核心素養(yǎng)導向下的初中物理“功”概念進階教學探索

余 瓊 王長江 陳元霞

(安徽師范大學物理與電子信息學院,安徽 蕪湖 241002)

1 問題提出

2022年4月，《義務教育物理課程標準(2022年版)》頒布，核心素養(yǎng)正式成為義務教育階段物理教學的課程目標.物理學習是以物理概念的構建為基礎，以物理知識的遷移為過程，以課程標準要求的落實為目的.新課標指出，核心素養(yǎng)主要包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任4個方面(見表1).[1]物理概念作為物理知識的重要組成部分，其有效教學是發(fā)展學生核心素養(yǎng)的重要途徑.而學習進階是以學生為主體，以學生認知水平為“階”，以此對物理教學提供學習路徑.針對物理概念的基礎性、復雜性以及核心素養(yǎng)的導向性，將學習進階理論運用于初中物理概念教學中，有利于順應初中生心理特征和認知水平，讓學生從生活情境走向物理世界.雖然此前也有很多關于初中物理概念教學的研究，但是大都是根據(jù)《義務教育物理課程標準(2011年版)》為基礎進行的教學探討，其中少有以物理核心素養(yǎng)為目標的物理概念教學研究.而物理概念本身的構建過程不僅是一個比較復雜的過程，同時也是學生思維發(fā)展進階的過程.因此，本文將以學習進階理論為基礎，探究核心素養(yǎng)為導向的物理概念教學模式，以期為核心素養(yǎng)在初中物理教學中的落實做出努力.

表1 義務教育階段物理課程核心素養(yǎng)

續(xù)表

2 PC-LPs教學框架的構建

學習進階是指“對學生在一個時間跨度內(nèi)學習和探究某一主題時，依次進階、逐級深化的思維方式的描述”.[2]在中學物理教學中，對學習進階的研究主要集中在能量主題、運動與相互作用主題和電磁學主題等.對于一些重要的物理概念而言，基于學習進階理論開展教學，有助于落實學生核心素養(yǎng).筆者基于核心素養(yǎng)基本內(nèi)涵，結(jié)合學習進階理論，以“經(jīng)驗事實”“映射”“關聯(lián)”“系統(tǒng)”4個層級[3]為基礎，構建基于學習進階理論的物理概念教學框架(簡稱PC-LPs教學框架，如圖1)，旨在為初中物理教師進行物理概念教學提供參考.

圖1 PC-LPs教學框架

基于新課標要求和教科書內(nèi)容安排，結(jié)合物理學史，根據(jù)發(fā)展層次內(nèi)涵，明確起點階、錨點階以及中間階的具體表現(xiàn).通過引入生活中常見的物理情境，使學生體會物理概念的意義，從而實現(xiàn)從“經(jīng)驗事實”到“映射”的進階；通過概念圖等方式明確概念體系，從而將學生的認知水平提高至“關聯(lián)”層次；通過預設問題、組織考試等方式，使得學生思踐結(jié)合，進而達到“概念”層級.由于物理概念本身的基礎性，對于物理概念的把握意義重大，通過進行概念學習進階的分析后，可以更好地設計物理概念教學.對比現(xiàn)有的傳統(tǒng)講授式概念教學方式，此種教學模式更有利于學生理解物理概念，學生的課堂主體性也更加突出，對學生核心素養(yǎng)的落實具有重要作用.

3 基于PC-LPs教學框架的教學案例

“功”概念作為中學物理的重要概念之一，是進一步研究簡單機械的關鍵概念，同時作為力與能量之間的紐帶，對理解能量概念具有基礎性的作用.并且“功”概念的學習跨越整個中學物理教學過程，對該概念的掌握有助于學生形成能量觀念.新課標要求學生結(jié)合實例，認識功的概念，知道做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程；知道機械功和功率，用生活中的實例說明機械功和功率的含義.[1]但對于剛接觸物理的初中生來說，想要建立、理解“功”概念，有一定的難度.本文以“功”概念為例，基于PC-LPs教學框架的基本思想，進行具體教學案例的設計，以期為初中物理概念教學提供思路.

3.1 “功”概念學習進階的分析

初二學生學習“功”概念之前，大多數(shù)學生都能對于生活中的做功現(xiàn)象具有初步認識.根據(jù)教材內(nèi)容的安排，學生在學習“功”內(nèi)容之前也已經(jīng)對力和運動有了較為清晰的認識.基于學生的日常生活的認識，結(jié)合對物理學史中“功”概念的演進，指向新課標要求，分析出初中階段“功”概念學習進階劃分及學生表現(xiàn)情況(表2).

表2 初中階段“功”概念學習進階

3.2 創(chuàng)設生活情境 體會“功”的意義

學生在日常生活中，已經(jīng)接觸到一些具有“功”含義的詞語，例如“徒勞無功”“勞而無功”等.通過創(chuàng)設生活中的情境，可以幫助學生建立起生活中的經(jīng)驗事實與即將學習的物理概念之間的聯(lián)系，進而幫助學生了解物理概念.以引入“機械功”概念為例，進行具體教學活動的設計(表3).

表3 教學活動設計(部分)

通過創(chuàng)設生活中常見的情境，讓學生切身體驗到“功”的意義；通過學生自主實驗的方式，培養(yǎng)學生的科學探究意識；采用師生問答的教學形式，使學生思維得到發(fā)展；將生活實際和物理學結(jié)合，讓學生體會到物理學對人類生活的影響.

3.3 構建關聯(lián)架構 明確“功”的體系

雖然通過將生活和物理學相聯(lián)系的方式使得學生初步了解物理概念的內(nèi)涵，但是學生尚未建立起物理概念的知識網(wǎng)絡，對概念的學習也只是停留在表面.挖掘并構建物理概念的關聯(lián)體系，可以幫助學生整合知識，進而更好地掌握物理概念.依據(jù)教科書內(nèi)容，對與“功”概念相關物理概念進行梳理，得到初中物理“功”概念關聯(lián)體系(如圖2).基于關聯(lián)體系，對相關概念進行教學安排，在知識遷移的過程中，發(fā)展學生的科學思維能力.

圖2 初中物理“功”概念關聯(lián)體系

3.4 強調(diào)學以致用 落實“功”的外化

當學生學習并掌握了“功”概念關聯(lián)體系，對“功”及其相關聯(lián)的“功率”“機械能”等概念具備認識后，教師要在教學中為學生合理設計相應習題,讓學生能夠?qū)Α肮Α备拍畹睦斫鈶糜诰唧w的物理習題中，進而考查學生對“功”概念的掌握程度(表4)，在習題解答的過程中，鍛煉學生的科學推理、科學論證能力，強化學生科學探究的意識，同時讓學生體驗解決問題的喜悅和對待科學問題嚴謹?shù)目茖W態(tài)度.

表4 習題案例(部分)

續(xù)表

4 結(jié)語

本文在《義務教育物理課程標準(2022年版)》剛出爐之際，鑒于其中新提出的核心素養(yǎng)的培養(yǎng)研究存在不足的現(xiàn)狀，通過對物理學科核心素養(yǎng)內(nèi)涵和學習進階內(nèi)涵的研究，構建PC-LPs教學框架，并以初中階段“功”概念教學為例，開發(fā)設計具體的教學案例，以此為廣大初中物理教師在針對物理概念教學過程中如何有效落實核心素養(yǎng)提供了思路和方法.

另外，教師在使用PC-LPs教學框架時，應注意探索并明確學生的認知水平，以此來劃分學習進階各層次及具體表現(xiàn).教師在授課時，應當根據(jù)不同物理概念的實際情況進行教學方法的調(diào)整，這樣才能更好地開展實際教學.