初中物理實踐活動中培養學生核心素養的途徑

王曉明

最近兩年，筆者有幸觀摩了一系列圍繞物理學科實踐活動而開展的課堂教學，感觸頗深。這些學科實踐活動緊密結合現實生活，強調實際的應用，強化學生的實踐能力。設計者從生活中選取與科學、技術、環境密切聯系的問題，帶領學生尋求解決問題的方法，并加以實踐。這些學科實踐活動不再以某些物理概念的教學為核心，而是真正讓核心素養的培養“落地生根”。現以“家庭智能電路的連接”實踐活動為例，探究在物理學科實踐活動中培育學生物理核心素養的途徑。

一、 把握學科聯系，內化物理觀念

（一）強調物理本質，設計實踐活動

物理學科實踐活動以物理學科為知識背景，強調的是物理學科的本質、思想方法、特點，關注的是物理學科內部的知識體系、能力架構、情感發展，因此，在進行物理學科實踐活動時，要依據《義務教育物理課程標準（2011年版）》，而不能偏離物理學科本質、無原則地隨意融合。

本課所設計內容目標是：了解常用傳感器在電路中的簡單的智能控制功能;能連接簡單智能電路，并描述電路的工作過程。與之相關聯物理知識的是：電路的組成和連接、串聯與并聯，以及家庭電路的連接。在實踐活動課中，這些物理知識既是實施學科實踐活動的支撐，同時也通過實踐活動應用和內化知識，促進學生形成物理觀念。

（二）應用物理知識，形成物理觀念

“家庭智能電路的連接”是在人教版九年級物理教材電學學習中安排的第一次綜合實踐活動，是學生學習電學兩周后第一次應用物理研究方法來解決實際問題的嘗試。所以，這個階段的學生對基本電路構成和串并聯電路有很大的興趣。本次學科實踐活動是基本電路和智能電路的一次融合，增加了一些智能電路元件的應用。

執教教師先向學生展示視頻資料，介紹家庭智能電路的應用前景，以使學生對智能電路產生強烈的了解欲望。教學過程中，該教師通過演示實驗組裝簡單智能電路，引導學生將智能電路與基本實驗電路相對比，進而通過應用已學的物理知識來了解智能電路各個元件的功能和智能電路基本連接方法。（如圖1、圖2）

在這個過程中，學生使用已有的知識來構建對一個新事物的認知，是在學生對物理的基本認識基礎上，物理概念和規律等在頭腦中的提練和升華，將物理知識內化為物理觀念的過程。在接下來的活動中，執教教師通過讓學生自主選擇智能電路元件，逐步完成多個探究性任務，自行討論完成同一個任務的不同方案，分別從光控燈的連接（元件的基本連接），設計多功能智能電路并連接（功能模塊的串并聯），設計多條件智能電路并連接（感應開關的串并聯），使學生對串并聯電路和串并聯關系有了全面的認識和深刻的理解，促進了物理觀念的形成。

二、強化物理意識，促進科學思維

（一）強化物理視角，完善模型建構

模型建構是一種重要的科學思維，它既是一種思維過程，也是一種思維方法，其實質就是將隱藏在復雜物理情境中的研究對象或過程進行簡化、抽象類比、提練，從而揭示客觀事物的本質與規律。而在初中階段，學生剛剛學習物理，他們形成物理學科科學思維的一個關鍵問題是能否能夠從物理視角出發，應用物理知識解析已認知和未認知的事物。很多學生都存在一個適應期，就是雖然學習了相關的物理知識，但遇到一些問題時，仍習慣于使用“前概念”來思考。因此，強調在教師引領下從物理視角思考問題，并建構模型的過程就至關重要。在學生能夠從物理視角建立一個物理模型的同時，也就解決了一個對應的“前概念”的影響。而物理模型的建構，不能只依靠教師的“教”，還必須要通過學生的“用”。模型不僅是用來解決一個問題的，也是可以解析一類事物的。所以，物理學科實踐活動是師生完善模型建構的過程，教師要提出實際問題并強調物理視角，學生則需將“教”的模型“用”在實踐中，形成自己思維中的模型。

（二）兼容思維方式，培養思維能力

科學思維作為物理核心素養之一，是基于事實證據和科學推理對不同觀點和結論提出質疑、檢驗和修正，進而提出創造性見解的能力與品格。在培養思維能力的過程中，不能泛泛為之，教師需要辨析不同的思維方式，并將其兼容到一個教學活動之中。例如，記憶、理解、應用等低階思維和分析、評價、創新等高階思維。在本次學科實踐活動中，教師設計了由淺入深的5個思維階段。

活動一：觀察演示，描述現象。學生需要聯系已學物理知識進行類比，認識智能電路及元件。這一環節既要記憶已學知識，又要利用其分析新認識。

活動二：連接光控燈電路。學生需要加深對新舊知識的理解，并完成對新知識的簡單應用。

活動三：根據要求功能連接電路。教師給出3個任務，學生需要將聲音感應開關、人體感應開關、蜂鳴器、錄放音模塊等元件按指定要求連接。這使學生的認識更全面的同時，思維的層級也在提升。他們對元件選擇和識別、交叉的思維、模型理解的進一步深化，將記憶、理解、應用和分析提升到一定高度。（如圖3）

活動四：根據應用場景設計并連接電路。教師布置生活中的真實問題，安排倉“庫防盜”和“自動開門迎賓”兩項自選任務，并要求學生展示介紹自己設計的思路并點評其他組的設計。這樣，將原有思維進一步綜合化后，又關注了對評價思維的培養，并開始向創新思維引導。（如圖4）

活動五：挑戰復雜智能電路。此環節則完全開放，學生可以利用現有的器材，自主設計一個生活可能需要的應用，并取名字寫在白紙上后粘貼到黑板上展示，最終將課堂引向創新思維互動的高潮。

三、注重實驗體驗，激發科學探究

（一）挖掘實驗資源

初中物理是一門注重實驗的自然科學基礎課程，實驗是物理教學的重要組成部分，也是科學探究的重要方式之一。我們通過各種途徑開發實驗課程資源，本次學科實踐活動課是跳出常規實驗器材之外，通過對STEM課程的學習和研究，自主設計并采購器材，結合物理教學開發出的以實驗為主體的學科實踐活動。如感光模塊、聲控模塊、人體紅外線感應模塊，蜂鳴器、語音模塊等真實存在于生活應用中的電子元件。（如圖2）還結合生活實踐，將這些實際復雜的應用，簡化并分化成不同層次問題和任務，這樣不僅拉近了物理學科與生活的距離，而且還有利于增強學生的創新意識和實踐能力。

（二）激發探究興趣

本節課，執教教師非常注重物理學科與生產、生活的聯系，為學生自主探究他們感興趣的現實問題提供了時間和空間，讓學生運用所學的知識和方法解決生活實際問題，以自主、小組合作探究的方式開展研究活動，學生在真實情境中的自主探究，充分體現了學生的探究能力和科學素養。基于這個實踐活動內容，該教師無法在探究活動中讓各個要素都面面俱到，在前兩個活動中，她在提出問題、猜想與假設這兩個要素上有所關注;在后三個活動中，在設計實驗和進行實驗兩個要素上投入了足夠的時間;尤其是在后兩項活動中，她關注了對評估和交流討論兩個要素的培養，解決了常規教學中在兩個要素培養上的相對薄弱的問題。這不僅有利于在有限的課堂時間內完成科學探究任務，而且學生能對自己的探究過程進行積極的展示和深入的反思，也有利于提高學生的科學探究興趣。

四、培養科學態度，形成社會責任

（一）科學態度與責任的特征

科學態度與責任是指讓學生了解科學的本質，具有科學的探索精神和實驗精神，擁有社會責任感，其內容主要包括科學本質、科學態度、社會責任等要素。當學科知識與實踐活動融為一體時，能促使學生養成嚴謹的態度、質疑的精神、思考的習慣，進而就能逐漸形成學科核心素養。

（二）科學態度與責任的形成

在本次學科實踐活動中，執教教師在多處體現了對學生科學本質、科學態度、社會責任等要素的培育，真正實現了能力的遷移。例如，課前向學生展示視頻資料，介紹家庭智能電路的應用前景，認識物理學習的實際意義;實驗中，不干預學生出現部分錯誤，在活動總結時鼓勵學生反思分享經驗，并重新實驗體驗成功;交流展示中，積極引導學生總結優點，同時鼓勵學生提出質疑和改進方案;利用生產生活的真實問題設問，讓學生的設計可以發揮實際的效用;鼓勵學生自由創設，思考新應用，并鼓勵學生為自己的設計命名，增強創新的自信感。這些活動都能激發學生解決社會問題的責任感和改變世界的使命感，學有所用、學以致用，真正彰顯了物理學科的育人價值。

本次學科實踐活動中，學生經歷了“學習理解—實踐應用—創造遷移”的全過程，發展了綜合運用知識解決問題的能力、交流與合作能力、實踐能力與創新精神，形成了應對未來生活的必備品格和關鍵能力。

（責任編輯：楊強）