指向關(guān)鍵能力提升的初中物理教學(xué)探討

摘" "要：關(guān)鍵能力是學(xué)生應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)情境時(shí)解決問題的必備能力，包括概括理解、實(shí)驗(yàn)探究、實(shí)踐應(yīng)用和求實(shí)創(chuàng)新等。以“運(yùn)用歐姆定律測量電阻”教學(xué)為例，通過建構(gòu)物理情境、重視實(shí)驗(yàn)規(guī)劃、創(chuàng)設(shè)任務(wù)群組以及改變實(shí)驗(yàn)條件等方式，提升學(xué)生的物理學(xué)科關(guān)鍵能力，促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；關(guān)鍵能力；初中物理；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（2025）2-0010-4

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（２０２２年版）》提出物理課程應(yīng)著力培養(yǎng)核心素養(yǎng)，體現(xiàn)正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力的培養(yǎng)要求［１］。物理學(xué)科關(guān)鍵能力是指在應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)情境時(shí)表現(xiàn)出的解決問題的能力，是學(xué)習(xí)者在經(jīng)歷學(xué)科學(xué)習(xí)的過程中逐步形成的，屬于適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備能力，包括概括理解、實(shí)驗(yàn)探究、實(shí)踐應(yīng)用和求實(shí)創(chuàng)新４個(gè)方面［２］。物理學(xué)科關(guān)鍵能力是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的具體體現(xiàn)，能為教師將素養(yǎng)目標(biāo)細(xì)化為可操作的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)行為提供方向。當(dāng)前初中物理教學(xué)在實(shí)時(shí)、全面評(píng)估學(xué)生這些關(guān)鍵能力的習(xí)得情況上仍顯不足，“課堂理解易，實(shí)際應(yīng)用難”的現(xiàn)象仍普遍存在。下面以“運(yùn)用歐姆定律測量電阻”教學(xué)為例，探討如何通過創(chuàng)新教學(xué)方式，精準(zhǔn)提升學(xué)生的物理學(xué)科關(guān)鍵能力，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的全面深入發(fā)展。

１" " 把握情境本質(zhì)，提高概括理解能力

概括理解能力是學(xué)生在認(rèn)知過程中，對(duì)信息進(jìn)行抽象、歸納、總結(jié)的能力。在物理學(xué)習(xí)中表現(xiàn)為：能夠基于物理現(xiàn)象的觀察，提煉出普遍適用的物理規(guī)律，建構(gòu)物理模型，進(jìn)而解決新情境下的物理問題［３］。概括理解能力是連接理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用的橋梁，有助于促進(jìn)學(xué)生知識(shí)遷移與創(chuàng)新思維的發(fā)展，是解決“課堂理解易，實(shí)際應(yīng)用難”問題的關(guān)鍵。在實(shí)際教學(xué)中，教師需建構(gòu)貼近學(xué)生生活的物理學(xué)習(xí)情境，引導(dǎo)學(xué)生在情境中主動(dòng)探索、分析、歸納，通過反思與總結(jié)，逐步提升從具體到抽象、個(gè)別到一般的概括能力。教師不僅要強(qiáng)調(diào)知識(shí)的傳授，更要注重學(xué)生思維方法的訓(xùn)練，要訓(xùn)練學(xué)生能夠在面對(duì)復(fù)雜未知的物理問題時(shí)，迅速捕捉關(guān)鍵要素，展開精準(zhǔn)分析，并高效解決。

在“運(yùn)用歐姆定律測量電阻”的教學(xué)過程中，教師可以利用家庭常見的小燈泡（如“３．８ Ｖ" ０．３ Ａ”的小燈泡）和蓄電池（如６ Ｖ的蓄電池）作為實(shí)驗(yàn)器材，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境：如何用６ Ｖ的電源讓３．８ Ｖ的小燈泡正常發(fā)光？然后設(shè)計(jì)一系列遞進(jìn)的問題鏈（表１），引導(dǎo)學(xué)生回顧歐姆定律，思考如何利用該定律測量電阻，進(jìn)而深入探索實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和注意事項(xiàng)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生需親自動(dòng)手操作，觀察并記錄數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析和比較，提煉出導(dǎo)體電阻值恒定不變的共性特征。在這個(gè)過程中，教師還要鼓勵(lì)學(xué)生將實(shí)驗(yàn)過程抽象為物理模型，總結(jié)利用已知物理定律和測量工具求解未知物理量的方法，實(shí)現(xiàn)物理知識(shí)的遷移與創(chuàng)新思維的發(fā)展。

２" " 重視實(shí)驗(yàn)規(guī)劃，深化實(shí)驗(yàn)探究能力

實(shí)驗(yàn)探究能力是學(xué)生在觀察、實(shí)驗(yàn)和科學(xué)探究過程中表現(xiàn)出來的能力，包括問題與猜想、設(shè)計(jì)與操作、證據(jù)與論證等能力［４］。實(shí)驗(yàn)不僅是物理知識(shí)的直接來源，更是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神與能力的關(guān)鍵場域。教師應(yīng)精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)規(guī)劃，確保實(shí)驗(yàn)內(nèi)容既符合課程標(biāo)準(zhǔn)要求，又貼近學(xué)生生活實(shí)際。通過引導(dǎo)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的全過程，包括問題提出、假設(shè)建立、方案制訂、數(shù)據(jù)收集與分析、結(jié)論推導(dǎo)與反思等，讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)科學(xué)方法，理解物理規(guī)律的本質(zhì)。需要特別指出的是，實(shí)驗(yàn)規(guī)劃必須注重層次性與開放性，既要包含基礎(chǔ)操作技能的訓(xùn)練，也要融入創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。教師要鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，選擇適宜的實(shí)驗(yàn)器材，分析預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并在實(shí)驗(yàn)過程中靈活調(diào)整策略以應(yīng)對(duì)突發(fā)情況。通過實(shí)驗(yàn)規(guī)劃來培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、批判性思維和解決復(fù)雜問題的能力，努力達(dá)成實(shí)驗(yàn)探究能力的深刻內(nèi)化與提升。

以“運(yùn)用歐姆定律測量電阻”教學(xué)為例，教師可以引導(dǎo)學(xué)生首先設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容計(jì)劃表（表２）。

然后，運(yùn)用歐姆定律推導(dǎo)式Ｒ＝Ｕ/Ｉ計(jì)算出需串聯(lián)的電阻為７．３ Ω。教師提供網(wǎng)購標(biāo)稱７．３ Ω的電阻接入電路（圖１），閉合開關(guān)后電流表示數(shù)不符合預(yù)期，揭示電阻實(shí)際阻值存在偏差。為精確測定阻值，學(xué)生再采用“伏安法”（圖２）進(jìn)行實(shí)測，并通過引入滑動(dòng)變阻器（圖３）多次測量取平均值，以增強(qiáng)測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。以上過程不僅要鍛煉學(xué)生運(yùn)用歐姆定律測量電阻的基本實(shí)驗(yàn)技能，更關(guān)鍵的是要激發(fā)他們面對(duì)實(shí)際問題時(shí)的探究熱情與解決能力。引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)問題情境中，通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作深入交流、實(shí)踐與反思，實(shí)現(xiàn)從被動(dòng)接受知識(shí)到主動(dòng)探索學(xué)習(xí)模式的轉(zhuǎn)變，提升實(shí)驗(yàn)探究的深度與廣度，促進(jìn)其從“學(xué)會(huì)知識(shí)”到“學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)”的飛躍。

３" " 創(chuàng)設(shè)任務(wù)群組，增強(qiáng)實(shí)踐應(yīng)用能力

實(shí)踐應(yīng)用能力是學(xué)生在面對(duì)日常生活現(xiàn)象或具體物理問題時(shí)，靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析與解釋，運(yùn)用科學(xué)思想與方法進(jìn)行探索，并在實(shí)踐過程中不斷反思與評(píng)價(jià)自身行為，以優(yōu)化解決方案的能力［５］。它是學(xué)生創(chuàng)新思維、問題解決及自主學(xué)習(xí)能力的集中展現(xiàn)。教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的認(rèn)知水平，精心設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)的難度梯度，引導(dǎo)學(xué)生從簡單到復(fù)雜、從單一到綜合地展開探索。通過建構(gòu)一系列相互關(guān)聯(lián)、逐層遞進(jìn)的學(xué)習(xí)任務(wù)群組，促進(jìn)學(xué)生物理知識(shí)的實(shí)踐轉(zhuǎn)化與應(yīng)用能力［６］。同時(shí)，采用項(xiàng)目式小組合作、現(xiàn)代技術(shù)手段輔助等方式，確保每位學(xué)生都能在參與中積累經(jīng)驗(yàn)，提升實(shí)踐應(yīng)用能力。

在解決“如何用６ Ｖ的電源讓３．８ Ｖ的小燈泡正常發(fā)光”問題時(shí)，任務(wù)可被分解為多個(gè)層級(jí)（表３）：從運(yùn)用歐姆定律初步計(jì)算所需串聯(lián)電阻的阻值，到測量給定電阻的阻值，再到自制符合要求的電阻，最終達(dá)成讓小燈泡正常發(fā)光的目的。在此過程中，學(xué)生既可以學(xué)習(xí)伏安法測電阻的基本原理和操作技能，又可以通過評(píng)價(jià)導(dǎo)學(xué)、合作促學(xué)、留白激學(xué)等策略，不斷反思、優(yōu)化測量方法，提升解決實(shí)際問題的能力。特別是通過伏安法的多次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集和誤差分析，學(xué)生能夠更好地掌握實(shí)驗(yàn)技能，同時(shí)培養(yǎng)科學(xué)思維和數(shù)據(jù)處理能力。另外，自制電阻的任務(wù)更是鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力，使他們?cè)诮鉀Q實(shí)際問題的過程中，加深物理知識(shí)應(yīng)用價(jià)值的理解。

４" " 改變實(shí)驗(yàn)條件，擴(kuò)展求實(shí)創(chuàng)新能力

求實(shí)創(chuàng)新能力是學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中形成的能夠基于事實(shí)和證據(jù)進(jìn)行科學(xué)推理、批判性思考、提出創(chuàng)新性見解和解決方案的能力［７］。這一能力是物理學(xué)科關(guān)鍵能力的重要組成部分，它要求學(xué)生超越單純的知識(shí)記憶，能夠?qū)⑽锢砝碚撿`活應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)探究與實(shí)際問題的解決過程，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化與創(chuàng)新應(yīng)用的飛躍。教學(xué)中，教師可以通過調(diào)整原有實(shí)驗(yàn)的條件或參數(shù)，設(shè)計(jì)多樣化實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生在操作中掌握原理，在變化中發(fā)現(xiàn)問題，并尋求解決方案。學(xué)生在面對(duì)挑戰(zhàn)時(shí)，可以親身體驗(yàn)科學(xué)探索的復(fù)雜性和不確定性，學(xué)會(huì)在變化中找穩(wěn)定，在不確定中尋突破，從而培養(yǎng)出堅(jiān)韌的科學(xué)精神和創(chuàng)新能力。

在完成串聯(lián)定值電阻的測量后，教師進(jìn)一步拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生探索不同實(shí)驗(yàn)對(duì)象和條件下的電阻測量。例如，讓學(xué)生測量燈絲電阻（表４），并觀察其在不同溫度下的變化（圖4），從而理解電阻與溫度之間的關(guān)聯(lián)（圖5）。再比如，讓學(xué)生測量大電阻（如人體電阻），測量時(shí)，由于電流表精度的限制，學(xué)生可以嘗試引入電壓表進(jìn)行測量，并設(shè)計(jì)新的電路圖（圖6）來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。測量后，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生分析影響人體電阻的因素，如皮膚濕度、接觸面積等。通過這些拓展實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生能夠在鞏固歐姆定律的知識(shí)應(yīng)用、掌握新的實(shí)驗(yàn)技能的同時(shí)，在解決問題的過程中提升創(chuàng)新能力和求實(shí)精神。

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］義務(wù)教育學(xué)科核心素養(yǎng)與關(guān)鍵能力研究項(xiàng)目組．義務(wù)教育學(xué)科核心素養(yǎng)·關(guān)鍵能力測評(píng)與教學(xué)（初中物理）［Ｍ］．南京：江蘇鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社，２０１８．

［３］汪延茂．怎樣培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)抽象能力［Ｊ］．物理教學(xué)探討，２０２４，４２（３）：１１－１３．

［４］葉兵，孫德生．初中物理核心素養(yǎng)與關(guān)鍵能力的研究及測評(píng)實(shí)踐［Ｊ］．物理教學(xué)，２０１７，３９（１２）：３９－４３．

［５］吳利萍．基于關(guān)鍵能力培養(yǎng)的初中物理教學(xué)實(shí)踐與探索［Ｊ］．中學(xué)物理教學(xué)參考，２０２３，５２（３）：５－７．

［６］陳榮高．任務(wù)驅(qū)動(dòng)下的初中物理生本課堂構(gòu)建——以“歐姆定律的應(yīng)用”教學(xué)為例［Ｊ］．物理教師，２０２４，４５（４）：５６－５９．

［７］陳峰，李梅．指向關(guān)鍵能力培養(yǎng)的物理綜合實(shí)踐活動(dòng)的開發(fā)——以“制作簡易動(dòng)力跑車”為例［Ｊ］．物理教學(xué)探討，２０２０，３８（１２）：６６－６８．

（欄目編輯" " 趙保鋼）