初中物理教學中物理核心素養的培養

曾麗紅 宋靜

摘? ?要：物理學科的核心素養是學生在接受物理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必備品格和關鍵能力。本文從培養學生的物理核心素養角度對“科學探究：杠桿的平衡條件”這節課進行深入挖掘，以期達到培養學生物理核心素養的目的。

關鍵詞：核心素養;建立模型;科學探究;建立力臂概念

物理學科的核心素養是學生在接受物理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必備品格和關鍵能力，是學生通過物理學習內化的帶有物理學科特性的品質，是學生科學素養的重要組成部分[ 1 ]。

1? 建立杠桿模型

建立模型就是通過對研究對象的分析、比較、綜合、分類等思維過程，根據研究對象特點，對研究對象做出一定的簡化和模擬。在建立杠桿模型時筆者注重以下三個方面進行建立物理模型的訓練。

（1）創設物理情景，展現撬石頭、羊角錘撬釘子等的過程，讓學生直觀感受怎么使用這些工具，再讓學生進行分析，舍棄次要因素，抓住主要因素，抽取出共同點，建立模型。

（2）進行有效引導，以突出重點。分析的過程中，要進行適當地引導，需要做什么，觀察什么等等，以突出觀注重點。

（3）利用對比沖突，加深印象。可以拿不同的物體去撬石頭，比如用一把軟尺、一把錘子等，通過對比讓學生感受到杠桿在形狀、大小上沒有要求，但必須是硬棒。通過對比，加深學生的印象。

2? 建立力臂的概念

力臂概念的生成是本節課的難點。筆者的設計從學生的認知出發，先設計學生通過實驗探究加上分析推理認識到影響杠桿平衡的因素有兩個：一個是力的大小，一個是支點到力的作用線的距離。之后再通過一個實驗驗證確實跟這兩個因素有關，因此，就把支點到力的作用線的距離定義為力臂。

第一個實驗初探杠桿的平衡與哪些因素有關。先保持杠桿平衡，改變什么量之后會破壞杠桿的平衡，讓學生動手探究。設計時要引導學生要明確實驗目的，實驗方法，具體操作，觀察到什么實驗現象，從而說明什么等等方面，通過一番探究后進行匯總分析。

分析過程也是要根據學生已有的認知由淺及深，步步引導。杠桿一端受到力的大小增大，杠桿就會朝這端傾斜。杠桿的平衡跟力的大小有關這一點學生輕松理解。但力的方向和力的作用點的改變，是怎么改變杠桿的平衡，尤其是力的作用點的改變，有的同學認為改變的是支點到力的距離，甚至有的學生認為改變的是支點到力的作用點的距離。那到底怎么描述會更嚴謹一點呢。當只把力的作用點遠離支點，杠桿就會朝這端傾斜。進行類比，應該是有某個物理量增大了而引起的，學生會一致認定是增大了距離。這段距離，一端是支點，一端是力，那力這端到底用什么來描述更準確，用力的作用點描述可以嗎？力是有三個要素，分別是大小、方向、作用點。所以相比較力的作用點，力這端用線來描述會更嚴謹。所以把過力的作用點，沿著力的方向的直線稱為力的作用線。通過分析發現，只改變力的作用點或力的方向，支點到力的作用線會發生改變，并且對杠桿平衡的影響跟實驗結果一致。因此初步得出，力的作用點和力的方向的改變是為了改變支點到力的作用線的距離，從而影響杠桿的平衡。

再次利用實驗驗證之前分析得出的結論，讓學生能容易接受并能加深印象。實驗初步分析得出，杠桿的平衡只跟力的大小與支點到力的作用線的距離有關。如果這結論是正確的，那么只要杠桿是平衡的，保持力的大小不變，不管力的方向和力的作用點怎么發生改變，支點到力的作用線的距離是不變的。如圖2所示進行實驗驗證，結果確實是這樣的。

3? 杠桿平衡條件的探究

杠桿的平衡與力的大小和力臂有關，那具體的關系是什么。當F1、L1、F2、L2滿足什么條件，杠桿會保持平衡。通過這個實驗，可以對學生實驗設計和數據分析方面進行很好地訓練。

一個實驗，明確實驗目的，整個實驗要怎么做很重要，所以，實驗設計的訓練很有必要。在實驗設計的時候，先通過幾個問題，問題例如：

①這個實驗的實驗目的是什么？

②怎么確保得出的實驗規律具有普遍性？

③怎樣有序地進行多次實驗？該實驗可以保持F1、L1不變，改變F2，調節杠桿，保持杠桿水平平衡。如此多次改變F2，重復實驗，紀錄F1、L1、F2、L2的數據。再改變F1、L1大小，重復上述實驗，這樣就可以得到多組數據，且數據具有普遍性。

④實驗具體操作中要注意哪些問題？

通過對問題進行分析引導，讓學生先從整體把控，再到細節關注，從而完善對整個實驗的設計。

在進行實驗數據分析時，要注意引導學生層層遞進，進行分析，比如先引導學生理解每一欄數據代表什么，引導學生對數據先進行橫向對比，再進行縱向對比，先進行定性分析，再進行定量分析。例如本實驗數據分析時，發現當保持F1、L1不變，F2增大，L2會減小。且F2增大x倍，L2減小為原來的，即保持F1、L1不變，F2和L2的乘積不變，且F2和L2的乘積等于F1和L1的乘積。即得出杠桿平衡條件為：動力×動力臂=阻力×阻力臂。這樣假以時日地進行訓練，必能有效提高學生分析數據的能力，提高學生思維能力。

4? 反思與感悟

（1）重組知識點，有機構成知識體系

在教學中，教師要關注知識的生成，關注是否能幫助學生建立一個較完善的知識體系，有必要時，還要對教材進行處理，甚至重組知識點。教材的處理要突出三點：一是讓學生知道知識“從何而來”，二是讓學生知道、體會到知識“到哪里去”，三是通過知識結構化，幫助學生理解、記憶和遷移。美國著名的教育心理學家、學科結構課程專家布魯納說過：越有結構的知識，越接近學科本質;結構化的知識有助于記憶，有助于遷移[ 2 ]。對教材進行處理，要讓教學內容更加有趣，有用，有意義。本節課中，筆者對教材進行了重組，構建的知識體系如圖3所示。

（2）關注學生的有效思維

研究表明，提問的主要功能是啟動學生的思維，課堂提問要立足于如何啟動學生的思維，而有效提問是學生思維的開始 [ 3 ]。

要想做到有效提問，教師在設計問題時要注意問題指向要明確，且問題要具有思考量;提問時則要關注時機是否恰當，對象是否具有代表性，方式是否多樣化，還要注意及時進行反饋。通過有效提問及及時的反饋可以較好地確保學生思維的有效性。

（3）充分利用實驗探究解決問題

蘇霍姆林斯基說：“在人的心理深處都有一種根深蒂固的需要，這就是希望自己是一個發現者、研究者、探索者。而在少年兒童的精神世界中，這種需要特別強調[ 4 ]?！苯虒W中，我們始終要以能充分激發學生興趣為前提，以“凡學生能探索的絕不能替代，凡是學生能思考的絕不暗示” 為原則，創造條件，讓學生能自己通過實驗探究去進行感受，獲得知識。本節設計演示實驗和學生實驗相結合，讓學生在觀察與分析過程中建立杠桿的模型，在實驗探究過程中建立杠桿的知識體系。

（4）物理來源于生活，服務于生活

物理來源于生活，教學中，創設教學情境時要從學生熟悉的生活問題入手，本節除了杠桿的引入部分，還介紹桿秤，利用桿秤問題引入探究杠桿的平衡條件，利用羊角錘撬鐵釘的問題引入杠桿的分類。把物理跟生活緊密聯系起來，讓學生充分感受到物理來源于生活，并能應用于生活。

總之，教師在進行新課授課的時候，要注重知識的生成。要以學生為主，關注學生的認知程度，關注學生的有效思維，進行有效提問;采用各種手段，為學生創設相關的生活化情景，訓練學生的建模能力及知識遷移能力;給學生提供條件進行實驗探究，讓學生在體驗中構建知識體系，在實踐中提升思維及探究能力，并逐漸形成嚴謹的科學態度，提高學生的物理核心素養。讓學生從生活中學習物理，并能把它用之于社會。

參考文獻：

[1]胡衛平.物理學科核心素養的內涵與表現[J].中學物理教學參考，2017，46（15）：1-3.

[2]崔允漷.指向學科核心素養的教學即讓學科教育“回家”[J].基礎教育課程，2019（Z1）：5-9.

[3]段梅坤，魏薦誠.課堂有效提問提升學生思維品質[J].新課程學習（上），2014（6）.

[4]郭紀萌.新課程物理實驗教學的有效性研究[J].中外教育研究，2009（1）.