基于核心素養的初中科學教學探討

摘 要：核心素養在教育改革進程中越來越受到人們的重視，基于核心素養的教學，則必然要求有與之匹配的變革行動。促進教師理解核心素養是關鍵，基于核心素養的課堂教學導向是廣大一線科學教師必須面對的課題，如何將核心素養的培養落實到科學課堂教學中，本文以牛頓第一定律的創新教學為例介紹了基于科學課程核心素養的課堂教學。

關鍵詞：核心素養；科學學科；牛頓第一定律；創新教學

一、 問題的提出

教育部在2014年研制印發《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》，提出“教育部將組織研究提出各學段學生發展核心素養體系，明確學生應具備的適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力”。可見核心素養內涵是學生在接受教育的過程中，逐步形成的適應個人終生發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。

二、 初中科學學科核心素養

初中科學核心素養是初中學生在接受科學教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的品格和關鍵能力，是初中生通過科學學科學習內化成帶有科學學科特性的品質。從專業角度講，科學核心素養主要有以下幾個方面：持續的學習能力、解決問題的能力、實踐能力、創新思維能力等。從現實的科學教學現狀的分析可以發現，大部分學校的科學教學只從知識、技能、方法等方面考慮和設計教學，而從核心素養大的教育觀角度出發的教育性設計卻不多，那么怎樣才能在科學教學中更好地貫徹核心素養教育，使核心素養教育能更好地實施呢？本文將以牛頓第一定律的教學片段實踐探索為例，闡釋基于科學學科核心素養的教學設計理念。

三、 培養學生核心素養，依賴于微觀的課堂教學

在進行“牛頓第一定律”教學設計的過程中，筆者發現如果按照科學教科書編寫的思路實施課堂教學，較難對學生形成有效的科學思維方法教育，在一定程度上還會阻礙學生對科學規律的認識。

課本首先回顧力能改變物體的運動狀態，提出了問題：物體運動狀態的改變是否一定是因為力的作用？力又是怎樣改變物體的運動狀態的呢？隨即讓我們先思考一個問題：物體不受力作用時，將做什么運動？再用實驗探究不同阻力對物體運動的影響，然后再推測出物體不受力作用時將做什么運動。教材這樣處理存在著一個問題：“思考物體不受力作用時，將做什么運動？”是怎樣想到的呢？用實驗探究不同阻力對物體運動的影響的問題怎樣想到？再去想象沒有力時物體的運動情況的問題又是怎樣想得到呢？

牛頓第一定律實驗包含著豐富的科學思想和創造性思維，是對學生思維和科學方法教育的典型素材，同時也是《牛頓第一定律》教學的關鍵節點。然而教材只告訴學生，要先思考一個問題：物體不受力作用時，將做什么運動？再要用實驗探究不同阻力對物體運動的影響，然后再推測出物體不受力作用時將做什么運動。但很少說明為什么能夠想到用這個科學方法去研究力和運動的關系？大部分學生將不知道為什么要引入小車斜面實驗。在科學教學中教師應抓住的這一實驗探究的關鍵點，通過模擬重演科學家的思維過程，讓學生經歷這樣的實驗設計思想的由來，知道想象應該以事實為依據，想象依據和其事實依據的思維來源是什么？領悟觀察、實驗、科學想象和科學推理相結合的巧妙之處。下面筆者按照“聲音在空氣中傳播實驗啟發——小車斜面實驗——理想實驗”對《牛頓第一定律》的教學進行了創新設計。

《牛頓第一定律》教學過程（片段）

[教學片段1]

學生實驗：手用力推動木塊，使其前進一段距離。

師：木塊為什么會運動？

學生思考分析：有手的推力的作用。

師：生活中這樣的例子還有嗎？

學生舉例：推桌子，風吹樹搖等

師：據此，我們認為物體運動需要力的存在，是嗎？（學生由實驗現象的觀察和直覺較容易推測導出錯誤的結論——物體運動需要力，力是維持物體運動狀態的原因，教師說明2000多年前，古希臘哲學家亞里士多德也有相同的觀點。）

師：但400多年前一位科學家伽利略提出了懷疑，并用有力的證據加以證明。

[設計意圖]

讓學生使木塊運動起來，引導得到“力是維持物體運動的原因”。然后用亞里士多德的觀點加以肯定，讓學生錯誤的概念在教學情境中暴露出來。接下來，教師通過復習學過的知識，讓學生意識到“力并不是維持物體運動的原因”，并用伽利略和亞里士多德的關于“力與運動”的爭端的科學史知識，使學生的“認知沖突”進一步的升華，讓學生在矛盾中碰撞出思維的火花。

師：先來看一個實驗活動：用力推一下小車。大家看到什么現象？生：小車運動起來，后來又停下。

師：小車離開手后，沒有了手的推力的作用為什么還會運動？生：（學生沉默）

師：小車又為什么會停下來？生：有阻力的作用。（學生思考分析：根據學生過去學過的知識得出另一個實驗結論——力能改變物體的運動狀態。）

師：那么整個過程中，力到底發揮什么作用呢？運動和力有什么樣的關系？生：（沉默或小聲議論）

師：研究一個事物的作用，簡單的方法就是：把一個事物去掉，然后觀察會怎樣。如要認識手機（移動電話）對生活的作用，設想沒有手機（移動電話）的生活將會怎樣，同理要看力對物體運動的作用，就看物體沒有受到力時怎樣運動。

[設計意圖]

經驗表明，學生初遇一個問題或結論時，有時不一定能馬上理解，但在有類似的例子進行“互解”的情況下，則更容易接受。舉“手機（移動電話）對生活的作用”的例子就是為了與物體運動中力的作用互解，達到對研究物體運動與力的關系轉化為沒有力時，物體是怎樣運動的目的。

[教學片段2]

師：物體不受力作用時，做什么運動呢？那么如何研究物體不受力作用時，將做什么運動？物體不受力的環境在自然界中又不存在？如何去研究？生：（思考中）

師：在研究聲音在空中傳播時，我們將一只小電鈴放在密封的玻璃罩內，接通電源使電鈴發聲，逐漸抽取罩內的空氣，使罩內的空氣慢慢地減少，外界聽到聲音慢慢減弱，然后推理出聲音不能在真空中傳播，聲音的傳播需要介質的結論，即運用實驗+推理的方法來解決這一個研究問題。

教師進一步引導提出：在研究運動和力關系時，能否轉化為研究物體受到摩擦阻力慢慢減少后對物體的影響，然后再推測出物體不受力作用時將做什么運動。

[設計意圖]

教學設計的一個重點安排在揭示科學家的研究問題的思想方法上，在教學的層面進行適當編制，讓學生深入思考，使教學過程真正成為學生主動參與的“再發現過程”。科學家在科學研究的過程與學生學習科學的過程存在一定程度的相似性。這樣，為什么先用實驗探究不同阻力對物體運動的影響，然后再推測出物體不受力作用時將做什么運動的實驗方法是自然得到的，而不是憑空得到的。學生很容易就設計出牛頓第一定律的具體實驗方案。而且由聲音在空氣中傳播實驗啟發了構思理想實驗的思維來源，運用了類比推理的科學思想，教師還指出當年科學家是類似于這樣的思維過程才得出的科學結論。

四、 反思與感悟

從以上可以看到，科學核心素養的主要內容：學習能力、解決問題的能力、創新思維能力在《牛頓第一定律》的教學過程中，學生有機會得到較好的培養。理想的科學學科教育應沿著前人的足跡，重演知識形成的過程，讓學生親歷知識形成的過程，才能符合學生的認知水平，例如通過以上重演理想斜面實驗設計思想的由來探討，發散了學生的思維，引導學生從“知識”走向“智慧”，將培養學生在科學領域內的“核心素養”落到實處，提升學生的“自我生長”的能力，從而為學生的終身發展的挑戰奠定良好的基礎。

馬云曾說：“一個人最需要學習的其實不是知識，而是學習的能力。”這就要求科學課堂教學不是僅僅交給學生知識，更應給培養學生的思維，培養學生持續學習的能力，從而才會提高學生的核心素養。通過上面的探討，對基于核心素養的科學課程教學有以下幾點感悟：（一） 要認識到課本的知識是學生科學學習活動的載體而不是最終的目標。（二） 課堂教學盡可能讓學生經歷科學知識的形成過程，讓學生重蹈人類思想發展中的那種最關鍵的步子，使學生成為真正的探究者。（三） 給學生提供應用科學方法研究問題的機會。課堂教學過程中教師要為學生學習科學知識創設適宜的情境，幫助學生借助科學家研究問題的方法探索自然界、建構知識，并在此過程中掌握基本的方法、感悟科學家研究過程中體現出來的科學精神，這樣知識可以忘記了，能力卻能帶著走。

參考文獻：

[1]教育部.初中科學學科標準（實驗稿）[S].北京：北京師范大學出版社，2012.

[2]余自強.綜合科學課程研究[M].杭州：浙江教育出版社，2011.

作者簡介：

蔣晨曉，浙江省臺州市，溫嶺市澤國鎮第五中學。