基于學(xué)科核心素養(yǎng)的初高中物理教學(xué)內(nèi)容銜接探討

摘? ?要：以“歐姆定律”相關(guān)內(nèi)容為例，分析初、高中物理內(nèi)容的差異，并從物理學(xué)科核心素養(yǎng)角度分析其間的銜接問(wèn)題，以消除學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)可能出現(xiàn)的認(rèn)知困難。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué);核心素養(yǎng);初高銜接;歐姆定律

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2021）5-0078-3

對(duì)于許多學(xué)生而言，初、高中物理學(xué)習(xí)內(nèi)容之間有明顯的認(rèn)知“臺(tái)階”，這讓剛進(jìn)入高中的學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)可能有些不適應(yīng)。作為高中物理教師，如何在學(xué)生原有的認(rèn)知層面上消除“臺(tái)階”、順利過(guò)渡，是教學(xué)中需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

以“歐姆定律”這節(jié)課為例，在對(duì)初、高中教材的設(shè)計(jì)思路和內(nèi)容分析后發(fā)現(xiàn)，初、高中的內(nèi)容之間確實(shí)存在一定的“臺(tái)階”。對(duì)于高中教師而言，可能以為初中的內(nèi)容比較簡(jiǎn)單，學(xué)生學(xué)起來(lái)很容易，應(yīng)該什么都會(huì)。但實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，有些原以為學(xué)生會(huì)的內(nèi)容，他們并不一定具有相關(guān)基礎(chǔ)。

1? ? 初、高中“歐姆定律”內(nèi)容比較分析

1.1? ? 課標(biāo)要求的比較

課程標(biāo)準(zhǔn)是物理課程的基本規(guī)范和質(zhì)量要求，是物理教師教學(xué)的依據(jù)和準(zhǔn)繩。雖然“電阻”“歐姆定律”等相關(guān)知識(shí)在初、高中都有重復(fù)出現(xiàn)，但不同學(xué)段的課程標(biāo)準(zhǔn)要求并不相同，具體內(nèi)容如表1所示。

由表1可以看出，《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》對(duì)應(yīng)要求中三個(gè)行為動(dòng)詞分別為“知道”“探究”和“理解”，其中，“知道”屬于認(rèn)知性目標(biāo)“了解”的水平;“探究”屬于體驗(yàn)性目標(biāo)“經(jīng)歷”的水平;“理解”屬于認(rèn)知性目標(biāo)“理解”的水平。而《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》對(duì)應(yīng)要求中三個(gè)行為動(dòng)詞分別為“觀察”“識(shí)別”和“探究”，其中，“觀察”與“探究”屬于體驗(yàn)性目標(biāo)“經(jīng)歷”的水平;“識(shí)別”屬于技能性目標(biāo)獨(dú)立操作的水平。

總體來(lái)看，初中階段對(duì)于“歐姆定律”的知識(shí)點(diǎn)要求高一些，對(duì)于“電阻”的知識(shí)層面要求弱一些，重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)歐姆定律的理解，而對(duì)“電阻”概念本身沒(méi)有過(guò)多涉及;而高中階段討論閉合電路歐姆定律時(shí)，對(duì)“電阻”概念的形成、屬性等知識(shí)和科學(xué)思維要求高一些，對(duì)測(cè)量電阻的實(shí)驗(yàn)探究要求高一些。

1.2? ? 教學(xué)目標(biāo)差異分析

結(jié)合課標(biāo)要求與教材內(nèi)容，我們可以梳理出初中階段該內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)如下：

①能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出電流與電壓、電阻之間的關(guān)系;②能從分步實(shí)驗(yàn)結(jié)論中總結(jié)出歐姆定律;③能用歐姆定律公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算;④能通過(guò)探究性實(shí)驗(yàn)，了解各儀器的使用方法，學(xué)會(huì)控制變量法;⑤體驗(yàn)探究性實(shí)驗(yàn)的過(guò)程;⑥增強(qiáng)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣。

結(jié)合課標(biāo)要求與教材內(nèi)容，我們可以梳理出高中階段該內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)如下：

①理解電阻的定義，理解歐姆定律;②通過(guò)測(cè)繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)，掌握分壓電路的基本原理;③知道伏安特性曲線;④知道線性元件和非線性元件;⑤學(xué)會(huì)通過(guò)控制變量法研究實(shí)驗(yàn)中各個(gè)量的關(guān)系，學(xué)會(huì)利用U-I圖像來(lái)處理、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的方法;⑥進(jìn)一步體會(huì)用比值定義物理量的方法;⑦學(xué)會(huì)一般元件伏安特性曲線的測(cè)繪方法;⑧增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，體驗(yàn)物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度。

學(xué)生初中學(xué)習(xí)過(guò)“歐姆定律”內(nèi)容，但如何理解I-U圖像和伏安特性曲線，對(duì)一般高中學(xué)生而言，可能存在認(rèn)知困難。對(duì)于電阻，初中階段學(xué)生只知道定性結(jié)論，對(duì)電阻的本質(zhì)屬性和電阻的內(nèi)涵都未過(guò)多涉及。進(jìn)入高中，直接學(xué)習(xí)電阻公式，實(shí)驗(yàn)探究電阻率，學(xué)習(xí)各類測(cè)量?jī)x器的使用，能力要求提升較大，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中往往會(huì)存在障礙。

通過(guò)上面內(nèi)容差別分析可以看出，初、高中的知識(shí)點(diǎn)要求和能力要求存在一定的“臺(tái)階”，如何消除“臺(tái)階”，讓學(xué)生更加順利地進(jìn)行學(xué)習(xí)，接下來(lái)從物理學(xué)科核心素養(yǎng)角度進(jìn)行討論。

2? ? 基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)容銜接

物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過(guò)程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過(guò)物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特征的品質(zhì)，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵組成部分。下面從物理學(xué)科核心素養(yǎng)角度分析初、高中“歐姆定律”相關(guān)內(nèi)容的銜接問(wèn)題。

2.1? ? 從創(chuàng)設(shè)情境厘清概念進(jìn)行銜接——“物理觀念”

初中《物理》教材給出的“歐姆定律”內(nèi)容是：導(dǎo)體中的電流，跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟這段導(dǎo)體的電阻成反比。初中階段呈現(xiàn)的是I=■。而高中《物理》教材關(guān)于“歐姆定律”的討論，將重點(diǎn)放在了歐姆定律的變式R=以及后續(xù)的I-U圖像分析。雖然是同一個(gè)公式的變形，但是其實(shí)際意義相差甚遠(yuǎn)。從概念上看，初中教材在文字上對(duì)歐姆定律是強(qiáng)化的，對(duì)“R”這個(gè)物理量的內(nèi)涵是弱化的。而在高中階段對(duì)“R”的含義，尤其是對(duì)高中學(xué)生構(gòu)建物理模型以及電阻特性曲線是非常強(qiáng)調(diào)的?？梢?jiàn)，課程標(biāo)準(zhǔn)和教材給我們的初、高中實(shí)際教學(xué)銜接留下了很大的創(chuàng)造發(fā)揮空間。

在初中物理實(shí)際教學(xué)中可以不強(qiáng)調(diào)對(duì)電阻R內(nèi)涵的深入理解，但進(jìn)入高中階段，在學(xué)習(xí)歐姆定律之前，如果能夠通過(guò)如下情境創(chuàng)設(shè)去引導(dǎo)學(xué)生理解“電阻”概念，將會(huì)取得良好的教學(xué)效果。

課前，布置學(xué)生去網(wǎng)上搜索電阻相關(guān)知識(shí)、搜集生活中常見(jiàn)電阻及相關(guān)元件（實(shí)驗(yàn)室也可以提供一些）。

課中，在實(shí)驗(yàn)室擺放各種各樣的定值電阻及相關(guān)元件，讓學(xué)生去識(shí)別、描述和體驗(yàn)，學(xué)生通過(guò)視覺(jué)、觸覺(jué)感官認(rèn)知后形成初步概念和印象，能夠逐步了解生活中電阻特征，形成初步認(rèn)知。然后分組實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生分析某一類電阻的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并引導(dǎo)學(xué)生提出如下問(wèn)題：從數(shù)據(jù)的分析、整理中可以得出什么樣的結(jié)論？在綜合各小組成員意見(jiàn)后得出：對(duì)同一個(gè)導(dǎo)體，兩端的電壓U與流過(guò)的電流I的比值是一個(gè)定值，通過(guò)改變U和I，發(fā)現(xiàn)這個(gè)定值與U、I都無(wú)關(guān)。進(jìn)而分析其他小組實(shí)驗(yàn)中不同電阻的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出一致的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，只是定值的數(shù)值不一樣，說(shuō)明兩者是不一樣的電阻。

于是，學(xué)生通過(guò)這一個(gè)情境創(chuàng)設(shè)可以深入地理解電阻這一概念，并得出結(jié)論：每個(gè)導(dǎo)體本身都存在一個(gè)恒量R，不同的導(dǎo)體具有不同的R值，它是物體本身的屬性。通過(guò)比值定義法引導(dǎo)學(xué)生建立了電阻的基本概念，并體會(huì)其內(nèi)涵。

2.2? ? 梳理邏輯進(jìn)行銜接——“科學(xué)思維”

初中階段僅僅是讓學(xué)生了解電阻是物質(zhì)的本身屬性，而電阻具體與哪些物理量有什么樣的關(guān)系，學(xué)生還不清楚;高中階段如果直接講授電阻定律，給出電阻的決定式，學(xué)生思維發(fā)展沒(méi)有經(jīng)過(guò)一個(gè)內(nèi)在認(rèn)知的過(guò)程，進(jìn)而理解該知識(shí)的內(nèi)涵，這不利于學(xué)生深入學(xué)習(xí)。因此，設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程時(shí)要充分考慮學(xué)生可能存在的問(wèn)題，幫助學(xué)生梳理電阻認(rèn)識(shí)過(guò)程中的邏輯關(guān)系。

在該部分的教學(xué)中，可以根據(jù)每個(gè)導(dǎo)體本身都存在一個(gè)恒量R的這個(gè)結(jié)論，按照物理規(guī)律建立的思維過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用控制變量、比較、抽象、概括、類比等思維方法，對(duì)電路中的電流、電壓與電阻關(guān)系進(jìn)行思維加工，抓住主要因果關(guān)系，即通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，而不是導(dǎo)體兩端的電壓與流過(guò)的電流成正比。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的U不變和R不變，分別分析、總結(jié)概括出電流與電壓成正比、與電阻成反比，進(jìn)而建立歐姆定律的模型，以提高學(xué)生抽象概括、實(shí)驗(yàn)歸納、理論推導(dǎo)等邏輯思維能力。

同時(shí)，還可以再次引導(dǎo)學(xué)生，對(duì)影響這個(gè)恒定量的因素進(jìn)行討論。例如，這個(gè)恒量到底與哪些因素有關(guān)？引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)出其猜想和邏輯推理過(guò)程。

2.3? ? 在體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行銜接——“科學(xué)探究”

初中階段對(duì)該部分內(nèi)容的探究通常是教師給出實(shí)驗(yàn)方案、講解相關(guān)注意事項(xiàng)，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)得出數(shù)據(jù)，而后進(jìn)行分析總結(jié)并得出結(jié)論。高中教材中直接給出一個(gè)“外接分壓法”測(cè)電阻的電路圖，然后直接給出了實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)一步探究小燈泡的伏安特性曲線。

高中生在學(xué)習(xí)該內(nèi)容時(shí)可能會(huì)存在以下疑惑：為什么這個(gè)設(shè)計(jì)方案能夠提供可變電壓？初中的電路設(shè)計(jì)方案為什么不可以繼續(xù)使用？被測(cè)電阻阻值是變化的？怎么測(cè)量它？相關(guān)干擾因素有哪些？對(duì)此，教材上則用一句“原理將在以后討論，在此暫不涉及”帶過(guò)，筆者認(rèn)為還可以通過(guò)如下設(shè)計(jì)進(jìn)行銜接：

課前，讓學(xué)生上網(wǎng)搜尋或進(jìn)實(shí)驗(yàn)室觀察、探究電壓表、電流表有無(wú)阻值？如果有，該阻值可否忽略？初中學(xué)習(xí)歐姆定律時(shí)電阻兩端電壓變化范圍是多少？能不能從零伏開(kāi)始測(cè)量？

課中，首先給定學(xué)生相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材讓其設(shè)計(jì)方案來(lái)證明“電流表、電壓表的儀表阻值對(duì)被測(cè)量阻值有無(wú)影響”。學(xué)生會(huì)通過(guò)不斷地探索，動(dòng)手體驗(yàn)探索出：電流表外接和內(nèi)接兩種情況下，同一個(gè)被測(cè)阻值的測(cè)量結(jié)果不一樣，進(jìn)而根據(jù)結(jié)果得出儀表阻值影響被測(cè)阻值的結(jié)論。該設(shè)計(jì)意在培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)和解釋能力。其次，讓學(xué)生設(shè)計(jì)方案來(lái)證明“在初中階段歐姆定律實(shí)驗(yàn)電路連接方式中，被測(cè)電阻兩端電壓能否從零測(cè)起”。學(xué)生在用給定電池做電源的情況下，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器以使電壓表示數(shù)為零，但始終做不到。此時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生嘗試用教材給定的分壓電路進(jìn)行測(cè)試，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。第三，教師引導(dǎo)學(xué)生相互交流分析、評(píng)估實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)缺點(diǎn)。該點(diǎn)旨在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行交流評(píng)估。

上述設(shè)計(jì)，自然而然地使學(xué)生明白了為什么要用外接分壓的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，并為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

因此，在實(shí)驗(yàn)探究課上不應(yīng)輕易告訴學(xué)生問(wèn)題的答案，而應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)思考和動(dòng)手去解決問(wèn)題，這樣學(xué)生會(huì)理解得更加深刻。在以后學(xué)習(xí)過(guò)程中，當(dāng)再一次遇到相關(guān)問(wèn)題時(shí)，也能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的體驗(yàn)和思考進(jìn)行有效回答。由于電路問(wèn)題的復(fù)雜性，初、高中物理教師應(yīng)該注意探究過(guò)程中技能培養(yǎng)的銜接，以便于學(xué)生的有效學(xué)習(xí)。

2.4? ? 在角色扮演中認(rèn)識(shí)科學(xué)進(jìn)行銜接——“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”

內(nèi)在動(dòng)力與責(zé)任感來(lái)源于學(xué)生自身的體驗(yàn)與理解，設(shè)計(jì)身臨其境的“角色扮演——如果是你，你會(huì)怎樣”環(huán)節(jié)進(jìn)行銜接，往往能夠取得良好的教學(xué)效果。

角色扮演——科學(xué)探究參與者：“你在探究歐姆定律這個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，遇到了哪些困難？測(cè)量一個(gè)可變電阻的特性曲線超過(guò)你現(xiàn)有的知識(shí)儲(chǔ)備，你采用了什么方式進(jìn)行解決？”

角色扮演——節(jié)能環(huán)保衛(wèi)士：“在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，你認(rèn)為在歐姆定律電路設(shè)計(jì)過(guò)程中哪些地方可以更加省電節(jié)能？為此，實(shí)驗(yàn)過(guò)程應(yīng)該注意哪些事項(xiàng)？”

……

這一階段的教學(xué)，應(yīng)該引領(lǐng)學(xué)生有意對(duì)比初、高中的異同，使學(xué)生的理解和認(rèn)識(shí)在比較中得以加深升華。

3? ? 小? 結(jié)

綜上，我們?cè)诟咧形锢斫虒W(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)初、高中學(xué)生在物理學(xué)科上的認(rèn)知水平和實(shí)際差異，尊重學(xué)生的實(shí)際掌握情況，基于現(xiàn)狀，有針對(duì)性地進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，則能幫助學(xué)生順利過(guò)渡，取得良好的教學(xué)效果。

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