核心素養(yǎng)導(dǎo)向的物理教學(xué)研究

李靜

［摘 要］《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》已正式頒布，此課標(biāo)立足學(xué)生全面發(fā)展，倡導(dǎo)核心素養(yǎng)導(dǎo)向的物理教學(xué)，要求通過初中物理課堂教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。文章以蘇科版教材“電阻”的教學(xué)為例，探討核心素養(yǎng)導(dǎo)向的初中物理教學(xué)，這種教學(xué)主要包括創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境、實(shí)施問題導(dǎo)向、重視實(shí)驗(yàn)探究、解決實(shí)際問題四個(gè)方面。

［關(guān)鍵詞］核心素養(yǎng)；物理教學(xué)；電阻

［中圖分類號(hào)］? ? G633.7? ? ? ? ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號(hào)］? ? 1674-6058（2023）05-0058-04

義務(wù)教育物理課程以習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會(huì)主義思想為指導(dǎo)，以學(xué)生發(fā)展為本，旨在提升全體學(xué)生的核心素養(yǎng)，為每個(gè)學(xué)生提供學(xué)習(xí)和發(fā)展的機(jī)會(huì)；重視科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，實(shí)施問題導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生不斷探索，提高學(xué)生分析與解決實(shí)際問題的實(shí)踐技能和科學(xué)思維能力，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。本文以蘇科版教材九年級(jí)上冊第十四章第一節(jié)“電阻”的教學(xué)為例，研究物理教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

一、核心素養(yǎng)導(dǎo)向的初中物理教學(xué)架構(gòu)

（一）義務(wù)教育物理課程核心素養(yǎng)要義解讀

核心素養(yǎng)是課程育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過物理課程學(xué)習(xí)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，義務(wù)教育物理課程要求培養(yǎng)的核心素養(yǎng)主要包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任?！拔锢碛^念”是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)和相互作用、能量等內(nèi)容的總體認(rèn)識(shí)，是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題的基礎(chǔ)。［1］4“科學(xué)思維”是從物理學(xué)視角對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)方式；是建構(gòu)物理模型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等方法在科學(xué)領(lǐng)域的具體運(yùn)用。［1］4-5“科學(xué)探究”是指基于觀察和實(shí)驗(yàn)提出物理問題、形成猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案、獲取與處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并解釋，以及對科學(xué)探究過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估、反思的能力?！翱茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任”是指在認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)和了解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境之間關(guān)系的基礎(chǔ)上形成的，探索自然的內(nèi)在動(dòng)力，嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是、持之以恒的品質(zhì)，熱愛自然、遵守科學(xué)倫理的自覺行為。［1］5初中物理核心素養(yǎng)的四個(gè)維度又分別包含了各自相應(yīng)的要素，共同組建起初中物理核心素養(yǎng)框架體系，如圖1所示。

（二）實(shí)施架構(gòu)

義務(wù)教育物理課程是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)課程，以促進(jìn)社會(huì)發(fā)展以及人類科學(xué)事業(yè)傳承為宗旨，從物理學(xué)視角幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)自然，初步形成科學(xué)的自然觀；引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣，進(jìn)而學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)；引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境之間的關(guān)系，形成科學(xué)態(tài)度和正確價(jià)值觀，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感、民族自豪感。［2］

核心素養(yǎng)導(dǎo)向的初中物理教學(xué)面向全體學(xué)生，通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境、實(shí)施問題導(dǎo)向，重視實(shí)驗(yàn)探究、解決實(shí)際問題、體驗(yàn)科學(xué)精神的教學(xué)過程，培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。這樣的物理教學(xué)使學(xué)生形成認(rèn)識(shí)自然的科學(xué)思維品質(zhì)，解決問題的科學(xué)推理能力，研究問題的科學(xué)探究方法，認(rèn)識(shí)世界的科學(xué)精神。核心素養(yǎng)導(dǎo)向的初中物理教學(xué)架構(gòu)圖如圖2所示。

二、核心素養(yǎng)導(dǎo)向的初中物理“電阻”教學(xué)

（一）“電阻”教學(xué)設(shè)計(jì)框架

電阻作為電學(xué)三大核心概念之一，在蘇科版教材九年級(jí)上冊第十四章“歐姆定律”的第一節(jié)。本節(jié)的主要教學(xué)目標(biāo)為：理解電阻概念；探究影響電阻大小的因素。由于電阻的概念十分抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)存在較大的疑惑，因此電阻概念的理解是本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)難點(diǎn)；而探究影響電阻大小的因素，既要讓學(xué)生深入理解電阻的概念，又要在理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)探究，是本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)重點(diǎn)。因此，在核心素養(yǎng)導(dǎo)向的初中物理教學(xué)中圍繞以上重難點(diǎn)，設(shè)計(jì)了如圖3所示的教學(xué)框架。

（二）“電阻”教學(xué)過程

（1）創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出：教師要充分結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，有目的地創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，引導(dǎo)學(xué)生從經(jīng)驗(yàn)中提煉并總結(jié)事物的共同屬性，抽象事物的本質(zhì)特征，實(shí)現(xiàn)從經(jīng)驗(yàn)常識(shí)向物理概念轉(zhuǎn)變。［3］

“電阻”一課中，電阻的概念很抽象，學(xué)生理解起來較為困難。因此，教師在引入新課環(huán)節(jié)設(shè)置了小游戲，讓學(xué)生判斷哪些物品是導(dǎo)體?！皩?dǎo)體”這一名詞，雖初中階段還沒有涉及，但是學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)對導(dǎo)體有一定的了解。教師首先展示常見物品：玩具積木、銅鑰匙、玻璃塊、食用油、橡皮、塑料直尺、鉛筆芯、鹽水、塑料筆套等，通過小組討論，正確判斷導(dǎo)體。如對物品有爭議，能利用實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行驗(yàn)證。提供的實(shí)驗(yàn)器材有：數(shù)節(jié)新干電池、電池盒、燈泡、電流表、導(dǎo)線若干等。學(xué)生可自行設(shè)計(jì)電路，并對不同物品的導(dǎo)電情況進(jìn)行驗(yàn)證。

學(xué)生通過小實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后，教師建立本課的項(xiàng)目目標(biāo)：嘗試讓電路中的小燈泡變亮（如何讓電路中的電流變大）？學(xué)生歸納總結(jié)得出兩種方法：一是改變電路兩端的電壓；二是改變和小燈泡串聯(lián)的導(dǎo)體。學(xué)生通過小游戲中的真實(shí)情境體驗(yàn)，得知本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)是第二種方法，即改變接入電路中的導(dǎo)體而改變電路中的電流，從而使小燈泡變亮。

新課引入環(huán)節(jié)，教師創(chuàng)設(shè)有效的真實(shí)情境，結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生完成判斷生活中物品的導(dǎo)電性能的學(xué)習(xí)任務(wù)。它貼近生活、聯(lián)系實(shí)際、能在課堂初始階段就有效激發(fā)興趣、激活思維，引導(dǎo)學(xué)生從生活走向物理、從自然走向物理，讓學(xué)生具備認(rèn)識(shí)自然的科學(xué)思維品質(zhì)，激發(fā)學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)熱情。

（2）實(shí)施問題導(dǎo)向教學(xué)

在物理教學(xué)實(shí)踐中，教師鼓勵(lì)學(xué)生在解決問題時(shí)主動(dòng)運(yùn)用知識(shí)，為學(xué)生提供一個(gè)交流、合作、探索、發(fā)展的平臺(tái)。實(shí)施問題導(dǎo)向，讓學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中探索和發(fā)現(xiàn)問題情境中的知識(shí)，掌握學(xué)習(xí)物理的技能，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維。

“電阻”一課的主要教學(xué)目標(biāo)是理解電阻的概念、探究影響電阻大小的因素。其中探究影響電阻大小的因素為本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)。教師在課堂教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)針對初中生的思維特點(diǎn)，逐層遞進(jìn)地設(shè)計(jì)問題鏈。

問題1. 將小燈泡和不同物品串聯(lián)起來，哪些物品可以讓小燈泡發(fā)光？

問題2. 在小燈泡發(fā)光的前提下，如何讓小燈泡變得更亮一些？

問題3. 當(dāng)肉眼無法判斷小燈泡的亮度變化時(shí)，電路中可以增加哪個(gè)電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材？

問題4. 增加了電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材后，如何改變電路中電流的大??？

問題5. 為什么接入不同的導(dǎo)體，電路中電流大小不同？

問題6. 電阻的概念是什么？

問題7. 導(dǎo)體電阻的大小與哪些因素有關(guān)？

問題8. 改變和小燈泡串聯(lián)的導(dǎo)體的哪些因素時(shí)，能讓小燈泡變得更亮？

問題9. 生活中的物品可以分為哪幾類？

問題10. 這些物品的導(dǎo)電性能能否改變？如何改變？

本節(jié)課圍繞以上10個(gè)問題，讓學(xué)生在解決問題的過程中掌握重點(diǎn)、突破難點(diǎn)。學(xué)生歸納并總結(jié)影響電流大小的因素后，緊接著提出問題：為什么接入不同的導(dǎo)體，電路中電流大小不同？這時(shí)，就需要建構(gòu)電阻的概念。類比水流經(jīng)過水管時(shí)，如果水管中間被堵塞，則對水流產(chǎn)生了阻礙。由對水流產(chǎn)生的阻礙作用類比電阻對電流的阻礙作用，進(jìn)而得到電阻的概念，突破教學(xué)的難點(diǎn)。

教師要有意識(shí)地創(chuàng)設(shè)問題，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，會(huì)運(yùn)用所學(xué)模型分析常見的物理問題。讓學(xué)生能獨(dú)立思考，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，對相關(guān)問題提出自己的見解，引導(dǎo)學(xué)生形成質(zhì)疑創(chuàng)新的意識(shí)，讓學(xué)生具備解決問題的科學(xué)推理能力。

（3）重視實(shí)驗(yàn)探究

教師需要努力通過實(shí)驗(yàn)探究幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和理解知識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作與實(shí)驗(yàn)探究能力。根據(jù)課堂觀察和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生經(jīng)歷提出問題、形成猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案等科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究的整個(gè)過程，能有效提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。［4］

影響導(dǎo)體電阻大小的因素實(shí)驗(yàn)探究是本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)?；谝延械恼J(rèn)識(shí)，學(xué)生較容易猜測“材料”和“長度”是影響導(dǎo)體電阻大小的兩個(gè)因素，而對“橫截面積”因素的認(rèn)識(shí)則比較模糊。為了讓學(xué)生形成有效的猜想，教師可以將自由電子在導(dǎo)體中通過，類比為學(xué)生在馬路上行走。進(jìn)入校門，如校門完全敞開，學(xué)生進(jìn)入較容易，阻礙小；但由于疫情影響，學(xué)生進(jìn)入校園需測溫，只開設(shè)幾條通道，這樣進(jìn)入校園就比較緩慢，阻礙很大。學(xué)生從上述類比猜測“橫截面積”因素對電阻大小的影響。學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行合理猜想，鍛煉了解決問題的能力。

在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案環(huán)節(jié)中，通過上述設(shè)置的問題鏈中的第3個(gè)問題：當(dāng)肉眼無法判斷小燈泡的亮度變化時(shí)，電路中可以增加哪個(gè)電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材？學(xué)生判斷出還需“電流表”這一測量工具。這樣，既可以通過觀察小燈泡的亮度判斷電流，又能具體測出電流的大小，判斷導(dǎo)體電阻的大小。此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生在今后的實(shí)踐過程中更嚴(yán)謹(jǐn)。在上述猜想中，學(xué)生列舉出三個(gè)因素，并設(shè)計(jì)了如下表格（如表1）。

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究時(shí)，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)操作收集信息，初步具有獲取證據(jù)的能力；學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)分析、處理信息，得出結(jié)論，初步具有對科學(xué)探究過程和結(jié)果作出解釋的能力。教師請學(xué)生展示小組探究的因素，學(xué)生能口頭表述自己的觀點(diǎn)，自我反思和聽取他人意見，如圖4和圖5所示（圖5為學(xué)生展示記錄的表格）。學(xué)生交流展示時(shí)，教師可補(bǔ)充拓展電阻率的知識(shí)。隨即提出問題鏈中的第8個(gè)問題：改變和小燈泡串聯(lián)的導(dǎo)體的哪些因素時(shí)，能讓小燈泡變得更亮？學(xué)生能回答：和小燈泡串聯(lián)的導(dǎo)體需要長度短、橫截面積大、電阻率小。

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究過程中達(dá)到以下目標(biāo)：有科學(xué)探究的意識(shí)，能發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，形成猜想與假設(shè)；能制訂簡單的科學(xué)探究方案，有控制實(shí)驗(yàn)條件的意識(shí)；能分析、處理信息，得出結(jié)論，初步具有對科學(xué)探究過程和結(jié)果作出解釋的能力。培養(yǎng)核心素養(yǎng)中的科學(xué)探究能力，并掌握研究問題的科學(xué)探究方法。

（4）解決實(shí)際問題

學(xué)生在經(jīng)歷一系列的課堂活動(dòng)后，從物理學(xué)視角形成對電阻等內(nèi)容的認(rèn)識(shí)，能將物理知識(shí)和實(shí)際生活中的問題聯(lián)系起來，能從物理學(xué)視角解釋有關(guān)現(xiàn)象，解決實(shí)際問題。

學(xué)生在經(jīng)歷上述科學(xué)探究活動(dòng)后，得到如下結(jié)論：影響電阻大小的因素分別為導(dǎo)體的長度、導(dǎo)體的橫截面積、導(dǎo)體的材料。上課前已讓學(xué)生通過閱讀教材、收集信息等方法探究影響電阻大小的第四個(gè)因素——溫度，學(xué)生在課前已經(jīng)自制了加熱白熾燈燈絲的實(shí)驗(yàn)裝置（如圖6）。

教師將實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中的合金電阻絲替換為圖6中的實(shí)驗(yàn)器材，加熱自制的白熾燈燈絲實(shí)驗(yàn)裝置，觀察小燈泡的亮度變化（如圖7）。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，加熱燈絲后，小燈泡的亮度變暗，電流表的示數(shù)變小，即導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大。而其他學(xué)生通過加熱食鹽水、鉛筆芯等器材時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡的亮度變亮，電流表的示數(shù)變大，即導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而減小。當(dāng)結(jié)論有爭議時(shí)，通過查閱資料可知：大多數(shù)導(dǎo)體（金屬）的電阻隨溫度的升高而增大，少數(shù)導(dǎo)體（碳和電解液）的電阻隨溫度的升高而減小，并拓展出“半導(dǎo)體材料溫度升高時(shí)電阻變小”這個(gè)結(jié)論。順理成章地進(jìn)入本節(jié)課的最后一個(gè)環(huán)節(jié)——物質(zhì)的導(dǎo)電性能。

在教材有關(guān)導(dǎo)電性能的圖表中，玻璃歸在絕緣體一類。此時(shí)，又可將圖6的燈絲取走，換成一個(gè)玻璃芯（如圖8）。將此玻璃芯接入電路中，此時(shí)教師將上述實(shí)驗(yàn)電路中的小燈泡替換為發(fā)光二極管，玻璃和發(fā)光二極管串聯(lián)后閉合開關(guān)，二極管不發(fā)光。但加熱玻璃一段時(shí)間后，二極管發(fā)光。由此說明導(dǎo)體和絕緣體之間沒有明顯的界線。

學(xué)生不僅在解決實(shí)際問題的過程中學(xué)習(xí)了有關(guān)物理知識(shí)，形成了能量觀，更體會(huì)到了物理學(xué)對人類認(rèn)識(shí)的深化及社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)作用。通過解決實(shí)際問題，使學(xué)生樹立了克服困難的信心和決心，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

三、結(jié)束語

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》堅(jiān)持核心素養(yǎng)導(dǎo)向，以學(xué)生發(fā)展為本，體現(xiàn)了先進(jìn)的教育理念，為初中階段教育質(zhì)量提高做出了積極貢獻(xiàn)。“課標(biāo)”從提高學(xué)生物理核心素養(yǎng)的角度，讓每一位物理教師重新認(rèn)識(shí)了物理教學(xué)的價(jià)值。蘇科版教材“電阻”一課在初中物理電學(xué)教學(xué)中占有十分重要的地位，教師在教學(xué)過程中應(yīng)根據(jù)課程理念、課程目標(biāo)和課程內(nèi)容等，結(jié)合實(shí)際教學(xué)情況，創(chuàng)造性地開展初中物理教學(xué)，全面提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，提高學(xué)生解決問題的科學(xué)推理能力，讓學(xué)生逐步學(xué)會(huì)研究問題的科學(xué)探究方法。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?］

［1］? 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)：2022年版［S］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

［2］? 廖伯琴.提煉核心素養(yǎng)，凸顯課程育人價(jià)值：義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）解讀［J］.基礎(chǔ)教育課程，2022（10）：46-52.

［3］? 劉小豐，周兆富.用命題引導(dǎo)新課程理念下的教學(xué)：2022年廣東省初中學(xué)業(yè)水平考試物理試題賞析［J］.中學(xué)物理，2022（20）：61-65.

［4］? 卞望來.創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)教學(xué) 培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)［J］.物理教學(xué)，2019（2）：25-27.

［5］? 李艷，許光曙.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)情境 促進(jìn)物理觀念形成：以“電阻”教學(xué)為例［J］.中學(xué)物理教學(xué)參考，2021（22）：1-5.

［6］? 王炯.《電阻》教學(xué)設(shè)計(jì)［J］.中學(xué)物理，2010（24）：43-45.

（責(zé)任編輯 易志毅）