學科核心素養導向的初中物理概念教學設計

摘 要：當下課程改革以培養學生的學科核心素養為基本理念，初中物理概念教學是培養學生物理核心素養的重要環節.本文以教科版“內能和熱量”為例，圍繞物理學科核心素養目標，結合本校“3+1”教學策略[“自主學習（循境探思）”“點撥歸納”“自檢互評”+“拓展遷移”]，具體詳盡地闡述了概念教學的設計與設計意圖.

關鍵詞：學科核心素養; 初中物理; 概念教學; 內能和熱量

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 文章編號：1008-4134（2021）04-0059-05

作者簡介：茍樹林（1985-），男，四川通江人，本科，中學高級教師，研究方向：中學物理教學.

物理核心素養是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，是學生通過物理學習內化的帶有物理學科特性的品質，是學生學科素養的重要構成[1].物理核心素養主要包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面.物理學科核心素養應是學生在物理課程學習過程中形成的正確的科學的必備品格和關鍵能力，是學生在真實情境中應用物理知識解決實際問題的過程中逐漸發展起來的.

物理概念是客觀事物的物理共同屬性和本質特征在人腦中的反映，是人們對物理現象及過程進行比較、分析、綜合、抽象和概括的思維活動.因為物理概念總是先經大量觀察、實驗獲得感性認識，再對現象及過程的共同特征加以概括而形成的，所以對物理概念的學習有助于學生由表及里地揭示物理現象的本質，逐步形成“物理觀念”.學生不是通過觀察和實驗直接得出概念，需要對觀察的物理現象及過程進行思維加工，抽象概括出本質屬性.另外，學生的任何物理思維過程都離不開概念，若概念不清就無法進行物理思維活動.故此，物理概念形成和運用過程總是對應“科學思維”素養目標.實驗探究不僅能夠重復再現，而且容易激發學生的思維興趣.實驗探究的過程不僅是形成物理概念、總結物理規律的過程，也是培養“科學探究”核心素養的過程.每個物理概念形成后都需要用準確、精煉的語句表達出來，即對概念定義.物理學史上，任何物理概念的定義都是很嚴謹的，物理概念的發展往往經歷了漫長的過程.引導學生對概念嚴謹地定義，再結合物理學史體味物理概念的發展歷程，是培養學生“科學態度與責任”的重要途徑.可以發現，初中物理概念教學是培養學生物理核心素養的重要環節.

基于此，筆者以教科版“內能和熱量（第一課時）”為例，以落實學科核心素養為目標，結合本校“3+1”教學策略[“自主學習（循境探思）”“點撥歸納”“自檢互評”+“拓展遷移”]，進行了概念教學設計與實施，以期為創建以立德樹人為根本任務的高效課堂提供參考.

1 教學內容與學情分析

“內能和熱量”是九年級物理上冊第一章第2節的內容.內能和熱量是初中階段較難理解的概念，因其抽象，難以直接演示，教材在內容的選擇上注重聯系生活、生產實際.教學中應充分利用宏觀實驗、多媒體等輔助手段幫助學生獲得抽象經驗，從而概括形成概念.

依據教材編排設計和課標對能量觀念的要求，確定本節內容的重點是建立內能和熱量的概念.內能和熱量是本節內容的核心概念，圍繞核心概念還需建立熱運動、分子動能、分子勢能、做功、熱傳遞、內能的轉化、內能的轉移等多個延伸概念，并且構建網絡.

學生雖已初步學習了物體具有的宏觀“能量”——機械能（物體的動能和勢能），并對分子動理論已有初步認識，但由于物體的微觀能量——內能（大量分子的動能和勢能之和）很抽象，且學生對物質微觀世界感性認識稍顯匱乏，建立內能概念的過程存在困難.由于教材內容抽象以及學生相關直接經驗較少，所以本節內容學習的難點是溫度、內能、熱量等基本概念之間的聯系與區別.

2 教學目標分析（見表1）

3 教學活動設計（見表2）

任務1：提出基本概念——熱運動，建立通過宏觀現象推知微觀本質的物理觀念.

設計意圖：采用“2+1（自主實驗、點撥歸納+拓展遷移）”四要素組合策略是為了對基本概念——熱運動背后的物理觀念深度感悟.

除了恰當的點撥歸納外，在“自主實驗”環節要提醒學生觀察對象是墨水，觀察的內容是“哪杯水先變得均勻”，培養實驗能力，認識到實驗對研究物理規律的意義，尊重事實，具有實事求是的態度.

任務2：形成核心概念——內能，培養運用類比和對比認識問題的科學思維（見表3）.

設計意圖：本環節采用“循境探思”和“自檢互評”組合策略建構核心概念——內能.“循境探思”中問題情境1、2化抽象為具體，幫助學生建構核心概念，問題情境1、2通過“宏觀”推知“微觀”，幫助學生明確概念的外延.“自檢互評”環節是對概念及時鞏固.由于所創設的實驗情境 1、2、3、4 具有真實性和較強指向性，學生在真實情境下進行學習，很容易通過同化與順應達到對新概念的意義建構.

問題情境3和4中，依據初中學生認知，需要教師給予精準、符合學生認知水平的點撥，避免概念混亂.此處是一個難點，本文僅給出一種處理方式.

任務3：導出延伸概念——熱量，通過對物理過程實質的探索培養“科學態度與責任”（見表4）.

設計意圖：

本環節采用“3+1+1（自主實驗、點撥歸納、自檢互評+循境探思+拓展遷移）”組合策略充分考慮到了多個延伸概念的關聯性、層次性.“自主實驗、點撥歸納、自檢互評”環節旨在讓學生探究改變內能的兩種方式，并且給這兩種方式準確命名，形成做功和熱傳遞概念.“循境探思”環節中，學生需循著兩個實驗情境和一個生活情境自主探究、自我思維，經教師恰當的點撥，建立“內能的轉化”和“內能的轉移”兩個概念，進而對“熱量”概念深度理解.

任務4：建構概念網絡，初步內化與“內能和熱量”相關的能量觀念（見表5）.

設計意圖：

為了加深學生對概念的理解，幫助學生記憶，本文將概念與概念之間的聯系利用概念圖正確、清晰地表達出來，通過“自主總結”環節讓學生完成填空.具體實施過程中，教師還可通過精妙的板書設計、小組合作畫概念圖等多種方式完成建構概念網絡，培養學生對物理概念的整體把握.

4 教學反思

4.1 校本實施，落實素養培養

我校“3+1”教學策略包括“自主學習（循境探思）”“點撥歸納”“自檢互評”“拓展遷移”四個要素.“自主學習”處于第一位，體現了先學后教思想以及學習者的主體地位，“循境探思”是自主學習的重要形式.“拓展遷移”是本節課根據教學內容可完成可不完成的環節，處于“+1”的位置.“3+1”四要素的靈動組合是為了適應課型、教學內容和學情的需要.本節內容核心概念“內能和熱量”較抽象，延伸概念很多，素養目標體現在概念教學的細節當中.本文基于“3+1”教學策略的教學設計有助于核心素養落地.

4.2 循境探思，發展科學思維

以培養學生學科核心素養為目標的概念教學，應強化物理情境的創設，要有意識地引導學生自我建構，凸顯學生的主體地位[2].物理概念教學中經常采用“循境探思”式的自主學習，學生循著教師創設的準確情境自我探究、自我思維.從某種意義上說，學生建立概念不是教師教會的，也不是“強調”出來的，而是學生自主建構的.本節教學設計化宏觀為微觀、化抽象為具體，提供了許多有效情境，同時突出學生在“循境探思”環節的自主性，激發了學生科學思維的發展.

4.3 概念聯網，建構整體觀念

學生學完本節課，不應只獲得一些零散的概念，而是建構了一張網.畫概念圖就是很好的概念聯網的方式.概念圖作為一種教與學的認知工具，它把知識高度濃縮，將各種概念及其關系以層狀結構形式排列，清晰地揭示了意義建構學習的實質，具有重要的意義[3].具體實施過程中，教師還可通過精妙的板書設計、小組合作畫概念圖等多種方式完成建構概念網絡，培養學生對物理概念的整體把握.

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（實驗）[M].北京：人民教育出版社，2015.

[2]周瑋.“物理學科核心素養”導向下的高中物理概念教學設計[J].物理通報，2019（04）：19-23.

[3]郭斌.可視化教學在高中物理教學中的應用[D].哈爾濱：哈爾濱師范大學，2019.

（收稿日期：2020-10-21）