例談初中物理核心素養的培養

吳靜

[摘要]從三維目標走向核心素養，是學科教學高度、深度和內涵的提升，是學科教學對人的真正的回歸。新一輪基礎教育課程改革要求，初中物理教學要轉向培養學生的物理核心素養。文章從以下幾個方面探學生物理核心素養的培養：從接受到建構的課堂有利于學生的物理觀念形成；有問題鏈設計的課堂有利于培養學生的科學思維；有真實實驗探究的課堂有利于培養學生的實驗探究能力；多元評價的課堂有利于培養學生的科學態度和責任。

[關鍵詞]物理核心素養；科學思維；實驗探究；科學態度和責任

[中圖分類號]G633.7[文獻標識碼]A[文章編號]16746058（2018）08004703

新修訂的高中物理課程標準，將物理課程中的“三維目標”深化為“物理核心素養”，相信不久的將來修訂的初中物理課程標準也會采用“物理核心素養”的說法。2001年啟動的新課程改革的一個基本標志就是從“雙基”走向“三維目標”，它的進步是不言而喻的。而現在的核心素養之于三維目標，既有傳承的一面又有超越的一面。從三維目標走向核心素養，是學科教學高度、深度和內涵的提升，是學科教學的真正回歸。因此，初中物理教學要轉向培養學生的物理核心素養，筆者根據自身的理解談談在初中物理教學中培養學生的物理核心素養的教學策略。

一、從接受到建構的課堂有利于學生物理觀念的形成

物理觀念是概念和規律等在頭腦中的提煉和升華，物理教學的目標不是為了讓學生獲得一大堆由事實和理論堆砌的知識，而是實現一個趨向于核心概念的進展過程。以維果茨基的理論為基礎的建構主義認為，知識是在人類社會范圍里建構起來的，又經過不斷改造，以盡可能與世界的本來面目相一致，盡管永遠達不到一致。本建構主義流派主張，一方面要提供建構理解所需的基礎，另一方面又要給學生廣闊的建構空間，讓他們針對具體情景采用適當的策略。比如，蘇科版初中物理教材上，力臂的概念是直接給出的，并沒有交代為什么要引入力臂。這樣的教學導致學生接受概念時感覺迷茫，對概念理解造成一定的困難，學生甚至很難將相關概念與杠桿問題聯系起來。因此，在課堂上建構力臂的概念是有利于物理觀念形成的。

【案例1】力臂概念的建立

首先，確定影響力對杠桿作用效果的兩個因素——力的大小和一個可以用數字量化的物理量。教師開關教室門的演示實驗結合學生的知識回顧，學生很容易理解決定力對杠桿作用效果的因素是力的大小、方向和作用點。學生在明確了力越大，力對杠桿的作用效果越明顯后，發現很難描述力對杠桿作用效果與力的方向和作用點的關系。教師引導學生分析，因為力的方向和作用點不是傳統的物理量，這時學生產生疑問：“能否找到一個傳統的物理量來等效替代力的方向和作用點呢？”

二、有問題鏈設計的課堂有利于培養學生的科學思維

科學思維是有意識的人腦對科學事物的本質屬性、內在規律及事物間的相互聯系的間接和概括的反映。課堂提問既是組織課堂教學的手段，也是學生反饋信息的途徑，而課堂上設計的問題鏈能將課本內容以問題為線索，環環相扣，激發學生的思維活動。有效的問題鏈是促進課堂教學的推動力，是有利于培養學生的科學思維的。比如，蘇科版初中物理望遠鏡的教學通常會創設這樣的問題：“你知道天文望遠鏡的構造和工作原理嗎？搜集有關資料說明以上問題，利用身邊器材驗證自己的說法。這是事實性問題，涉及理解層面，能培養學生搜集資料和實驗驗證的能力，屬于淺層思維。但如果要發揮學生的想象力，則可問：“你能否根據凸透鏡成像規律設計一個望遠鏡，并逐步完善自己的作品？”這就是一個綜合性問題，這需要學生的高階思維，能很好地培養學生的科學思維。為了幫助學生完成作品，教師必須精心設計相應的問題鏈來簡化問題。

【案例2】望遠鏡的設計

人眼感覺到的物體的大小取決于什么因素？

事實上，學生明確人眼感到的物體大小取決于視角，視角的大小與物體的大小和物體離人眼距離的遠近有關。從而確定設計望遠鏡的基本方向——讓像放大和縮短像與人眼的距離。

物鏡：把像拉近到眼前是讓物體在物鏡中成實像還是虛像？物鏡的焦距可以很長嗎？可以很小嗎？為什么？

根據凸透鏡成像規律，讓學生明確成實像可以縮短像與人眼的距離，物鏡的焦距太長會導致望遠鏡太長，物鏡的焦距太短會導致的成的實像太小。從而確定望遠鏡的物鏡焦距要比較長，使遠處物體成一個倒立、縮小的實像，總體上成的像變小了，但是由于縮短了像與眼睛的距離，增大了眼睛的視角。

目鏡：放大時，采用正立、放大的虛像，還是倒立、放大的實像？目鏡的焦距與物鏡的焦距相比是長些，還是短些？為什么？

根據實驗事實，學生明確眼睛靠近目鏡觀察虛像才會清晰，根據凸透鏡成像規律，學生明確目鏡的焦距短些可以增大視角。從而確定望遠鏡的目鏡焦距要比較短，使物鏡成的實像通過目鏡成一個正立、放大的虛像，再次增大了眼睛的視角。

以上案例中設計的問題鏈有助于學生理解天文望遠鏡的成像原理，進而幫助學生更好地設計和完善望遠鏡。當然教師在學生的活動體驗中很好地培養了學生模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等科學思維的能力。

三、有真實實驗探究的課堂有利于培養學生的實驗探究能力

實驗探究是人們探索和了解自然、獲得科學知識的主要方法，是提出科學問題，形成猜想和假設，獲取和處理信息，以及對科學探究過程和結果進行交流、評估、反思的能力。實驗探究能力是初中學生非常重要的關鍵能力，但是，常聽到教師感慨，初中物理課堂上的實驗探究，空有探究的名卻無探究的實，沒能很好地培養學生的實驗探究能力。

【案例3】常見的探究光折射規律的教學片斷

師：把光從水中斜射向空氣時，我們觀察折射光線和入射光線是否在同一平面內？是否分居在法線兩側？折射光線是靠近還是遠離法線？折射角和入射角有什么關系？

生：通過實驗我們得到了折射光線和入射光線在同一平面內，分居在法線兩側，折射光線遠離法線，折射角大于入射角。

師：我們把激光筆遠離法線轉過一定角度，找到折射光線，接下來我們減小入射角，觀察折射角是怎樣變化的？

生：我們發現折射角隨著入射角的減小而減小。

……

以上案例中，我們發現所謂的實驗探究就是通過教師的引導，學生的實驗，師生共同分析得到光的折射規律。整個教學環節條理清楚，學生訓練有素，練習得當，看起來很完美。在這樣的實驗探究課上，教師反而阻礙了學生發現問題、處理數據、歸納總結得出結論等實驗探究能力的發展。

要培養學生的探究能力，必須讓學生經歷科學家的真實探究過程，教師應該在有限的空間和時間下盡可能模擬真實的實驗探究過程。探究過程中的問題也大可不必全部由教師提出，因為，學生所學的知識不是零散、碎片式、雜亂無章的信息，而是有邏輯、有體系、有結構的知識。學生不是孤立地學習知識，而是在教師的引導下，根據當前的學習活動去聯想、調動、激活以往的經驗、知識，以融會貫通的方式對學習內容進行組織，從而建構出自己的知識結構。

【案例4】改進的探究光折射規律的教學片斷

教師第一步讓學生回顧光的反射定律，第二步學生就可以明確研究光的折射規律的方向——是否共面？是否分居法線兩側？角度有什么關系？

學生通過探究容易解決前面兩個問題，這里主要說說探究角度的關系。教師可引導學生分兩部探究——從空氣到水和從水到空氣，探究課堂實錄如下。

師：首先，我們探究光從水到空氣的折射規律。我們探究的角度應盡可能全面。

生：設計的表格如圖4。

同一種均勻的介質中沿直線傳播，不屬于折射；入射角在50°～80°范圍內時，沒有發現折射光線，只有反射光線，這是高中研究的全反射現。

師：請歸納出剩余折射規律。

生：根據表格，橫向對比發現，當光從水中垂直入射到空氣中時，傳播方向不變；當光從水中斜射到空氣中時，折射光線偏離法線，即折射角大于入射角。根據表格，縱向對比發現，折射角隨著入射角的增大而增大。

……

從以上案例，我們發現真實的科學探究能夠激發學生主動探索奧秘的愿望，真實的科學探究能培養學生發現問題的能力。

四、多元評價的課堂有利于培養學生的科學態度和責任

科學態度和責任是指在認識科學的本質，理解科學、技術、社會、環境關系的基礎上，逐漸形成的對科學和技術應有的正確態度以及責任感。傳統意義上的學生評價只有一個模式和標準，把評價主要局限于語言智能和數理邏輯智能方面，學生的表現只能通過這兩種智能表現出來，而且采用的基本上都是紙筆測驗的評價方式。要在初中物理課堂上對學生的人際關系智能、自我認識智能等方面進行評價，就需要設置好評價的角度，這里面大有文章可做的。

【案例5】關于白熾燈和節能燈的選擇

有這樣一個習題：標有“12W”字樣的節能燈和“60W”字樣的白熾燈，它們正常發光時亮度相當。已知節能燈和白熾燈使用壽命分別為8000h和2000h，它們的市場價格分別是10元和1元。節能燈采用太陽能電池板供電，太陽能電池板的壽命為40000h，市場價格為1200元，白熾燈采用市電供電，電價為0.5元/（kW·h）。請問：你家會選擇哪個系統？請說明理由。

學生通過計算很容易得到，采用太陽能電池板和節能燈組合的總費用為1250元，市電和白熾燈組合的總費用為1220元。如果僅從家庭成本的角度看，使用市電和白熾燈組合的總費用略經濟些，家庭選擇市電和白熾燈組合無可厚非。以往傳統課堂上的解答一般到此為止，所以，培養學生的科學態度和社會責任也就無從談起了。

如果教師提醒學生從節約社會資源的角度來看，我們更應該選擇太陽能電池板和節能燈組合。為了加強學生的社會責任意識，教師可以讓學生觀看《一度電的作用》視頻，讓學生從歡樂中體會節約用電、珍惜資源的重要性。教師總結時可以用十九大報告中提出的建設“美麗中國”為結束語。教師改變了一道習題的評價角度后，就可以不落痕跡地培養學生的科學態度和社會責任。

傳統的物理課堂往往把活生生的物理肢解為知識，而又把知識的獲得歸結為習題的訓練，這樣的物理課堂是背離了物理的本質和特性，不利于培養學生的物理核心素養。所以在新一輪基礎教育課程改革中，要關注“核心素養”。

[參考文獻]

[1]楊九詮.學生發展核心素養三十人談[M].上海：華東師范大學出版社，2017.

[2]鄭金洲，呂洪波.教師不可不知的教育流派[M].上海：華東師范大學出版社，2012.

[3]曾文婕.課堂教學設計[M].北京：北京師范大學出版社，2011.

（責任編輯易志毅）