淺析核心素養(yǎng)視角下初中物理教學(xué)中的模型構(gòu)建

摘?要：核心素養(yǎng)是當(dāng)前教育領(lǐng)域廣泛探討的一個(gè)熱點(diǎn)話題。本文基于核心素養(yǎng)下的中學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)，根據(jù)物理研究過程簡(jiǎn)化的角度及研究的對(duì)象和方法的不同，將物理模型建構(gòu)分為以下五類：整體模型、理想模型、忽略模型、數(shù)字化模型、替代模型，旨在于探討迎合核心素養(yǎng)大的發(fā)展趨勢(shì)更好提升初中物理學(xué)科教學(xué)效益及其質(zhì)量的方式方法。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);初中物理教學(xué);模型構(gòu)建

物理是初中階段學(xué)生必修的一門課程，對(duì)于學(xué)生整體學(xué)習(xí)成績(jī)的提升與優(yōu)化以及學(xué)生日后的發(fā)展都有著極為重要的意義。因此，做好物理教學(xué)工作、提高學(xué)生的物理素養(yǎng)與能力便成了諸多初中物理教育工作者們所致力于實(shí)現(xiàn)的教學(xué)目標(biāo)。在當(dāng)前核心素養(yǎng)大熱的背景下，身為一名初中物理教師，我在自身的物理教學(xué)實(shí)踐中積極探索，發(fā)現(xiàn)物理教學(xué)中的模型構(gòu)建能很好地提升物理學(xué)科的教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)也能讓學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)得到有效的培養(yǎng)與鍛煉。以下，我僅結(jié)合自身的物理教學(xué)感悟與體會(huì)針對(duì)核心素養(yǎng)視角下初中物理教學(xué)中的模型構(gòu)建這一主題發(fā)表個(gè)人認(rèn)識(shí)與淺顯看法。

一、 初中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的概念

（一）核心素養(yǎng)

核心素養(yǎng)是指學(xué)生所應(yīng)當(dāng)具備的能讓他們?nèi)蘸蟾玫剡m應(yīng)社會(huì)不斷發(fā)展的基本品格與能力。核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展能讓學(xué)生獲得健康、可持續(xù)性的進(jìn)步與發(fā)展。當(dāng)前，我國(guó)核心素養(yǎng)體系主要分為文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會(huì)參與三個(gè)大的方面，綜合表現(xiàn)為人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實(shí)踐創(chuàng)新六大素養(yǎng)，具體細(xì)化為國(guó)家認(rèn)同等18個(gè)基本要點(diǎn)。

（二）初中物理學(xué)科核心素養(yǎng)

在核心素養(yǎng)大的背景下，每一學(xué)科都提出了自己的核心素養(yǎng)框架體系。物理學(xué)科自然也不例外。高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)維度。初中階段物理學(xué)科核心素養(yǎng)目前尚未明確的定義，但參照高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)，我們也可以從物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任這四個(gè)方面對(duì)學(xué)生的物理素養(yǎng)及其能力進(jìn)行培養(yǎng)與引導(dǎo)。

二、 核心素養(yǎng)背景下初中物理教學(xué)模型構(gòu)建

物理學(xué)是研究物理現(xiàn)象及其變化規(guī)律的科學(xué)，構(gòu)建物理模型是研究物理學(xué)的一種方法;在物理教育和教學(xué)中對(duì)物理模型的講述和講授也是必不可少的。研究任何物理現(xiàn)象，都應(yīng)分清主要因素和次要因素，而構(gòu)建物理模型其思想核心就是要忽略次要因素以簡(jiǎn)化客觀對(duì)象，并在合理簡(jiǎn)化客觀對(duì)象的過程中構(gòu)建起物理模型。本人根據(jù)物理研究過程簡(jiǎn)化的角度及研究的對(duì)象和方法的不同，將物理模型建構(gòu)分為以下五類：整體模型、理想模型、忽略模型、數(shù)字化模型、替代模型。這五種模型的建構(gòu)往往能使得學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)般理解物理知識(shí)，不失為培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的有效切入點(diǎn)。

（一）整體模型構(gòu)建

整體模型構(gòu)建就是要將具體研究對(duì)象中的次要因素忽略掉后把研究對(duì)象當(dāng)作一個(gè)整體的一種物理模型構(gòu)建。比如在研究一物體運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)把物體當(dāng)成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，在研究薄透鏡光路時(shí)，把在透鏡內(nèi)部折射的過程忽略成只完成一次折射，把一束光線簡(jiǎn)化成一條光線來研究，把重力的作用集中在物體的重心上，這樣就把在所研究的問題中，實(shí)際物體的大小和形狀對(duì)研究本問題的影響小到可以忽略。在應(yīng)用杠桿平衡條件解決實(shí)際問題時(shí)，當(dāng)重力作為阻力時(shí)，不需要把物體所受的阻力的作用點(diǎn)始終放在重心上。整體模型構(gòu)建可以培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力、對(duì)整體的直覺思維能力、構(gòu)建思維能力，這些能力也能很好地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性、開拓性思維能力，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)可發(fā)揮出極為重要的作用。

（二）理想模型構(gòu)建

理想模型構(gòu)建就是把只有在理想狀態(tài)下才能發(fā)生的物理現(xiàn)象，經(jīng)過大膽的猜想構(gòu)思，在大量實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐的基礎(chǔ)上通過推理得出來的一種物理構(gòu)建模型。這是一種科學(xué)的理想化的物理模型，得出的原理或定律雖然是推理得出來的，但其也是必須通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)或?qū)嵺`驗(yàn)證的。

初中物理《牛頓第一定律》的得出就有一個(gè)著名的理想實(shí)驗(yàn)：伽利略理想實(shí)驗(yàn)。伽利略讓小球從彎曲的斜槽上自由下落，當(dāng)斜槽充分光滑時(shí)，小球可沿另一端斜槽上升到初始高度，然后慢慢減小另一端斜槽的傾斜度直至斜槽末端接近水平，發(fā)現(xiàn)小球?yàn)檫_(dá)到初始高度，將運(yùn)動(dòng)得越來越遠(yuǎn)。在探究真空不能傳聲的實(shí)驗(yàn)中也構(gòu)建了一個(gè)抽氣鐘罩理想模型：在鐘罩內(nèi)放入音樂芯片，然后慢慢抽出鐘罩內(nèi)的空氣來構(gòu)建真空模型，最后通過聽音樂芯片發(fā)出的聲音越來越小，最后幾乎聽不到來得出結(jié)論。理想模型構(gòu)建能充分發(fā)揮學(xué)生的邏輯推理能力、空間想象能力、抽象思維和發(fā)散思維能力。由此來看，我們不難看出理想模型的構(gòu)建有助于學(xué)生整體物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)與發(fā)展。

（三）忽略模型構(gòu)建

忽略模型構(gòu)建就是忽略研究對(duì)象所處條件或物理過程中的某些次要因素而形成的一種物理模型構(gòu)建。在探究杠桿平衡條件時(shí)使用輕質(zhì)杠桿，這樣就可以忽略杠桿重力對(duì)平衡的影響;在分析斜面坡度越小，越省力時(shí)，假設(shè)了一個(gè)光滑斜面，這樣就可以不用考慮摩擦對(duì)功的影響，使總功等于有用功即FL=Gh，從而分析得出結(jié)論;在分析提升物體重力對(duì)滑輪組機(jī)械效率的影響中，不考慮摩擦和繩子重時(shí)，η=GhGh+G動(dòng)h可以推導(dǎo)出η=1-G動(dòng)G+G動(dòng)，從而分析得出：增大提升物體的重力可以提高滑輪組的機(jī)械效率。

忽略模型構(gòu)建把物理過程和條件中的次要因素或微小變化忽略后，就可以不用考慮物理量的復(fù)雜變化情況，化繁為簡(jiǎn)，這樣不僅取得降低教學(xué)難度增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)自信心的作用，同時(shí)還潛意識(shí)地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。通過忽略模型的構(gòu)建培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)及其能力的可行性得到了充分證明。

（四）數(shù)字化模型構(gòu)建

數(shù)字化模型構(gòu)建就是由數(shù)字、字母或其他數(shù)學(xué)符號(hào)組成的，通過數(shù)學(xué)量化、數(shù)學(xué)公式或圖像圖形等形式來描述物理現(xiàn)象或物理量大小的一種物理模型構(gòu)建。

在研究帶電體、磁體周圍空間存在的電場(chǎng)和磁場(chǎng)時(shí)，設(shè)想出電場(chǎng)線、磁場(chǎng)線的模型，并用鐵粉顯示了磁棒周圍的磁力線分布形狀，從而建立了場(chǎng)的概念，而且還通過線的方向、線的疏密程度更加形象、簡(jiǎn)練而準(zhǔn)確的描述出它們的方向和大小;在研究電學(xué)電路時(shí)，為了便于研究電路組成的整體性及其內(nèi)在的聯(lián)系，將每個(gè)實(shí)物（如：電源、用電器、開關(guān)和導(dǎo)線）抽象、簡(jiǎn)化為一個(gè)符號(hào)，然后把這些符號(hào)連接起來，構(gòu)成一個(gè)能夠充分準(zhǔn)確地反映電荷實(shí)際流動(dòng)情況的電路圖，這就是電路。電路圖實(shí)際就是一個(gè)畫在紙上的實(shí)物模型，但在解決許多實(shí)際問題時(shí)就可以很方便的在圖上研究，然后再拿到實(shí)踐中去檢驗(yàn)和完善。

在運(yùn)動(dòng)學(xué)中，可以用圖像來研究速度、路程、時(shí)間的關(guān)系;在電學(xué)中，可以借助圖像反映電壓、電流、電阻的變化關(guān)系;在熱學(xué)中，可以利用圖像研究物質(zhì)溫度與時(shí)間的變化關(guān)系等，這樣利用圖像描述物理量之間的關(guān)系，會(huì)讓物理量之間更加直觀、更具整體性。

數(shù)字化模型構(gòu)建通過數(shù)字、字母或圖像來使物理量或物理現(xiàn)象的理解分析更加直觀，通俗易懂，這樣不僅可以培養(yǎng)學(xué)生良好的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，還可以有效提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)及研究能力。由上述分析中我們不難看出，數(shù)字化模型構(gòu)建可以顯著地提升學(xué)生自主探究獲得物理知識(shí)的能力，對(duì)于學(xué)生日后實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性的物理學(xué)習(xí)有著極其重要的意義，大大推動(dòng)了初中物理核心素養(yǎng)教學(xué)目標(biāo)落實(shí)的進(jìn)度。

（五）替代模型構(gòu)建

替代模型構(gòu)建就是把一些看不見摸不著的無形的物理現(xiàn)象或物理量大小轉(zhuǎn)化成有形的東西或容易觀察的現(xiàn)象來替代的一種物理模型構(gòu)建。在歷史故事中的“曹沖稱象”，就是利用漂浮條件中浮力等于重力的原理，用石頭替代大象來稱出大象的重量的;在探究電磁鐵強(qiáng)弱跟哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，利用電磁鐵吸引大頭針的數(shù)量來衡量磁性的強(qiáng)弱;在探究電熱與電流、電阻的因素的實(shí)驗(yàn)中，利用煤油升高的溫度或液柱上升的高度來衡量電熱的多少;在測(cè)量不規(guī)則形狀物體的體積時(shí)，利用測(cè)量物體排開水的體積即可;在探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)的特點(diǎn)時(shí)，通過U形管壓強(qiáng)計(jì)中液柱高度差的變化來衡量液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小;在探究電功與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，我們將電功的多少轉(zhuǎn)換成砝碼上升的高度;替代模型構(gòu)建不僅能使問題變難為易、化繁為簡(jiǎn)，在一種“柳暗花明又一村”的感覺中找到解決問題的方法，同時(shí)也會(huì)從中自然而然地激發(fā)起學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。當(dāng)學(xué)生具備了物理學(xué)習(xí)的興趣，掌握了物理問題的解決方法，他們自然便能對(duì)物理知識(shí)實(shí)現(xiàn)透過現(xiàn)象看本質(zhì)般地深入理解，這無疑有助于培養(yǎng)他們的物理核心素養(yǎng)。

三、 結(jié)語

當(dāng)前，核心素養(yǎng)引發(fā)了眾多基層教育工作者們的關(guān)注，不少初中物理學(xué)科教師更是在自身教學(xué)實(shí)踐中致力于實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。通過上述種種分析，我們可以看出，物理教學(xué)模型構(gòu)建在初中物理教育與教學(xué)中起到了舉足輕重的作用，理想的物理模型，即是物理科學(xué)體系中光輝的典范，也是解決現(xiàn)實(shí)物理問題不可或缺的依據(jù)，其重要性不言而喻。因此，要根據(jù)實(shí)際教學(xué)課時(shí)的內(nèi)容安排，在教學(xué)中滲透構(gòu)建物理模型的理念。只有這樣，才使學(xué)生在解決物理問題的同時(shí)清晰地構(gòu)建出情景條件的物理模型，迅速找到解決問題的方法，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生靈活思變、創(chuàng)造性思維的能力，而這顯然能為學(xué)生自身物理核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展奠定良好而堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：曹志超，福建省漳平市，福建省漳平市雙洋中學(xué)。