進(jìn)行了界定，并將之稱為物理學(xué)科核心素養(yǎng)的四要素。其中，物理觀念是指關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量等的基本認(rèn)識(shí);科學(xué)思維強(qiáng)調(diào)的是認(rèn)識(shí)方式，即從物理學(xué)的角度看透事物的本質(zhì)屬性，說(shuō)得通俗一點(diǎn)就是“以物理的眼光看事物”;科學(xué)探究并不陌生，這是始于2001年的課程改革給物理教學(xué)帶來(lái)的最大變化的教學(xué)方式（同時(shí)也是教學(xué)內(nèi)容），科學(xué)探究中的提出問題、形成猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并制定方案、獲取并處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論、對(duì)探究過(guò)程與結(jié)果進(jìn)行交流評(píng)估與反思等，形成了建構(gòu)物理概念與規(guī)律的異于傳統(tǒng)教學(xué)的模式;科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是一個(gè)新提法，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中對(duì)科學(xué)與技術(shù)要有一種正確的態(tài)度以及責(zé)任感。如果說(shuō)前面三個(gè)要素與核心素養(yǎng)這一上位概念中的“關(guān)鍵能力”相關(guān)的話，那這一要素就與“必備品格”高度相關(guān)。

顯然，要切實(shí)培育學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，就必須弄清所教的內(nèi)容中，核心素養(yǎng)是如何存在的。這里，筆者以“機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化”為例，談?wù)劥丝捶ā?/p>

首先，能量本身就是課程標(biāo)準(zhǔn)界定的三大教學(xué)內(nèi)容之一，而機(jī)械能與內(nèi)能是生活中最常見的兩種形式的能量，強(qiáng)化這一內(nèi)容的教學(xué)，可以讓學(xué)生形成從能量角度看待事物的習(xí)慣，這是直接的物理觀念的培養(yǎng);其次，機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化，可以讓學(xué)生形成“轉(zhuǎn)化”觀念，這在強(qiáng)化物理觀念的同時(shí)還可以給學(xué)生提供認(rèn)識(shí)生活事物的一種思維的角度，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，最直接的體現(xiàn)就是學(xué)生可以基于對(duì)生活實(shí)例的觀察，生成能量轉(zhuǎn)化判斷問題的直覺;再次，理解熱機(jī)的工作過(guò)程，充滿了探究性。盡管這不是一個(gè)探究性的實(shí)驗(yàn)，但由于熱機(jī)的工作過(guò)程環(huán)環(huán)相扣，學(xué)生理解起來(lái)并不容易，這就為學(xué)生的探究打開了空間，思考其工作過(guò)程與能量轉(zhuǎn)化過(guò)程，是一個(gè)充滿探究的過(guò)程;最后，熱機(jī)在生活中作用巨大，從普通的摩托車，到航母上的蒸汽輪機(jī)，都是熱機(jī)原理的簡(jiǎn)單或復(fù)雜反映，在感受熱機(jī)改變?nèi)祟惿畹耐瑫r(shí)，再思考熱機(jī)的工作效率與帶來(lái)的環(huán)境問題，可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

其實(shí)，筆者進(jìn)行過(guò)梳理，可以說(shuō)初中物理中的每一個(gè)物理概念或規(guī)律的教學(xué)，都或多或少，或明或隱地存在著核心素養(yǎng)要素，因此對(duì)物理教師而言，最為迫切的是帶著培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的目的研究教學(xué)內(nèi)容并進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，這是核心素養(yǎng)落地的前提。

二、基于核心素養(yǎng)進(jìn)行物理教學(xué)設(shè)計(jì)

既然核心素養(yǎng)四要素普遍存在于物理教學(xué)內(nèi)容中，在教學(xué)設(shè)計(jì)的時(shí)候，如果有明確的意識(shí)與方向，那么基于核心素養(yǎng)培育的教學(xué)設(shè)計(jì)就會(huì)自然形成。在“機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化”這一內(nèi)容的教學(xué)中，筆者確定了如下三個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)：

1.基于實(shí)例分析，培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念與科學(xué)思維

能量本身是一個(gè)抽象的概念，要培養(yǎng)學(xué)生用能量的觀念觀察生活中事物的意識(shí)與習(xí)慣，絕對(duì)不能脫離實(shí)例。筆者以借鑒外國(guó)教材中的“能量攜帶者”的比喻來(lái)實(shí)施教學(xué)，這樣學(xué)生可以將抽象的能量理解為形象的“可攜帶”的對(duì)象。比如說(shuō)筆者讓學(xué)生舉出具有動(dòng)能的物體的例子，學(xué)生舉出了行駛的汽車、下落的小球、飛行的子彈等，其實(shí)仔細(xì)研究可以發(fā)現(xiàn)，這個(gè)時(shí)候?qū)W生都是根據(jù)“運(yùn)動(dòng)”這一特征來(lái)舉例的，因?yàn)樗麄冎牢矬w在運(yùn)動(dòng)，所以判斷這些物體具有動(dòng)能。雖然不錯(cuò)，但卻不夠直接。筆者給他們打的比方是，這些運(yùn)動(dòng)的物體，“兜里都揣著動(dòng)能”——這就是“能量攜帶者”的另一說(shuō)法，這樣的說(shuō)法符合“具有能量”的標(biāo)準(zhǔn)，也更形象、更直接，因而可以幫助學(xué)生順利地建立能量觀點(diǎn)。

2.基于邏輯推理，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力

蘇科版的物理教材中，這節(jié)內(nèi)容安排了“反復(fù)折彎鐵絲”“空氣壓縮引火”“觀察點(diǎn)火爆炸”等活動(dòng)或?qū)嶒?yàn)，然后在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)熱機(jī)。前兩個(gè)活動(dòng)與實(shí)驗(yàn)是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的例子，后一個(gè)是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的例子，對(duì)應(yīng)著熱機(jī)工作的四個(gè)循環(huán)中的壓縮沖程與做功沖程。問題在于，學(xué)生并不能自主發(fā)現(xiàn)這種對(duì)應(yīng)，甚至在教師講授之后他們?nèi)匀凰贫嵌@就說(shuō)明簡(jiǎn)單的講授是不能解決這個(gè)問題的。于是筆者設(shè)計(jì)了探究式教學(xué)：首先讓學(xué)生知道利用熱機(jī)工作的所有復(fù)雜機(jī)械，最初的動(dòng)力都來(lái)自于熱機(jī)的曲軸，于是研究對(duì)象就變成了“曲軸為什么會(huì)運(yùn)動(dòng)（持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)）”。這相當(dāng)于科學(xué)探究中的提出問題;其次，讓學(xué)生帶著這個(gè)問題，分析課本上提供的汽油機(jī)的工作循環(huán)圖（這個(gè)時(shí)候不要給學(xué)生提供課件動(dòng)畫，一定要給學(xué)生一個(gè)構(gòu)思的空間），分析的主要方法實(shí)際上就是比較，而比較本身就是探究過(guò)程中所用到的最直觀的方式。學(xué)生需要比較的是四個(gè)沖程的區(qū)別，主要包括各個(gè)沖程中進(jìn)氣門、排氣門是打開還是關(guān)閉，活塞是向上還是向下運(yùn)動(dòng)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度是多少，等等。一旦學(xué)生分析得出正確的結(jié)論，就可以要求學(xué)生將靜態(tài)的圖片轉(zhuǎn)換成動(dòng)態(tài)的畫面，從而在大腦中形成熱機(jī)完整的一個(gè)工作循環(huán)的表象。這個(gè)過(guò)程中雖然沒有猜想，但卻有分析歸納、推理論證等過(guò)程，對(duì)科學(xué)思維的培養(yǎng)特別有幫助;第三，用動(dòng)畫來(lái)驗(yàn)證學(xué)生的表象，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)熱機(jī)工作原理的認(rèn)識(shí)。這實(shí)際上是探究結(jié)果的系統(tǒng)化、完整化;最后，回顧一個(gè)工作循環(huán)中的能量轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步強(qiáng)化能量轉(zhuǎn)化觀念。

3.基于科技發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

熱機(jī)效率的提升，是該領(lǐng)域科學(xué)與技術(shù)研究的重要工作，這個(gè)過(guò)程中的努力可以適當(dāng)向初中學(xué)生介紹。筆者先讓學(xué)生思考，如果要提升熱機(jī)的工作效率，你覺得應(yīng)該從哪些方面著手，學(xué)生想到的多數(shù)是減少熱損失、減小摩擦等，筆者在此基礎(chǔ)上告訴學(xué)生熱機(jī)的工作效率通常只在20%到30%，這就意味著熱機(jī)工作過(guò)程中有大量的能量損耗;而當(dāng)前的研究熱點(diǎn)是從缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)（紊流特征）、火焰的傳播、點(diǎn)火裝置等。事實(shí)證明，這樣的解釋極大地拓寬了學(xué)生的視野，他們普遍認(rèn)為這些細(xì)節(jié)中原來(lái)也隱藏著提高熱機(jī)工作效率的關(guān)鍵。而這往往能激發(fā)學(xué)生的責(zé)任感，用某些學(xué)生的話說(shuō)“原來(lái)我的知識(shí)中還有這么多的空白”，筆者認(rèn)為這就是責(zé)任感的體現(xiàn)。

三、基于核心素養(yǎng)進(jìn)行反思教學(xué)實(shí)踐

盡管在教學(xué)實(shí)踐中有生成，但多數(shù)情況下教學(xué)實(shí)踐過(guò)程與預(yù)設(shè)還是比較一致的。在核心素養(yǎng)的背景下反思教學(xué)實(shí)踐，顯然需要評(píng)估核心素養(yǎng)要素的培育，必須從核心素養(yǎng)的認(rèn)識(shí)與表現(xiàn)入手。但更要注意反思的對(duì)象是學(xué)生。

譬如上面的例子中，隔一段時(shí)間可以給學(xué)生播放一個(gè)爆竹竄到空中爆炸的視頻，然后提問學(xué)生：“你看到了什么？”除去直接的回答之外，期待的答案就是“內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能”（在地面上爆炸的瞬間）“動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能”（上竄過(guò)程中）“內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能”（空中爆炸的瞬間）“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能”（火藥燃燒過(guò)程中）“燃放爆竹容易造成空氣污染”等。不要以為這樣的觀念容易培養(yǎng)，實(shí)際上初中學(xué)生常常是拒絕這樣的教育的。記得此前教學(xué)物態(tài)變化的時(shí)候，一旦教室內(nèi)有什么物態(tài)變化，筆者就會(huì)提醒學(xué)生去想，不少學(xué)生覺得沒有必要，這就反證了物理觀念的培養(yǎng)并不像知識(shí)記憶與運(yùn)用那么簡(jiǎn)單。筆者堅(jiān)持一個(gè)觀點(diǎn)，只有學(xué)生看到日常生活中的物理現(xiàn)象能夠想到相應(yīng)的物理規(guī)律，看到不合理的現(xiàn)象能夠想到其中的邏輯缺陷（譬如網(wǎng)絡(luò)詐騙），看到不好的現(xiàn)象能夠想到從物理角度去加以改變（如環(huán)境污染），這才是真正的素養(yǎng)形成。

從這個(gè)角度講，初中物理教學(xué)任重而道遠(yuǎn)！

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 林欽， 陳峰， 宋靜. 關(guān)于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的中學(xué)物理教學(xué)的思考[J]. 課程·教材·教法， 2015（12）：90-95.

[2]? 鄒林林. 基于核心素養(yǎng)的物理探究性教學(xué)探討[J]. 物理之友， 2018（1）：17-19.

（責(zé)任編輯 易志毅）