基于初中物理核心素養培養的教學實施對策探究

摘要：培養學生物理核心素養旨在讓學生從核心概念體系建構入手，發展學生的科學思維，形成物理觀念，引導學生認識物理與生活、技術、社會和環境之間的關系，培養學生學以致用的能力。文章以杠桿平衡條件的學習為例，展現物理課中基于核心素養培養的教學實施和探究。

關鍵詞：核心素養培養;杠桿平衡條件;能力提升

初中物理核心素養是具有初中物理特征的、適應學生個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。物理核心素養是物理課程目標的集中體現，是在物理學習過程中逐步具備的良好思維品質、掌握的科學探究方法、形成的物理觀念，以及養成的科學態度與責任。基于這種認識北京師范大學在“中小學物理學科能力表現研究”的成果中，認定初中物理核心素養由概括理解、實驗探究、實踐運用和求實創新四個方面構成。在初中物理教學大綱中，對初中物理知識的掌握從概念、理解、應用、創新幾個方面提出了學習要求，這與核心素養的要求是一致的。

在初中物理教學中，有物理量的出現就是秉承著核心素養培養的教學思路。例如：“光的折射”“物質的屬性——密度”和“簡單機械”等，都可以讓學生的學習由概念入手達到原理的層面，再由原理的理解轉向生活應用，同時留有了很大的余地讓學生結合自己已有的學習經驗加以創新。在此，筆者結合多年教學經驗，結合初中物理蘇科版《簡單機械和功》一章節中《杠桿》的學習，在此探究基于核心素養培養的教學實施。

一、 概括與理解是學生在進行物理知識學習的過程中表現出來的能力

在杠桿的學習中教師通過日常生活中開瓶扳手、羊角錘撬起釘子等現象（如圖1）可以讓學生對杠桿的概念有一個初步的認識，但是這個認識必須基于學生實際的操作。這就要求教師一定要把學生實驗組織和實施起來，通過實際操作能夠讓學生對杠桿進行建模，并在此基礎上引出力臂的概念。由以上實驗操作過程引導學生去概括出杠桿的概念，并理解杠桿的五要素。基于核心素養的學習過程中，教師要帶動學生回憶力學的概念、力的作用效果，鼓勵學生去操作、去實踐、去觀察具體扳手的運動情況、感受動力和阻力帶來的運動狀態的改變、從而去概括杠桿的概念、建構杠桿的模型、理解力臂的定義，這是一個完備的學習理解過程。教師也要打破教學中陳舊的觀念“概念就是告知學生，記住就好”。教學中教師不是簡單概念的告知和灌輸者，而是帶動、激發學生的思維，引領學生知識的遷移和能力的提升。

二、 實驗與探究是學生在觀察、實驗和科學探究過程中表現出來的能力

生活中有很多杠桿類的工具，杠桿的學習給學生提供了非常多的動手機會，所以這一節的學習很容易讓學生產生興趣。但是，從實驗表面的現象如何深入實驗的本質和核心，體現學生的觀察、探究能力，這都是教師在教學中要重點關注的過程。

在探究杠桿平衡條件的教學中，教師從平衡條件入手，與物體的平衡條件做對比，由學生來判斷得出杠桿的平衡狀態的概念。學生學習的重點是杠桿平衡的條件是什么？教師要做好分組實驗的準備如圖2，讓學生熟悉眼前的實驗裝置。由于學生已有天平使用的經驗，所以教師不要過于擔心學生的認知能力，在做好適當的指導后可以把實驗交給學生來完成。這個實驗中隱含的要點其實是很多的。如何考慮和處理杠桿自重的影響;鉤碼的加減如何去把握;力臂如何方便去測量等。如果學生沒有自己的親身體驗其實很難去真正理解和掌握，而且對后期學習杠桿的應用也會有影響。

學生在基于物理核心素養培養下的實驗過程中具體表現為能否根據實驗目的，選擇適當的器材;應用科學方法設計實驗;正確使用測量工具和器材進行實驗操作;能否在問題驅動下按照科學的規則進行探究學習活動。教師應該以培養學生能力為出發點，做好學生實驗的指導和協助，更多地把實驗的理念和科學方法灌輸給學生。

三、 實踐與應用是指學生綜合運用物理知識解釋自然現象和解決實際問題中表現出來的能力

學以致用是學生課本知識的一個延伸，也是學生學習能力的體現。學生在掌握杠桿平衡條件這個知識點后，教師就可以基于核心素養的培養，將學生的學引導到生活中的用，桿秤就是杠桿平衡條件的一個應用實例。教師要讓學生了解桿秤的人文知識，桿秤豐富的發展歷史，是學生了解中國幾千年文化的一個窗口。桿秤在初中物理中的出現，很好地將理論與實際串聯了起來。

（一）使用方法入手，以學生動手應用為主要目的

在這個階段，教師可以讓學生以認知和操作為目的，進行簡單的操作，體驗桿秤的工作過程。讓學生用桿秤去稱量物體的質量，這個學習階段不設置難度，讓同學在簡單操作中，了解秤盤、秤砣、秤桿、秤星的標注等。

（二）步步為營，設置疑問，引導學生深入思考

在學生使用桿秤時，教師可以適時地拋出問題，讓學生理論結合實際來展開思考和討論。例如。

1. 實際生活中桿秤的自重是不能忽略的，如何來處理桿秤自重在稱重的影響？

2. 實際上的桿秤的秤桿是粗細不均勻的，不均勻的秤桿對刻度的設置是否有影響？

3. 桿秤的刻度是否均勻，為什么？

4. 使用桿秤時，換用不同的秤紐時，最大測量值將如任何變化？

5. 如果在秤砣上粘一小磁鐵測得結果如何變化？

在簡單的使用桿秤過程中，對于問題1、2和3，學生從頭到尾都沒有去考慮過桿秤的自重是多少這個問題，那桿秤的自重去哪里了呢？學生深層思考就會發現：“如果提紐、掛盤位置，以及秤砣都已經確定，桿秤是要先確定零刻度處（定盤星）的，不放待測物體時秤砣掛在某處剛好平衡，秤砣的作用與桿秤自身重力的作用就剛好抵消。利用杠桿平衡條件再確定刻度，提紐處為支點，秤砣質量乘以力臂等于物體質量乘以力臂，如圖3所示：G物×OA=GM×OB，秤砣質量GM和OA是固定值，則有G物與OB成正比。所以桿秤的刻度是均勻的，在相應的刻度線上標上對應的質量數值就好了，由于在確定零刻度線時杠桿的自重與秤砣自重抵消了，所以刻度的設置與秤桿形狀是沒有關系的。”

其實問題5也是非常有趣的，學生在實際操作中會發現，當秤砣質量發生改變后，稱量出的質量就會改變。在這個時候教師就可以適當的切入“誠信銷售”的話題，讓學生了解一些不良商販在桿秤上是如何做手腳來坑騙消費者的，再次激發出學生的學習興趣和探究欲望。

在桿秤的使用這節實踐課結束后，教師可以給學生布置一項課后作業：自制桿秤。學生在杠桿制作過程中去自主去選材、標注刻度，安裝配件等，都可以讓學生的能力進一步提升。在實踐和應用的環節中，初中物理核心素養培養的具體表現為學生能否完成分析和解釋與物理有關的實際情景問題、進行推測與推理、借助適當的思想方法來解決實際問題等應用性實踐活動。

四、 求實與創新是指學生在學習與問題解決中能夠合理地進行知識遷移，有新的思考和發現，具有質疑和實證、知識遷移的能力

在學習了杠桿的平衡條件后，學生可以結合力、質量、密度的關系，將桿秤改裝成為密度計，這個創新思路就是學生將知識遷移和創新的過程。結合不斷解決實際操作中出現的問題，學生可以將桿秤一步步地轉化為“杠桿密度計”。

學生自制測量液體密度的杠桿密度計，可以從桿秤上的刻度直接讀出液體密度的數值，結構如圖4所示。

所用器材：輕質杠桿、兩種規格的空桶（100mL和200mL）、質量為m的物體A、細線。以問題引領設計的過程如下：

問題一：如何確定“杠桿密度計”的零刻度線？將杠桿在O點懸掛起來，空桶懸掛在B點，質量為m的物體A懸掛在C點時，杠桿水平平衡。測出B點到O點的距離為l，C點到O點的距離為l0，此時C點的密度刻度線應標注為0。這與制作桿秤時候確定零刻度的方法是一樣的。

問題二：如何標注不同液體的密度值？在B點的空桶內注滿某液體，空桶容積為V，移動物體A至C1位置，使杠桿在水平位置平衡。C1點到O點的距離為l1，此時C1點對應的密度值即可以計算得出。學生可以列式推導如下：設空桶質量為m桶，由杠桿平衡條件可知：m桶gl=mglo，則m桶=mlo/l。在B點的空桶中注滿液體，則由杠桿的平衡條件可知：

（m桶+m）gl=mgl1，繼續推出（m桶+ρV）gl=mgl1，然后（mlo/l+ρV）gl=mgl1，所以ρ=m（l1-l0）/Vl。因為體積V、力臂l、桶的質量m為定值，所以，只要知道力臂lo就可以得出所測液體的密度。

通過“杠桿密度計”的設計、制作，學生進行了較為復雜推理和創意設計、評價反思、知識和方法遷移到新情景等基于物理知識的創新性活動，這都是核心素養培養的體現。而且在這個過程中融入了學生能否尊重實驗事實和自然規律，由依據得出結論。對現有的結論有質疑和求證的意識，這也是物理學科一直強調的求真、求實的原則。

基于核心素養的教學實施，需要教師的關注發生轉向，即如何從關注知識點的落實轉向到素養的養成？如何從關注“教什么”轉向到關注學生學會什么？需要教師更多地思考如何讓知識成為素養，也就是說只有能成為素養或智慧的知識才有力量。

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作者簡介：

吉興邦，江蘇省蘇州市，蘇州市平江中學校。