素養立意下的初中物理教改與創新

鄭成績　曹義才

摘 要：新一輪課改已經明確提出要培養學生核心素養，但核心素養在中學物理課堂并沒有得到真正落實，教師教教材的現象依然普遍存在，課時緊張 、數理不協同、初高中不銜接仍然是中學物理教學的痛點.針對現實問題，本文以“比”的應用為例，從“物理新思維教學建構”視域對初中物理教學進行改良與創新，旨在解決現實問題，推進學科素養落地，并為教師培訓提供參考.

關鍵詞：物理新思維;課堂建模;核心素養

文章編號：1008-4134（2019）14-0002中圖分類號：G633.7文獻標識碼：B

十幾年來，國家的課程改革在教育目標和價值取向方面經歷了從知識立意到能力立意再到現在的素養立意.物理學科的素養包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學的態度與責任”四個方面.走進初中物理課堂，發現物理學科素養并沒有真正得到落實.教師教教材的現象依然普遍，課時緊張 、數理不協同、初高中不銜接仍然是中學物理教學的痛點.

為更新教學觀念，優化教學行為，有效化解教學“痛點”，推進學科素養落地，福建德旺基礎教育研究院院長陳祖彪，牽頭組建物理新思維團隊，集中力量探索用“物理新思維”建構物理課堂教學，解決物理教學中存在的“教師難教，學生難學，數理不協同，初高中不銜接”等問題，把學科素養落到實處.經過三年多的探索與實踐，物理新思維在推進初中物理教改與創新、物理教師培訓、物理教學質量提高等方面取得明顯成效.該項目2017年獲得福建省基礎教育成果“二等獎”.為推進團隊名師的示范、輻射作用和成果的應用，福師大物能學院、德旺基礎教育研究院與全省多地開展校地合作，協同推進物理新思維促教學改革，促教師發展，促學生成長等方面的工作.目前最有效的做法是用“生動”的課例，用“上給你看”的方式，讓教師和學生切身感受物理新思維教學模式，引領帶動更多的教師參與到物理新思維教學模式的實踐中來.作為研究院的特聘教研員，筆者想先分享一個案例，然后再談談對物理新思維教學的思考.

1 物理新思維教學案例：“比”的應用——找“等量”關系

1.1 教學目標

通過簡單的任務設計，強化學生物理觀念.通過提出問題、分析問題、解決問題，培養學生的科學思維.通過實驗體驗，培養學生的科學探究能力.

1.2 設計理念

知識問題化，問題情景化，在師生對話中落實素養內容，培養學生獨立分析、綜合、評價的高階思維能力.在教學上大膽嘗試“LCPE” 模式，凸顯信息技術與學科融合.

1.3 教學用具

鐵線、地圖、電子秤、杯子若干、刻度尺（學生自帶）、水和待測液體（教師提供）.

1.4 教學教程

任務一 測橙汁密度，提供器材：電子秤、塑料杯、水和橙汁.

師：“……來到美發中學，看到老師們很親切，看到同學們很可愛.”（同學們會心地笑），簡單的問候拉近了師生間的距離，在輕松愉快的氛圍中教師出示一瓶橙汁（如圖1所示），拋出“想知道橙汁密度的問題”，并請同學幫忙找“方案”.

生：根據已有的知識儲備及思維習慣，學生很快提供了方案：ρ=mV，用天平測質量，用量筒量體積.

師：對學生的表現給予肯定的同時指出，方案可行但是沒有提供天平和量筒等器材，實驗無法實施.引導學生思考，利用教師提供的電子秤、塑料杯和水，能否測出橙汁密度.

學生短暫思考仍然找不到頭緒，教師及時引導：將橙汁倒入塑料杯一部分，提問學生“有沒有什么物理量相等？”，學生很順利找到“橙汁密度相等”.這時，再次肯定學生的精彩表現，調動學生參與課堂的積極性，并追問能否利用給定的器材測杯中橙汁的密度.學生稍作思考后，教師播放一段微視頻（學生用等體積法測密度），學生受到啟發，大部分能“悟”出方法——等體積法，但說不出“理”來.從學生的眼神中能看出他們渴望知道“實驗原理”.

師生：教師抓住契機，因勢利導，共同完成以下公式的變形與推理（如圖2所示），接著利用展臺師生共同完成“等體積法”測橙汁密度實驗.

師：學生眉頭剛舒展開的時候，追問“還有沒有第二種方法？”

生：有了找等量關系和創等量關系的經驗，學生思考片刻后，提出“等質量法”的意見.

師：肯定方法可行的同時，建議學生課后推導其原理.

該環節從學生熟悉的常規方法測密度入手，引導創新思維，探究用新思維測密度，是新思維的熱身，同時經歷公式的變形與推導過程，提高學生的數理思維水平.當然，數理推導過程中暴露出學生的數學素養不夠，為此教師耐心地給補上“交叉乘積相等”及“等式兩邊同時乘以或除以相等的一個量，等式仍然相等”這些數學法則.有了數學方面的強化，為今后的教學掃清了障礙.

任務二 測拼圖中福建版塊的面積，提供器材：電子秤、刻度尺和實物拼圖.

師：展示拼圖（如圖3所示），請同學想辦法測出福建版塊（不規則形狀）的面積.

生：又陷入思考，兩分鐘后還是眉頭緊鎖.

師：在思考無果時，給學生適當的情景鋪設，請同學拿出一張作業紙（16K），問能不能測出整張紙的面積，這問題難不倒學生，很快有了答案：長乘以寬，用刻度尺就能搞定.學生來勁了，再給加點難度“請同學們把紙張對折再對折，接著從中間折痕開始隨機的把折疊的角撕下，這時就得到一張形狀獨特的紙，這是教師獨創的撕紙藝術”，話音剛落，學生大笑并從中悟出一定的道理.

生：適當的放松，又受“任務一”的啟發，多數學生能找到等量關系，并獨立推導出原理.

師：巡視學生推導情況，推薦一名學生代表，上臺展示并講解（如圖4所示）.教師整理原理如下.

生：當學生代表板演并講解完，同學們不約而同報以熱烈的掌聲.學生的習得感和成就感油然而生.

該環節留足時間空間，讓學生獨立完成任務并展示，突出學生主體地位，充分調動學生參與課堂的積極性，引導學生互相鼓勵、互相激勵，以最熱烈的掌聲點燃學生學習物理的熱情.

任務三 測金屬線長度.

師：展示金屬線圈（如圖5所示），問同學如何測出金屬線的長度？

生：拉直然后用刻度尺測長度.

師：這是一種方法，但如果不拆開金屬線你還能測長度嗎？

生：測出圓的直徑，算出周長，再乘以圈數.

師：讓學生嘗試數圈數.

生：因線圈捆得緊緊的，沒人能數得出，況且有學生指出外圈和內圈的周長也不一樣.因此又陷入沉思.不一會兒，又有學生提議先稱出線圈的質量，再除以銅的密度，算出體積，最后除以底面積（橫截面積）就能知道長度了.

師：肯定同學的新方法，同時指出兩個問題：（1）不能確定金屬線是銅做的;（2）底面積（金屬線橫截面積）因金屬線很細不好測.

生：受前面任務的啟發，很快找到利用密度相等測金屬線長度的辦法.

師：引導同學利用密度相等（不變）進行如下推理.

師：同學們出色地完成了所有任務，縱觀這三項任務，請你嘗試提煉一下思想方法，并完成《導學案》上的作業.

下課鈴響，同學意猶未盡.“知識問題化，問題情景化，器材生活化”的教學設計，課堂的開放、互動、生成等特點給予教師很大促動.

2 物理新思維教學模式——“LCPE”教學模式

物理新思維三核架構（如圖6所示），從具象思維到數理思維是一個思維進階的過程.具像思維呈現方式是具物化、具象化、數形化，是通過創設條件讓學生通過看、聽、識等感官去“悟”理，對應布魯姆思維層次論（如圖7所示）的識記、理解、應用，屬于低階思維.數理思維體現在數理演算、數理推理和數理直覺，對應分析、綜合、評價的高階思維.“比”的應用就是數理思維案例.網絡思維是大數據背景下學科與信息技術深度融合在教學手段上的一種創新.

以超鏈接理論、新建構主義理論為指導，以“三核架構”為藍圖構建“LCPE”教學模式（如圖8所示）.依托“福建省教育資源公共服務平臺”，實現“虛擬教學”與“現實教學”的深度融合.

2.1 要素解讀

“L（Learn&Line）”指：學生在線自主學習.“C（Communicate&construct）”指：交流、建構.“P（Practice）”指：探究、實踐、創造.“E（Evaluate）”指：評價.

2.2 教學環境

虛擬教學和現實教學.虛擬教學發生在網絡，依托“福建省教育資源公共服務平臺”，通過“L、C、E”途徑，盡可能解決《學習任務單》中的問題，重點培養“網絡思維”能力.現實教學發生在課堂，通過“P、E、C”途徑，解決《任務單》中學生獨立解決不了的問題，并引導構建自己的“物理新思維圖”，重點落實“物理觀念、科學探究、科學思維、科學態度與責任”四方面的學科核心素養.

2.3 實施流程

首先，教師通過“教學助手”在“福建省教育資源公共服務平臺”向學生推送《學習任務單》和《學習資源》.學生通過“家校幫”自主學習，這個環節學生可以學習教師推送資源，可以選擇其他網絡資源，可以和同學、老師在平臺上交流，互相評價，完成知識的初步建構.其次，教師通過平臺查閱學生完成“任務”情況，針對存在“問題”或“不足”進行教學設計，創設情境讓學生在課堂上交流、探究、建構“物理新思維圖”.教師充當學生學習的組織者、幫助者和促進者.最后，教師反思教學任務落實情況，對于落實好的給予肯定、激勵，對于落實不到位或課堂生成的有價值的新問題，融入今后《學習任務單》和教學設計.

讓學生“想學物理、會學物理、愛學物理”是物理教學呈現新思維的主要目標.

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