基于學科核心素養的學習活動設計

摘 要：物理學科核心素養在課堂的有效落地是一線物理教育工作者關注的熱點.本文以“初識家用電器和電路”為例，基于課程標準要求，通過解析教學目標、內容等對應的學科核心素養要素，并轉化為具體的素養要點，圍繞素養要點設計知識、技能與素養一體化的學習活動，落實基于學科核心素養的物理教育教學活動，培育學生學科核心素養.

關鍵詞：物理教學;物理學科核心素養;初識家用電器和電路;學習活動設計

中圖分類號：G633.7???? 文獻標識碼：B???? 文章編號：1008-4134（2021）14-0040-03

作者簡介：吳繼閣（1967-），男，江蘇徐州人，本科，中小學正高級教師，研究方向：物理教學教法.

1 問題的提出

2018年1月，國家教育部發布《普通高中各學科課程標準（2017年版）》，明確各學科核心素養，并對各學科核心素養的落實、考試評價等方面提出意見.學科教材編寫專家、教科研人員、一線教師也跟進開展學科核心素養在課堂教學中落地的探索與實踐，取得不少理論和實踐成果.相比來說，學科核心素養的理論成果較為豐富，但具有顯見指導作用的實踐操作層面的成果略顯不足，學科核心素養理論向課堂實踐轉化工作任重道遠.究其原因，除了理論成果到課堂落地有一定距離外，更重要的是一線教育工作者更多習慣性地重視基礎知識與基本技能的教學，而沒有從操作層面去設計與實施素養立意的課堂教學.

學科核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力.物理學科核心素養主要包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面.物理學科核心素養在課堂教學落地的有效路徑是教師立足于學科課程標準要求，從核心素養視域下解讀教材，確立教學目標、教學內容、教學方法、教學評價等的素養要點，基于素養立意設計課堂學習活動，在學習活動中落實核心素養教學.

下面筆者以蘇科版“初識家用電器和電路”為例，具體闡釋基于學科核心素養落地的課堂學習活動設計策略與實施路徑.

2 基于課程標準的核心素養要素解析

物理學科核心素養的培育是一個長期的系統工程.這不僅體現在“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個維度的系統性，還包括不同學習階段的系統性.“如果認為物理核心素養的提升是終身的，那么在中學階段對物理核心素養就不能理想化地定位于多維，就需要體現出發展的層次性和階段性.”不同學段、不同年級對物理核心素養的發展要求不同.物理學科核心素養的培育從不同學段所表現出的特征就是循序漸進、螺旋式上升.

在蘇科版九年級上冊“初識家用電器和電路”教學設計中，筆者遵從循序漸進的原則，進行學科核心素養培育的漸進式設計.基于學科核心素養設計教學的關鍵是立足課程標準要求，挖掘學科知識技能形成過程中相伴而生的核心素養，針對學習目標、活動內容逐一進行核心素養培養因素剖析，在剖析核心素養要素的基礎上針對性地設計課堂學習活動，在課堂中有效培育學生物理學科核心素養.

首先，將課程標準要求轉化為知識、技能、素養相融共生的教學目標.《義務教育物理課程標準（2011年版）》對這部分內容的要求：從能量轉化的角度認識電源和用電器的作用;會畫簡單的電路圖.本節課初學電路圖，“會畫簡單的電路圖”對學生來說只是“啟蒙”教學，課標要求“會畫簡單的電路圖”需要持續深入學習才能達成.筆者基于課程標準要求，結合教材內容，設定本節知識、能力、素養一體化目標：（1）能列舉事例歸類分析概括電源和用電器工作時能量的轉化形式;（2）通過探究手電筒電路和連接簡單電路活動歸納電路的基本組成及其作用，知道電路連接要求并規范連接電路，初步具備分析排除電路故障的意識，知道電路的通路、斷路和短路狀態;（3）能根據要求用常用電器元件符號規范畫出簡單的電路圖.

其次，對應教學目標和教學內容進行核心素養要素剖析，見表1.

上述關于學科核心素養要點剖析是設計與實施核心素養教學的基礎，也是設計與實施核心素養教學的關鍵所在.教師在設計學習活動時，要將剖析出的核心素養要點逐一對應、有機融入到知識、能力、素養一體化的教學過程中.

3 基于學科核心素養的學習活動設計

深刻把握內容版塊之間的邏輯聯系，是教師進行教學整體設計的基礎.電源和用電器是電路的重要組成部分，是能量獲得與轉化的源頭和“根據地”.由于手電筒是學生常接觸、較熟悉的物件，其電路是最基本的電路，因此進行手電筒電路探究，是簡單電路學習的基礎.怎樣讓一個燈泡亮起來是在學生探究手電筒電路的基礎上，進行實際電路向理想化模型電路的過渡，是基本電路組成和電路本質的最基礎的學習活動.最后，學生在建構基本電路模型的基礎上，進一步用電路元件符號形象直觀表達一個電路，實現電路學習的升華.

依據教材內容邏輯聯系，按照目標、內容與活動的對應關系整體設計基于核心素養的學習活動.

學習活動1 在“初識電源和用電器”活動中培養學生歸納概括和推理能力

為了克服學生思維的碎片化，筆者在教學中對“認識電源、用電器的特征”學習活動運用整體思維進行一體化設計.讓學生列舉身邊的用電器，用一定標準對這些用電器進行歸類分析，歸納概括出每一類用電器工作時的能量轉化情況，進一步概括出用電器工作時能的轉化.

引導學生在深度學習中釋疑解惑，實現認知上的升華：

（1）電冰箱工作時電能的轉化形式.很多學生會錯誤認為電冰箱工作時是電能轉化為內能.究其錯誤根源在于學生沒有細致分析電冰箱的工作過程，而僅從最終的表象上想當然地得出電能轉化為內能的判斷.因此，教師在教學中要引導學生進行科學思維：是什么原因、經過什么變化使冰箱內物體內能發生變化？使學生明確電冰箱工作時是把電能轉化為機械能，進一步實現內能的轉移.

（2）引導學生通過科學思維來判斷電動車行駛時和電動車電瓶充電時，電瓶是用電器還是電源？

（3）引導學生思考領悟每一類用電器用途與其電能的轉化的對應關系，以及用電器的功能特點與所用電源類型的聯系，思考領悟電源與用電器工作時能的轉化的相互聯系.

學習活動2 在“手電筒的結構和電路”的科學探究活動中培養學生觀察品質

觀察是探究學習物理知識的重要方法，優秀的觀察習慣、專注細致的觀察品質、精準捕捉和描述觀察信息的能力是非常重要的物理學科核心素養.物理核心素養的培育要從最基礎而又非常重要的觀察素養入手.如圖1 所示，探究手電筒的結構和電路時的觀察要點如下：

（1）通過操作手電筒的開關，觀察開關如何接通電路？

（2）打開后蓋，觀察電池怎樣安放？觀察后蓋和電池怎樣連接？

（3）擰開前蓋，觀察燈泡怎樣安裝？觀察燈泡的結構？觀察燈泡與手電筒筒壁以及電池怎樣連接？觀察判斷電流流經燈泡的路徑？

（4）將手電筒部件全部拆開，再完整安裝，觀察手電筒整體結構，燈泡發光時電流的路徑？

在觀察手電筒的基礎上，教師引導學生開展承上啟下的學習活動：用最少的器材讓小燈泡發光.學生用一根導線將燈泡連接到電池上，燈泡可以發光.此活動從內容到邏輯上的銜接都起到承上啟下的作用，即從生活實際的手電筒電路向實驗室原理性電路過渡.從思維上，具有培養學生抽象思維建模的作用.可以將圖2所示的電路作為圖1手電筒電路抽象建立的“模型”.

教師進一步引發學生創新思維：如果此時將電池兩極對調，燈泡是否還能發光？是否還有其它接法可以讓燈泡發光？如圖3所示使燈泡發光的不同接法.

學習活動3 在“怎樣讓一個燈泡亮起來”科學探究活動中培養學生規范操作素養和實踐創新能力

學生第一次分組連接電路，有關電路連接的素養要在第一次實驗時進行培養.注意培養學生電路連接基本規范的認知，并做到知行合一.

連接電路前突出細節與認知：（1）觀察電池盒的結構、電池的連接方式及電池盒外部的接線方式，觀察燈泡的結構與導線的連接方式，觀察燈座的結構（注意燈泡背面的連接）及其與燈泡、導線的連接方式，觀察開關的結構、閘刀的連接方法，觀察導線兩端的結構及其與接線柱的連接方式;（2）指導學生閱讀課本上的“信息快遞”，明確連接電路時的注意事項，做到“知其然，亦知其所以然”.

連接電路時做到規范上的知行合一：（1）小組成員落實每個人的任務，分工協作.（2）先根據要求對電路進行整體布局，將元件進行科學合理的定位和排序，再考慮連接電路的線路和順序（一般從正極出發，將元件逐一連接到負極），思考連接時要注意哪些？ 并檢查開關是否已斷開？（3）連接好后檢查電路，檢查電路無誤后方可閉合開關，觀察燈泡是否發光？（4）如電路出現故障，嘗試排除電路故障.

實驗完成后總結整理：（1）明確通路、斷路、短路的概念及短路危害.（2）總結讓一個燈泡亮起來的方法及連接電路的注意事項.（3）教師在黑板上呈現按正確方法連接的電路，閉合開關，發現燈不亮.引導學生分析電路故障的可能原因和排除電路故障的思路方法.師生探討形成的檢查排除斷路故障的一般思路方法：旋緊各接線柱，是否排除故障？按壓開關接線柱，旋緊接線柱螺旋，是否排除故障？按壓小燈泡，看接觸是否良好，是否排除故障？嘗試更換燈泡，是否排除故障？檢查電池盒與電池是否接觸良好？更換新電池是否排除故障？檢查導線是否有問題，更換導線是否排除故障？進而教師在上述活動的基礎上，建構“斷路模型”：電路中某一處斷開，即可形成斷路，而不單純是開關斷開才能形成斷路.建立“斷路模型”，即可運用“斷路模型”分析解決電路中的實際斷路問題.（4）拆解電路，將元件整理歸位.

課后探究與實踐：從實驗室的“模型”元件到生活中的實際元件，提高學生認知和解決實際問題的能力.如圖4所示，探究家用開關的結構及其與導線的連接方式;如圖5所示，認識家用導線內芯的特點，思考導線與接線柱的接法及導線交叉的連接方法.

學習活動4 在“畫電路圖”學習活動中培養學生初步的模型建構和規范畫圖素養

元件符號是對實物元件抽象概括而成的“符號模型”，電路圖是對實物電路抽象形成的“模型”，元件符號和電路圖的學習是學生對實物認知基礎上的科學思維的訓練和升華.

培養學生規范嚴謹畫圖的素養.用工具規范畫圖，注意每個符號的規范性，追求畫圖美觀，一般的電路圖畫成長方形，注意四條邊的比例協調和每個元件的布局;畫電路圖時，要與畫圖要求及實物電路對照，注意電路結構和元件的位置、順次，注意細節“開關的狀態”，注意區分電路元件符號與元件實物圖以及電路圖與電路實物圖之間的區別.

教師要引導學生認識實物與模型的聯系.在畫實驗電路圖的基礎上，指導學生嘗試畫出家里臺燈工作時的電路.通過畫電路圖，讓學生認識理想化模型與實物之間的關系，既能從實際中抽象為理想化模型，識別出模型和原理，又能從理想化模型應用到生活實際認識和解決實際問題，加強理論與實際的聯系.

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（收稿日期：2021-04-06）