促進學生物理核心素養提升的漸進式教學實踐研究

由軍平 詹平 馮維 康莉莉

摘 要：物理核心素養是學生借助學校物理教育所形成的解決問題的素養與能力，是隨著時間的流逝，拋開所學具體物理知識后，留在學生頭腦中的思想意識，主要由“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面構成。因此，我們需要以學生為本，從學生已有的物理知識和已經形成的物理觀念出發，通過探究實驗，科學思辨，理論升華和實踐應用，在構建正確的物理觀念的過程中，培養學生的科學思維、科學探究能力和科學態度與責任。

關鍵詞：物理核心素養提升;漸進式教學實踐

一、漸進式教學

漸進式教學是指在教學過程中，按照一定的步驟逐漸深入或提高，以達到預期教學的目的。課堂教學內容的組織要與學生的認知水平相適應，以學生已有的知識和經驗為起點，合理設計教學，使學生能夠主動探索知識的產生和發展，同時遵循由易到難、由具體到抽象的原則，逐漸使學生構建新知識，提高解決問題的能力。

二、在物理教學前，首先要了解學生的原有認識—前概念

學生在接受正式的概念和規律教學前，往往已經在生活和學習中積累了一定的相關知識儲備，我們稱之為“前概念”，在這些前概念中，有些與物理科學相符，可以作為新知識的生長點。而有些前概念則是片面的，甚至是錯誤的，這對學生學習新知識會產生很大的阻礙作用，如果這些前概念被忽視，特別是學生頭腦中這一前概念從未受到過挑戰，即便學生頭腦中又建立了正確的概念，隨著時間的推移，學生對該概念的理解還會回到原有的前概念，在新的問題情境中連連出錯。

例如，在平面鏡成像的教學時，通過對學生的前測，我們發現初二學生在平面鏡成像方面已有錯誤前概念，具體見表一。

了解了學生的前概念，我們的教學就可以以此為出發點，開展概念進階式教學設計，如何讓學生產生認知沖突，發現自己認知的錯誤;如何讓學生轉化并建立正確的物理觀念。

三、通過實驗探究，打破錯誤前概念，構建科學的物理概念和規律，培養學生的科學思維、科學探究能力和科學的態度與責任

如何促進平面鏡成像前概念的轉變？以“物體離平面鏡越近，所成的像越大”和“平面鏡越大，所成的像越大”為例，我們是這樣做的：

學生小組討論說出已有的前概念，充分暴露他們的錯誤認識。然后通過探究實驗促進學生的概念轉變。首先讓他們小組討論，制定計劃和設計實驗：要探究“物體離平面鏡越近，所成的像是否越大”，應該怎么做？要探究“平面鏡越大，所成的像是否越大”，又應該怎么做？學生改變蠟燭到玻璃板的距離，分別測出其像的大小;再改變玻璃板的大小，分別測出其像的大小。結果發現：像的大小與物體到平面鏡的距離和平面鏡的大小無關！

利用實驗將學生思維步步緊逼，不斷創設和解決認知“沖突”。Shayer（2003）基于皮亞杰的認知理論提出了“認知加速”方案，該方案里說：“挑戰或認知不平衡有利于心智發展，任何干預都應提供一定的認知沖突。”中學學生處于形象思維向抽象思維過渡的階段，抽象思維的能力還較弱，從感性認識到形成規律是比較困難的一步。所以，在物理概念和規律的教學中，教師需要從學生已有的感性認識基礎上，恰似合乎邏輯地設計一個個與學生認知不同的結果，一個個迫切需要尋求正確答案的懸念，從而激發學生強烈的探索欲望。當學生感到所要解決的問題有意義，還尚未找到答案時，就形成了心理學上的認知“沖突”，此時概念和規律的進階教學就獲得了最有效的時機。

四、理論和實驗相互印證，深化概念和規律教學，鞏固學生重構的主體經驗

平面鏡成像實驗的現象用新學的平面鏡成像特點的知識能很好解釋！為了能深化概念，鞏固學生重構的主體經驗。接下來還可以讓學生利用光的反射規律作平面鏡成像的光路圖，然后讓物體遠離平面鏡，再畫出物理的像，發現像的大小并沒有變小，只是像遠離了（見圖1）。這樣讓學生就會把光的反射定律、平面鏡成像特點和光路圖的知識融會貫通，自覺否定他們錯誤的前概念，開始在頭腦中建立正確的科學規律！

學生的物理學習過程，就是要從實物和實際現象中發現事實，并尋找其本質，通過物理學研究方法對現象建模的過程，就是提煉提升的過程，是發現事物本質的過程，也是重要的物理研究方法。

五、通過實踐應用，培養學生運用物理觀念解決問題的能力

《義務教育物理課程標準（2011年版）》在實施建議中提出，要注重聯系生產和生活中的實例，把現實中的物理問題用于課堂交流，拉近物理學與生產和生活的距離。

例如，在學習電學中的歐姆定律后，學生已經掌握了串聯電路中一個電阻的變化會引起電路中電流和各部分電阻兩端電壓的變化。這一規律與我們的生活有什么聯系，對我們的生活有什么幫助呢？我們設計了《歐姆定律的應用-設計汽車油量表》一節。

首先，讓學生建立一種聯系：就是生活中我們常需要用顯示表盤掌握某些量的變化，我們的動態電路變化能不能實現這一功能？這時學生就有了一個大概的方向，想將理論和實踐進行結合。

然后，學生開始細節著手嘗試著設計汽車油量表的模型，學生利用浮力的作用和杠桿的特點建立油量減少時轉化成杠桿一端的轉動，這一轉動怎樣與電路結合呢？當然就是滑動變阻器的滑片了。顯示盤可以由電流表改裝，這就給力學與電學搭建了橋梁，將知識綜合使用起來了，初始模型如圖2所示電路。

緊接著，學生要對這一簡易模型進行可行性分析，發現油量最高的時候，電路中電阻接近于零，所以需要添加保護電阻，如圖3所示電路。

最后，知識進行變通，如果沒有電流表，只有電壓表可以改裝成油量表嗎？學生進行設計、分析、改進最終由圖4得到圖5的電路圖。

本節課老師采用漸進式教學，把學生的已有知識，作為他們新知識的生長點，引導學生建構電阻變化的電路模型，通過可視化的教學設計，逐步提出設計問題，小組討論等方式讓學生不斷建模、分析、優化建模、再驗證分析，最終得到可使用的油量表模型。在這一過程中，學生的設計是不完美的，這正是實踐的魅力所在，學生利用所學的電學規律像工程師一樣設計出了一款可以顯示汽車油量多少的儀表，通過真實的問題情境，學生經歷了在陌生環境中，構建物理模型，應用實踐設計，遷移創新的發展過程，經歷了物理學價值體現的過程，學生通過積極進行科學探究和思維加工，內化了物理觀念和規律，形成了科學的思想，培養了學生提出問題、分析問題和解決問題的能力。

六、在物理知識漸進性學習中不斷強化正確的物理觀念

學生物理觀念的形成不是一日之功，也不是一種物理觀點的永久性建立。比如學生錯誤的觀念，往往是根深蒂固的，教師要在學生學習新知識的過程中，不斷努力創造具體的真實情景中去觀察、分析、比較、概括、抽象出物理規律，在物理知識的融會貫通中，才能真正改變錯誤的觀念。循序漸進的教學，逐漸滲透物理觀念，使學生體會觀念的生成與發展。

例如：學生普遍認為力是維持物體運動狀態的原因！學生給出的理由是：1.想讓靜止的小球運動起來需要施加力2.小球運動起來后，人撤掉對小球的推力后，小球就漸漸地停下來了。我們的做法是：

第一步：對學生的依據進行反駁創造認知沖突

分析小球從靜止到運動是人給的動力和地面給的阻力的合力不為零，所以能加速起來;人撤掉外力后是只受阻力了才漸漸停了下來，并不是沒有力了，那怎樣才能真的不受力呢？

第二步：利用實驗探究，打破錯誤的前概念，

教材中通過三次實驗分別改變水平面的粗糙程度，讓同一小車從相同的斜面高度上滑下來，發現水平面越光滑，小車行駛距離越遠，速度減小越慢，推理得如果水平面絕對光滑，小車將會不再減速，而勻直線速運動下去，也就是說物體的運動不需要力來維持，學生第一次學習到這一正確的觀念。但是學生由于不能看到推論結果，生活中也沒有絕對光滑的情景，這一觀念的還需要不斷地加強和滲透，所以我們進行了。

第三步：設置真實情景強化正確的物理觀念

在練習中，我們發現學生認為勻速上升的電梯受到的拉力應該大于重力，否則怎么能向上運動呢？基于學生的這個疑問，我們是這樣做的：用彈簧測力計拉住兩個50g的鉤碼，將測力計固定在電梯中，跟隨電梯上升，經歷靜止-加速-勻速-減速-再靜止的過程，學生根據自己坐電梯的經驗，首先猜想測力計示數的變化，觀察測力計示數分別是0.95N-1.25N-0.95N-0.5N-0.95N.經過這一真實情境，將學生的理性思考打通了，由靜止平衡態到下一個勻速運動平衡態，中間經歷了增加拉力使物體加速的過程，一旦物體擁有了一定的速度想要保持勻速直線運動，是不需要合力的，這是在事實上讓孩子們打消了自己的疑慮。

參考文獻

[1]劉增澤.初中物理核心素養之內涵與實踐路徑初探[D].上海師范大學，2019.