讓核心素養(yǎng)從理念走向行動

李春來 邢國才

摘?要：“真實物理”教學(xué)就是求真、求實的過程，強(qiáng)調(diào)真實情境下解決實際問題，并通過有效教學(xué)策略實現(xiàn)核心素養(yǎng)從理念走向行動.

關(guān)鍵詞：真實物理;核心素養(yǎng);教學(xué)策略;課堂特征

文章編號：1008-4134（2020）01-0034?中圖分類號：G633.7?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

作者簡介：李春來（1972-），男，黑龍江雞西人，碩士，中學(xué)高級教師，研究方向：高中大概念主題教學(xué)實踐研究;

邢國才（1967-），男，河北保定人，本科，中學(xué)高級教師，研究方向：原始物理問題培養(yǎng)高中生建模能力實踐研究.

課堂是落實核心素養(yǎng)的主陣地，教與學(xué)方式的轉(zhuǎn)變是核心素養(yǎng)落地生根的中心環(huán)節(jié).“真實物理”是教學(xué)方法，也是教學(xué)理念，筆者進(jìn)行了實踐探索并取得了較好的效果.“真實物理”教學(xué)法是實現(xiàn)核心素養(yǎng)從理念走向行動的有效途徑.

1?“真實物理”教學(xué)法的提出

1.1?物理的本義

物理學(xué)發(fā)源于公元六世紀(jì)希臘哲學(xué)的第一階段，那時科學(xué)、哲學(xué)和宗教尚未分離，目的是“去發(fā)現(xiàn)事物的本質(zhì)或真正要素”，并稱之為Physis（物理）.Physics（物理學(xué)），這一名詞是由這個希臘字母衍生出來的，它的原來含義是“為了探索一切事物的本質(zhì)所做的努力”.另外，從中文字面上看，物就是物質(zhì)，實物，說明要基于證據(jù)，理就是道理.所以，物理就是究物窮理，就是求真求實.

1.2?物理教學(xué)的本質(zhì)

《大學(xué)》一書指出教育的出發(fā)點是“格物”“致知”，指的就是從探究中得到知識.教育家陶行知指出，教師的職務(wù)是“千教萬教，教人求真”，學(xué)生的任務(wù)是“千學(xué)萬學(xué)，學(xué)做真人”，并主張“生活即教育，社會即學(xué)校”.可見，物理教學(xué)的本質(zhì)就是通過探究去發(fā)現(xiàn)事物的本質(zhì)或道理，或者說物理教學(xué)就是師生的“求真求實”過程.

1.3?課程標(biāo)準(zhǔn)對物理教學(xué)的要求

普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)指出“需要學(xué)生在積極主動的探究活動中深刻理解和掌握有關(guān)的物理知識，并在對知識的理解和應(yīng)用中不斷概括、提煉而形成物理觀念[1]”，是否形成了物理觀念的標(biāo)志是“會用物理觀念解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題”.學(xué)業(yè)質(zhì)量水平也是依據(jù)“學(xué)生在不同復(fù)雜情境中運(yùn)用重要概念、思維、方法和觀念等解決問題的關(guān)鍵特征”而劃分為不同等級.教學(xué)建議中強(qiáng)調(diào)“在教學(xué)設(shè)計和教學(xué)實施中重視情境的創(chuàng)設(shè)”“重視科學(xué)探究能力的培養(yǎng)”“通過問題解決促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成”[1].

所以，高中物理“教與學(xué)”要在真實情境下解決實際物理問題，強(qiáng)化物理知識與實踐情境的關(guān)聯(lián)，才能有效促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展.

1.4?基于理解的教學(xué)

什么是理解？有人認(rèn)為“記住了就是理解”“聽懂了就是理解”，這些都是對理解的誤解.只會看到含糊的、孤立的或無用的事實，并不是理解.布魯姆指出“理解的核心是表現(xiàn)能力”“理解意味著能夠智慧地和有效地應(yīng)用與遷移——在實際的任務(wù)和環(huán)境中，有效地運(yùn)用知識和技能.”

基于以上分析，筆者提出“真實物理”教學(xué)法，并在課堂教學(xué)中進(jìn)行實踐探索.“真實物理”，從人文文化角度來說就是求真求實，從科學(xué)文化角度來說就是在真實情境中解決實際物理問題，是實現(xiàn)理解的必然途徑.

2?“真實物理”教學(xué)策略

2.1?在真實情境下進(jìn)行物理概念的建構(gòu)

對于一部分學(xué)生，即使到了高三復(fù)習(xí)階段，做了大量習(xí)題，仍然無法提高成績，于是就有了“物理難學(xué)”的說法.為什么“題海戰(zhàn)術(shù)”無法實現(xiàn)學(xué)生對物理概念或規(guī)律的真正理解？怎樣才能實現(xiàn)知識的有效遷移呢？

杜威指出：“沒有概念的生成過程，就不能獲得任何知識的遷移，更不能對新體驗產(chǎn)生更好的理解”.基于此，在物理概念教學(xué)中，應(yīng)該重視真實物理情境的創(chuàng)設(shè)，注重物理概念的生成過程.如在“渦流”一節(jié)的教學(xué)中，在理論分析的基礎(chǔ)上，課堂內(nèi)做幾個真實實驗，通過對實驗現(xiàn)象的觀察，能夠加深對電磁感應(yīng)的理解.

2.1.1?渦流加熱實驗

如圖1所示，用40伏的直流電對感應(yīng)加熱專用的“ZVS驅(qū)動板”供電，在右側(cè)的粗銅線圈中會產(chǎn)生約20000Hz的高頻交流電.將盛有焊錫條的干鍋放入銅線圈中，接通電源，發(fā)現(xiàn)焊錫很快融化，如圖2所示.將一段鐵管放入銅線圈中，接通電源幾秒鐘后，鐵管由于溫度升高而變得通紅，如圖3所示.在銅線圈上面放一個金屬盤，接通電源，金屬盤表面很快被灼黑，倒入涼水，水迅速沸騰，如圖4所示，用這些實驗可以模擬電磁爐的工作原理.事實上這幾個現(xiàn)場實驗極大地震撼了學(xué)生.

2.1.2?跳環(huán)實驗

用“J2423可拆變壓器”做實驗，將可拆動的那塊鐵芯豎直放置在原線圈的鐵芯上端，如圖5所示.將1400匝原線圈直接接到220伏、50Hz的交流電源上，將鋁環(huán)輕放在鐵芯上端，可實現(xiàn)鋁環(huán)懸浮.如果事先將鋁環(huán)套在鐵芯上，靜止于鐵芯底端，將1400匝原線圈接到220V交流電源上，鋁環(huán)迅速跳起，跳起高度可達(dá)1m左右;若將800匝原線圈接到220V交流電源上，可以觀察到鋁環(huán)跳起的高度達(dá)2m左右;若將200匝原線圈接到220伏交流電源上，效果更明顯，鋁環(huán)能夠跳起并撞到天花板上反彈回桌面上（實驗時要小心，避免被砸傷）.實驗現(xiàn)象也會給學(xué)生留下深刻的印象，極大地調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性.

2.2?原始物理問題引入課堂教學(xué)

所謂原始物理問題，是指對自然界及社會生活、生產(chǎn)中客觀存在且未被加工的物理現(xiàn)象的描述，即將物理事實以最原始的樣子呈現(xiàn)出來.解答這類問題時需要學(xué)生根據(jù)實際情景，構(gòu)建理想模型.

一道關(guān)于計算水龍頭流量的問題，由于學(xué)生沒有真實體驗，解答有一定難度.這里將它改編為一道原始物理問題，讓學(xué)生“就地取材”做實驗，動手動腦學(xué)物理，在真實情境下解決實際問題.

2.2.1?原始問題

觀察水龍頭中的水流，調(diào)節(jié)出水的流量，當(dāng)出水量穩(wěn)定且水流不太大時，會形成一條水柱.請比較水柱上下兩端的橫截面積大小，解釋成因，并設(shè)計方案求出該水龍頭的流量.

2.2.2?問題探究

調(diào)節(jié)并觀察水龍頭的出水量，發(fā)現(xiàn)“上粗下細(xì)”，即水流速度越大水柱的橫截面積越小，小組內(nèi)自發(fā)討論現(xiàn)象形成的原因，如圖6所示.經(jīng)過學(xué)生小組討論和研究后決定采用兩種方案分別求流量.

方案一：

（1）理論探究：設(shè)所研究的水柱上端橫截面積為S1，下端水柱橫截面積為S2，經(jīng)過理論推導(dǎo)后得到水龍頭的流量為：Q=S2v2=S1S22gHS21-S22.

（2）收集數(shù)據(jù)：探究小組調(diào)節(jié)好水流的速度，取一定長度的水柱作為研究對象，并在木桿上做標(biāo)記記錄水柱上下端的位置.用銅絲做成小圓環(huán)，調(diào)節(jié)圓環(huán)大小使其恰好與所研究水柱的上端橫截面積或下端橫截面積相等.用刻度尺測量圓環(huán)直徑和水柱的高度，將數(shù)據(jù)記錄在表1中.

方案二：

（1）理論探究：測出t時間內(nèi)水龍頭流出水的質(zhì)量Δm，并根據(jù)Q=Δmρ·t求流量.

（2）收集數(shù)據(jù)：分別用電子秤測出方案一中空桶質(zhì)量、裝滿水后桶質(zhì)量，用手機(jī)中的計時器記錄放水時間，將數(shù)據(jù)記錄在表2中.

經(jīng)過計算，由方案一得出的水流量為Q1=2.824×10-4m3/s，由方案二得出的水流量為Q2=1.042×10-4m3/s.兩者差別較大，進(jìn)行誤差分析后得到的結(jié)論是“測量水柱的上下端橫截面直徑時誤差較大”，于是改進(jìn)實施方案和再次測量又在計劃之中了.

將原始物理問題引入課堂，有助于學(xué)生在真實情境中形成概念，有助于實現(xiàn)理解與遷移，在運(yùn)用學(xué)科知識解決實際問題的過程中發(fā)展歸納推理和演繹推理能力.

2.3?開展基于STEAM教育的教學(xué)活動

STEAM教育將科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)有機(jī)地綜合起來，以科學(xué)知識為中心，以數(shù)學(xué)為輔助工具，讓學(xué)生積極參與到工程與技術(shù)的實踐中，通過合作和交流的形式進(jìn)行科學(xué)探究和設(shè)計，突出實驗和實踐在物理教學(xué)中的作用，打破學(xué)科界限，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力.

2.3.1?制作教具模型，體會物理思想

卡文迪許通過扭秤實驗驗證了萬有引力定律，確定了引力常數(shù)，計算出了地球的質(zhì)量，被稱為“開創(chuàng)了弱力測量的新時代”.為了讓學(xué)生充分體驗扭秤實驗的構(gòu)思、設(shè)計與操作的精巧之處，體會其中的物理方法和思想，筆者在校本課上組織學(xué)生按原來的實際尺寸制作扭秤實驗?zāi)Ｐ停⑦M(jìn)行展示，如圖7所示，具體數(shù)據(jù)見表3.對于基礎(chǔ)較好的學(xué)生，還可以引導(dǎo)他們理論探究測定懸絲扭轉(zhuǎn)系數(shù)的具體方法.

2.3.2?用簡易材料制作模型，展現(xiàn)物理規(guī)律

對閉合電路中電勢升降情況的理解是教學(xué)的難點，為了突破該難點，教學(xué)中指導(dǎo)學(xué)生在課余時間運(yùn)用硬紙板制作簡易模型，模擬閉合電路中電勢升高和降落情況，綠色表示電源內(nèi)部.其中圖8模擬閉合電路中內(nèi)外電路的電勢升降，圖9模擬斷路情況下內(nèi)外電路的電勢升降，圖10模擬短路情況下內(nèi)外電路的電勢升降.

2.3.3?用小制作方式拓展延伸課堂內(nèi)的學(xué)習(xí)

學(xué)習(xí)過電表的改裝原理后，為了突破“歐姆表”原理這一難點，特要求同學(xué)們以小組合作的形式，親自動手將一個靈敏電流計改裝成最簡易的單倍率歐姆表，并改寫表盤刻度，用它來嘗試測量標(biāo)準(zhǔn)電阻，進(jìn)行校準(zhǔn)和實際測量應(yīng)用.

另外，簡易直流電動機(jī)的制作、簡易桿秤的制作、簡易電容器的制作與測量、簡易無線充電器的制作、簡易溫度計的制作等都是較好的教學(xué)素材，如圖11所示.學(xué)生在動手的過程中能夠發(fā)展多方面的能力，成功后的喜悅也是單純題海戰(zhàn)術(shù)無法體會得到的.

3?“真實物理”課堂的特征

3.1?深度學(xué)習(xí)

核心素養(yǎng)離不開知識，但單純的知識不等于素養(yǎng)，只有將知識與技能用于解決復(fù)雜問題和處理不可預(yù)測情境所形成的能力才是核心素養(yǎng).“深度學(xué)習(xí)”強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生在真實情境下，通過自主與合作學(xué)習(xí)，遷移所學(xué)知識，解決實際問題.同時，“深度學(xué)習(xí)”的評價不在于學(xué)到了多少知識、解答了多少問題，而在于學(xué)習(xí)內(nèi)容有多大的挑戰(zhàn)性，解答的問題是否具有高階思維的特征.

基于核心素養(yǎng)的教學(xué)方式變革，以引導(dǎo)學(xué)生“深度學(xué)習(xí)”為導(dǎo)向.從“深度學(xué)習(xí)”走向“深度教學(xué)”，是基于真實情境的教學(xué)、基于高質(zhì)量問題的教學(xué)、基于學(xué)科內(nèi)和學(xué)科間的整合教學(xué)、基于探究的教學(xué).

由此可見，“真實物理”教學(xué)法能夠把基于核心素養(yǎng)的教學(xué)真正落實到課堂內(nèi)，落實到教與學(xué)方式的深刻變革中，這樣就把核心素養(yǎng)從一個抽象的理論變成了具體的行動.

3.2?三聲課堂

“真實物理”理念下的課堂教學(xué)，由于是在真實情境下解決實際問題，如圖12所示的教學(xué)模式能夠?qū)W以致用、活學(xué)活用，受到學(xué)生的熱愛，在質(zhì)疑、創(chuàng)新的同時實現(xiàn)快樂學(xué)習(xí).在筆者的一次公開課后，教研員在評課時說“即使是高三年級的物理課堂，照樣有掌聲、歡呼聲、驚嘆聲”，姑且稱為“三聲課堂”.“三聲課堂”是真實物理理念下一堂好課的標(biāo)志，是真實物理課堂教學(xué)的外在特征之一.

4?“真實物理”教學(xué)能夠有效實現(xiàn)理解與遷移

“真實物理”教學(xué)，是基于核心素養(yǎng)的課堂教學(xué)，從本質(zhì)上講就是強(qiáng)調(diào)真實情境下的問題解決，學(xué)生在一定的真實情境中形成概念，又將學(xué)習(xí)內(nèi)容遷移應(yīng)用于新的情境中，即情境——知識——情境（如圖13所示），實現(xiàn)真正理解.

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]楊春生.基于核心素養(yǎng)的原始物理問題編制策略實踐研究[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2018（8）：1-3.

（收稿日期：2019-09-13）