提高物理核心素養的教學行為闡釋
——一節公開課的教學評述

郭振京

(江蘇省新沂市第一中學,江蘇 新沂 221400)

提高物理核心素養的教學行為闡釋
——一節公開課的教學評述

郭振京

(江蘇省新沂市第一中學,江蘇 新沂 221400)

核心素養的培養是新課程改革對學校教育的呼喚與要求,實驗探究是高中物理學科核心素養的重要內容.在探究過程中，通過有效的教學行為預設、組織與架控,可以使學生通過激疑、猜想、建模、合作探究,逐步轉變物理觀念,形成創新意識與科學思維,促進可持續發展,培養社會責任感．本文以“閉合電路歐姆定律”公開課的教學為例，闡釋提升物理核心素養的教學行為.

物理核心素養;教學行為;實驗探究;學習進階;評述

1 教學環節的片斷展示

以下是公開課“閉合電路歐姆定律”教學的幾個片斷.

(1) 教師提問設疑,引發認知沖突,激奇求新.

提問:歐姆定律的內容是什么?串、并聯電路的分壓及分流關系如何?學生回答后教師出示手電筒,開燈,學生觀察燈光較暗．

師問:燈光較暗是何原因?

生:電不足,電池電壓低．

教師拿出手電筒中小燈泡和電池,讓一位學生上臺讀出燈泡的額定電壓并用電壓表測出電源的電動勢,分別為2.5 V和2.8 V．

生疑:電壓足夠,為何那么暗呢?燈較暗說明燈泡的電壓達不到2.5 V,誰偷走了這部分電壓?——引入新課．

(2) 實驗探究,尋找丟失電壓,提出猜想.

投影并出示實驗電路板(如圖1),

學生小組

圖1

動手連接電路,依次閉合開關S1、S2、S3觀察燈的亮度,思考:燈亮度如何變化?并聯部分的總電壓表如何變化?為什么?

生:燈變暗了,說明燈的電壓變小了．一部分電壓被定值電阻R0分去了．

師:請你猜猜看,若去掉R0,逐個閉合開關,燈泡亮度還會互相影響嗎? 為何?

生(齊):不變,因為電源兩端電壓是不變的．

師:請大家使用桌上的器材,動手做做看,驗證自己的想法．

生(操作后):嗯?依次閉合開關時,燈還是變暗? 小組討論后提出猜想:電壓可能被電源自己分去了一部分,電源內部應該也有電阻.

(3) 巧設實驗,師生合作,驗證猜想.

教師出示“可變內阻電池”(如圖2)連接成如圖3的電路,改變內阻及滑動變阻器,讓兩位學生上臺測得多組數據,輸入到電子表格中(投影),可看出電池內部確實分擔了部分電壓,且內外電壓和不變,都等于電源電動勢.

圖2

學生總結:電源有內阻,也分擔了一部分電壓(這就能解釋手電筒為什么暗了)．

實例分析:手電筒退下的電池為何在電子鐘中還能正常工作?

(4) 行為引導,師生互動,推導全電路歐姆定律.

師:如果我們把電源外部的電路稱為外電路,電源內部稱為內電路,從能量角度看,電路中的能量是怎樣變化的?

生:在內電路中是其他形式的能轉化為電能;外電路中是電能轉化為其他形式的能．

師:若電路中電阻為純電阻,電源的電動勢為E,電路中電流為I,內外電阻分別用r、R表示,則t時間有多少其他形式的能轉化為電能?電能轉化為多少熱能?內部電阻產生多少熱?它們之間有何關系?

生:W非=qE=EIt;Q外=I2Rt,Q內=I2rt，引導學生由能量守恒得E=IR+Ir，即

(5) 當堂鞏固,拓展提升.

圖4

例題.如圖4所示,E=4 V,電阻R1=4 Ω,R2=2 Ω,R3=10 Ω,R4=6 Ω,已知電流表示數為0.3 A,所有電表 均為理想電表,求: (1) 電壓表V1、V2的示數各為多少?(2) 電源內阻r為多少?

2 基于核心素養的教學評述

物理核心素養主要包括:物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任等．該教師從教學的行為設計到課堂教學的過程實施,充分體現了核心素養的培養策略.

2.1 學習進階的過程設計符合學生認知發展

學習進階的研究表明,科學概念的學習可以按照一定的系列逐漸進階發展．對學生在一個時間跨度內學習和探究某一主題時,進行物理建模,通過教學過程的有效實施,促使學生的思維依次進階、逐級深化,能更好地促進學生的認知發展,形成良好的的物理觀念．[1]本節課的設計很好地運用這一進階建模過程:

(1) 建模的起點稍高于學生的“最近發展區”.

根據學情分析,從學生已有認知“電源兩端電壓始終不變”入手,展開循序漸進的矯正、內化形成新認知的教學過程,最終實現電源兩端電壓隨外阻變化而變化的結論.

(2) 創設能給學生提供支撐性的真實情境.

通過提供手電筒電路及圖1電路圖景,為學生提供一個有梯度的真實情境,使學生有針對性地進行進階探究,經歷概念建構和探索規律的完整過程,促進相應能力的發展.

(3) 預設必要的知識鋪墊,促使知識進階順利達成.

針對學情和建模所需的知識內容,如“歐姆定律的內容、串并聯電路的分壓及分流關系”提前進行知識的強化和鋪墊,幫助基礎薄弱的學生補齊知識缺陷,為新模型的建構作好知識鋪墊．

(4) 適時解決實際問題,培養社會責任感.

及時讓學生解決真實的物理問題,如“分析手電筒中退下的電池在電子鐘中還能用的原因”．從中認識物理學的價值和與生活、社會、科技的聯系,形成科學的態度和社會責任感．

2.2 良好的行為預設和引導,激發學生學習熱情

(1) 創設問題“情景”,找準教學的切入點.

一節新課,如何導入是關鍵．本節課問題的提出,不但有“思考性、趣味性”,還有“承上啟下”的作用,教師向學生呈現了常見卻不注意的有趣現象——手電筒電池電壓很高卻光較弱的問題,此問題恰能引入研究的契機,引入知識的生長點,誘發學生主動去思考、去探究．

(2) 創設“實驗”情景,變驗證為自主發現.

本節教學的閃光點是教師探究方案設計為內電壓、內阻的自我發現過程,將“驗證性”實驗通過情景創設,調整為“探究性”實驗,動手操作、結果分析、得出結論等完全要靠學生自己去獨立完成,更能激發學生的學習欲望.這對培養學生的綜合實踐能力很有積極的作用,也讓學生切實體驗到成功的快樂．

(3) 注重言傳身教,創設寬松課堂.

物理核心素養導向的教學不僅要求我們改變教學的內容和教學方式,還要求物理教師具備良好的物理核心素養,通過言傳身教,潛移默化地促進學生科學素養的提升．例如，“誰偷走了這部分電壓?”、“請你猜猜看,若去掉R0,逐個閉合開關,燈泡亮度還會互相影響嗎?”……等幽默的語言與極具親和力的肢體配合,使學生輕松進入新情景,去思考、去探究、去求證，形成活潑生動而又高效有序的課堂．

(4) 巧布陷阱,誘發學生上當.

有意增加一個定值電阻與3個燈泡串聯,設置障礙,誘引學生通過細品電燈變暗的原因只是因為電阻分壓,再拿掉定值電阻,學生自然認為只剩燈泡電阻了,結合初中已有的認知“電源電壓不變”,于是得出燈泡亮度不變的錯誤結論,正好與實驗結果矛盾,立時在頭腦中形成了“為什么變”的疑問,并產生強烈的探求欲望．這樣,學生就會積極動手,經過“動手實驗——結論辨析——糾正原知——重新建構——形成新知”的思維過程,學生的思維從燈的亮度變化聯想到串聯電路的分壓關系、從只有電源和燈泡聯想到電源內部可能有內阻而分壓,逐步糾正并擺脫電源兩端電壓不變的觀點,重新構建新的認知:電源有內阻且與外電阻串聯來分電動勢，并在行動與總結中形成良好的學習素養．

圖5

(5) 通過形象的類比,降低難度,加深理解.

教師通過動畫投影“小孩玩電動滑梯”與電路內、外電阻形成的壓降進行類比,如圖5所示,把難以理解的電路問題形象化,降低了教學難度．

2.3 建模終端定位于科學思維的培養,摒棄教學的“功利性”

很多教師為了功利性目標,在教學中減少分組實驗和演示實驗,大量壓縮探究概念形成的過程及教學時間,僅僅要求學生記住幾個概念,然后大量的時間讓學生做大量的練習題,根本不考慮學生從初中感性認識到高中理性認識跳躍過程的困難,忽視了對學生進行抽象能力的培養．這種“功利性”的教學方法雖然可使學生在階段性的考試中得到高分,但是對于學科知識和研究方法卻沒有真正的理解．[2]物理教學強調“從生活中來,又回到生活中去”.在教學中,教師不但要引導學生了解物理學的研究需要建構模型,還要帶領學生經歷建構模型的過程.這節課教師將建模的終端定位于電源內阻的自我尋找過程,讓學生體驗科學探究過程,大膽質疑,有效地增強了學生批判性思維及創新意識,也發展了學生的科學思維和探索自然的興趣與熱情．

2.4 行為引導強化物理觀念,促進可持續發展

“物理觀念”包括物質觀念、運動觀念、相互作用觀念、能量觀念及其應用等要素,是物理概念和規律等在頭腦中的提煉和升華．課堂上教師引導學生在理解電源有內阻之后,通過分析電路中能量的轉化關系,利用已學過的電動勢的定義、非靜電力做功、焦耳定律結合能量守恒定律得出歐姆定律．使學生通過激疑、提出猜想、建構模型、合作探究、從不同角度思考問題,從定性到定量兩方面進行科學推理、找規律、形成結論,逐步形成創新意識,在收獲成功的過程中增強了求知欲,更好地理解科學、技術、社會、環境的關系,促進可持續發展和社會責任感．

本教學案例也具有不足之處，例題的難度偏大,缺少梯度．學生對混聯電路認識不足,因此,在例題教學環節出現冷場,降低了教學效率,應針對學生的差異,設置多個分層問題,讓學生自選,讓不同層次的學生均能收獲成功的愉悅,得到充分發展．

3 結束語

核心素養的培養是新課程改革對學校教育的呼喚與要求,實驗探究是高中物理學科核心素養的重要內容,激發探究熱情是高中物理實驗探究教學的關鍵;[3]教師需要用心進行高效的行為預設、組織與架控,才能使學生通過自主建構,合作探究,在體驗成功的過程中形成創新意識與科學思維,從而培養社會責任感,促進可持續發展．

1 姜連國,郭玉英.基于物理建模的學習進階及其指導策略[J].物理教師，2016(08)：2-6.

2 教育部.物理課程標準(實驗)[S].北京：人民教育出版社，2003.

3 張同洋.美國典型高中物理教材的課程文化探析[J].物理教師，2013(10)：66-67.

2017-08-25)