基于核心素養的物理教學設計策略探討——以“科學探究：歐姆定律”為例

(重慶市南岸區茶園新城中學，重慶 401336)

基于核心素養的物理教學設計策略探討——以“科學探究：歐姆定律”為例

夏波

(重慶市南岸區茶園新城中學，重慶 401336)

基于物理核心素養的培養要求，筆者以“科學探究：歐姆定律”的教學設計為例，通過“挖掘核心素養，確定教學目標”“設計教學流程，培育核心素養”“整合創新習題，評價學生素養”三個流程，提出教學設計的策略。

核心素養；教學設計；歐姆定律

隨著《中國學生發展核心素養》的發布，教育進入了“核心素養時代”，物理教學發生了轉型。為了使物理課堂由“三維目標”轉型為“核心素養”的培育，基于核心素養的教學設計成為研究焦點。筆者著力深度分析教材，以培養學生的核心素養，以下以滬科版九年級物理教材“科學探究：歐姆定律”一節為例，談一談基于核心素養的教學設計策略。

1 挖掘核心素養，確定教學目標

《中國學生發展核心素養》包含“三個方面”“六大要素”和“十八個基本要點”，物理核心素養主要由物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任等四個方面的要素構成。筆者認為兩者及《課程標準》的關系為：《中國學生發展核心素養》為學科核心素養的上位概念，《課程標準》為學科核心素養的下位概念。因此，在確定每堂課的教學目標時，可以遵循“由下至上”的原則，即：首先從《課程標準》入手，并結合學科核心素養，對本堂課的教學目標進行初步設計；然后結合《中國學生發展核心素養》，對初步設計的教學目標進行再審視，從而確定本堂課的教學目標。

就“科學探究：歐姆定律”一節而言，《課程標準》的要求為：“通過實驗，探究電流與電壓、電阻的關系。理解歐姆定律。”結合學科核心素養，本節課培育的物理觀念為“歐姆定律”，用到的科學思維方法主要是控制變量法，涉及的科學探究主要是探究電流與電壓、電阻的關系，在整個探究過程中可以很好地滲透科學態度與責任的教育。結合《中國學生發展核心素養》，筆者認為本節課可以培養學生學會學習、責任擔當和科學精神，基于此，筆者確定本節課的教學目標如下：

(1) 通過實驗，探究電流與電壓、電阻的關系，建構歐姆定律；

(2) 在科學探究的過程中，學會運用控制變量法，培養正確的科學態度與責任。

2 設計教學流程，培育核心素養

傳統的教學設計側重于三維目標的達成，而基于核心素養的教學設計，則肩負起培育“全面發展的人”的使命。因此，在教學設計中，應該深度分析教材內容，挖掘培育學生核心素養的素材。同時，還應抓住學生的每一次“生成”，借力培育學生核心素養。就本節課而言，筆者在情境中引入，在探究中引導，抓住整個教學過程中的每一個契機，培育學生的核心素養。

2.1 創設情境，引入新課

情境1：通過觀察教室中的電風扇的旋鈕，它能調節電風扇的轉速，提出問題：是什么原因導致電風扇的轉速發生了變化？

設計意圖：通過教室中的生活電器作引入，不僅可以吸引學生的注意力，還可以讓學生容易地答出：“這是電流變化導致了電風扇的轉速發生變化”，進而追問：“什么因素導致了電流發生了變化？”學生結合上一節變阻器的知識，會答出：“電阻的變化導致了電流發生變化”。

情境2：筆者展示兩個電路，兩電路中都由導線將電池盒、開關、燈泡串聯在一起。兩個電池盒外觀相同、并且帶蓋子，其中一個電池盒僅安裝一節干電池，而另一個電池盒安裝兩節干電池，兩電路中的燈泡規格相同。閉合開關后，讓學生觀察兩電路中燈泡的亮暗情況，并提出問題：是什么原因導致了燈泡的亮暗情況不同？

設計意圖：通過實驗觀察，學生會答道：“這是電流導致了燈泡的亮暗情況不同”，然后打開蓋子，發現電池盒中電池的節數不同，即兩電路的電壓不同，從而得出“電壓的變化導致了電流發生變化”的猜想。

由以上兩個情境，學生很容易猜想出影響電流的兩個因素：電阻和電壓，從而順利地引入下一個環節。

2.2 提出問題，引發思考

筆者提出問題：為了探究電流與電壓、電阻的關系，我們應運用什么研究方法？

設計意圖：物理學留給學生的財富之一就是分析和解決問題的科學方法。控制變量法作為初中物理學的一個重要的科學方法，在以后的學習和生活中起到了非常重要的作用。因此，在實驗探究前，筆者引導學生選擇合適的科學方法。同時，這一環節也能理清本實驗的探究思路：控制電阻不變時，研究電流與電壓的關系；控制電壓不變時，研究電流與電阻的關系。

2.3 交流合作，設計電路

設計正確的實驗電路是完成實驗的前提和保證，筆者引導學生進行個人設計、小組交流討論、小組展示，完成實驗電路的設計。

設計意圖：“個人設計”可以培育學生設計實驗電路圖的科學思維能力；“小組交流討論”不僅可以彌補學生個人設計的實驗電路的不足，而且還能在爭辯中培育學生的科學態度與責任；“小組展示”不僅可以培養學生的表達能力，還可以培育學生批判質疑、樂學善學、勤于反思等素養。總的來說，這一環節較好地體現了“學生為主體”的教學原則。

2.4 進行實驗，分析數據

實驗前筆者提醒學生實驗過程中的注意事項，然后學生進行分組實驗，同時收集實驗數據，最后由學生分析實驗數據，得出結論。

設計意圖：在動手實驗過程中，主要培育學生科學探究能力；在收集證據的過程中，主要培育學生實事求是的科學態度；在分析與論證過程中，主要培育學生的科學思維。在整個環節中，教師巡回指導，對學生出現的問題進行糾正，對得出結論的小組給予肯定。值得一提的是：在這一環節中，學生可能會暴露出實驗操作不當、虛構實驗數據等問題，甚至還有讓教師意想不到的問題。筆者認為：發現這些問題時，教師不應該立即指出錯誤，而應該引導學生進行自我反思，讓學生自己找出“錯誤源”，從根本上培養學生的糾正錯誤、勤于反思、問題解決等素養。

2.5 總結結論，得出定律

筆者在學生得出的實驗結論的基礎上，總結得出歐姆定律，并對該定律進行解讀，同時對相關物理學史進行講解。

設計意圖：物理學史是培育學生科學態度與責任素養的有效途徑，本節課可以通過了解德國物理學家歐姆執著的科學探索精神，培養學生勇于探究的素養。

3 整合創新習題，評價學生素養

在核心素養時代，對學生的評價也成為大家關注的焦點。筆者認為，為了全面評價學生的素養，應該做好“過程性評價”和“形成性評價”。其中，“過程性評價”應對學生在各環節的參與度、達成度等方面進行評價；“形成性評價”是通過習題，對學生的學習效果進行評價，而在習題設計方面，應對已有習題進行整合或創新，將學生在實驗中出現的問題編入習題進行考查。在本節課中筆者設計了一道例題，對學生進行評價。

例題：在探究“電流跟電壓、電阻關系”的實驗中，某同學選用了這些器材：兩節干電池、電流表、電壓表、開關、滑動變阻器、不同阻值的定值電阻、導線等進行實驗。

(1) 不完整的電路如圖1所示，請用筆畫線代替導線，將實物圖連接完整(要求導線不交叉)。

圖1

(2) 為保證電路安全，連接電路時，開關應___，閉合開關前應將滑動變阻器滑片置于___端(選填“A”或“B”)，這是為了____________。

(3) 在探究“電流跟電壓的關系”時，實驗過程中，應保持_____不變，然后閉合開關，調節滑動變阻器得到表1的數據。

表1

從實驗數據可以得出：通過電阻的電流跟它兩端的電壓成___比。

(4) 在探究“電流跟電阻關系”的過程中，該同學應控制______不變。實驗中該同學將圖中的電阻R由10Ω更換為20Ω，閉合開關后，下一步的操作應當是：____________________________。

(5) 物理探究中常用的方法有類比法、等效替代法、控制變量法、轉換法等，本實驗運用的方法是________。

設計意圖：本題較全面地考查了探究歐姆定律的全過程。其中，第(1)問考查了設計電路的能力；第(2)問考查了實驗過程中的注意事項；第(3)問考查了探究“電流跟電壓的關系”的實驗操作及結論；第(4)問考查了探究“電流跟電阻關系”的實驗操作；第(5)問考查了本實驗的研究方法。

4 結語

教育進入“核心素養時代”，時代呼吁物理課堂“轉型”。培育核心素養不僅僅是教學的目標，更是一種教育的思想。作為一線教師，務必要轉變觀念，深度挖掘培育學生核心素養的每一個素材，緊緊抓住培育學生核心素養的每一個契機，“潤物細無聲”般地培育學生的核心素養。

[1] 中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準(2011年版)[S].北京：北京師范大學出版社,2012.

[2] 劉炳昇.從“物理核心素養”的視角思考物理復習教學問題——以“力與運動”章后小結為例[J].物理之友，2017，33(1).