物理學科核心素養視閾下“激活-探究”教學

張軍民 陳喜

摘 要： 物理學科核心素養視閾下“激活-探究”教學，介紹了激活、探究等名詞，同時以歐姆定律一節教學設計為例，闡述了物理學科核心素養視閾下“激活-探究”教學，并從“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面闡述促進學生物理核心素養發展.

關鍵詞： 物理學科;核心素養;激活;探究

課堂教學不僅要傳授知識，還要培養學生學科的思維方法與能力，提升學生的學科核心素養.物理學科核心素養是指學生應具備的適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，它包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面.

激活本意是“刺激有機體內某種物質，使其活躍地發揮作用”，寓意就是在物理課堂教學中激發學生的物理思維，調動學生的物理學習興趣，使學生從“要我學”變成“我要學”.“學起于思，思源于疑”，“疑”即是我們所說的“問題”.要激活學生思維，教師就要善于設計有效的問題來啟迪學生.在課堂教學過程中教師根據教學內容、學生學習情況適時提出有效問題引發學生思考、分析知識，并學會推理判斷和邏輯分析，形成自己的物理思維，提高課堂學習的有效性.

探究也稱發現學習，是學生在學習情境中通過觀察、閱讀，發現問題，搜集數據，形成解釋，獲得答案并進行交流、檢驗、研究性學習.

“激活-探究”是一種積極的學習過程，通過挖掘潛能，在學習中發現問題，通過探究來獲取信息，整合知識，培養能力，獲得自主發展.

下面以蘇科版九年級物理上冊“歐姆定律”為例，談物理學科核心素養視閾下“激活-探究”教學.

1 教學設計及分析

1.1 發現問題.

創設情境：三個規格相同的小燈泡接在三個不同的電路中（其中包括一個調光燈電路），讓學生觀察小燈泡的亮度，教師根據燈泡的亮度情況提出一個物理問題：影響電路中電流大小的因素是什么？通過問題引領學生思考并能發現電流與電壓、電阻之間可能存在某種關系.

分析：有趣、有味的教學情景，對調動學生的學習興趣和求知欲望有很好的幫助，同時又能將已學知識與即將要研究的問題迅速建立聯系.

1.2 提出猜想

問題導引：通過導體的電流與電壓、電阻究竟有什么關系？你能否提出一種猜想，并說出支持你猜想的事實依據.

分析：學生根據前面所學的電壓、電阻、電流的概念容易想到三者之間的存在某種定性關系.教師要引導學生對引入新課的情景回顧，參與討論與猜想，并加以鼓勵.

1.3 設計實驗

提出問題：探究電流與電壓和電阻的關系，你想到了什么方法？具體怎么做呢？實驗需要哪些器材？如何設計實驗電路呢？（要求學生獨立設計，小組交流，然后再派代表展示匯報）

分析：學生在小組討論中，從理論上理解“控制變量法”，在思維深度上深化這一研究方法，并清晰明確各方案中所要測量的物理量.通過展示學生設計的電路可能有兩種情況進行分析討論，指出電路的優缺點，以便對實驗方案的完善達成共識，同時提高學生思考、分析、歸納的能力.

1.4 進行實驗

布置學生對照電路圖，檢查實驗器材并交流儀器使用的注意事項及應如何進行規范操作（利用投影展示電路連接中的注意問題）：開關應處于 狀態;滑動變阻器的滑片處于阻值 位置;認清電壓表、電流表的 接線柱;電壓表、電流表的 選擇要正確.教師再引導學生自主設計兩個實驗：實驗1是電阻一定時，研究電流與電壓的關系;實驗2是電壓一定時，研究電流與電阻的關系.學生在設計實驗時，教師提醒學生注意設計表格、采集數據、并分析數據、總結得出結論.

分析：在一個電路中，同時使用電壓表和電流表，對學生來說是第一次.因此在學生自主交流學習電流表、電壓表的使用方法的同時，教師應適時參與學生的討論中，共同分析連接電路時要注意的問題，對于存在的問題進行交流，并采集相關的圖片，留作交流評估時使用.對于實驗2，怎樣使每次所更換電阻兩端的電壓保持不變？這一問題，應留給學生自己解決，讓學生在動手的過程中自己去感悟、體會到研究方法的科學性、客觀性與深刻性.通過以上實驗活動，即培養學生觀察、實驗、交流合作的能力，又讓他們感受探索與發現的樂趣.

1.5 分析論證

引導學生分析實驗數據，得出結論.選取兩個小組代表對實驗1與實驗2分別進行匯報，借助實物投影展示，學生代表對照表格中的數據進行分析講解，引導學生以數學上數據的倍數關系尋求結論，過程中要注意傾聽并指出學生得出結論中不恰當的語言表述，引導學生思考不恰當的原因. 還可以引導學生以電流I為縱坐標、電壓U為橫坐標，建立平面直角坐標系，并在坐標系中描出實驗1表格中所測數據的對應點，畫出I-U圖像，由圖像得出結論.為了便于學生綜合歸納，發現電流、電壓和電阻三者定量關系，借用數學上正比、反比關系，分析電流與電壓、電阻關系，巧妙將三個物理量表示在一個式子中，揭示歐姆定律.

分析：這一環節，師生之間互幫互學，即培養學生總結實驗得失，又拓展學生的認知空間.同時也給予學生的一定自由空間，盡可能地激活他們的思維.學會用表格、圖像等多種方法處理實驗數據，揭示物理規律.學生上講臺，展示自己的數據，分析、概括出數據之間的關系得出結論，培養學生分析數據的能力，讓學生上講臺講，鍛煉語言表達能力，提升他們的科學素養.

1.6 交流評估

這節課同學們經歷了科學家的探究過程，并出色地找到了一條重要的電學規律——歐姆定律.大家思考，在探究過程中，同學們有沒有走過彎路而影響實驗結果？實驗后你有沒有新的發現呢？通過展示圖片（學生在實驗過程中操作上的失誤及實驗疑難問題），讓學生交流討論，評估實驗中出現的問題并討論解決的辦法.同時拋出“滑動變阻器”在兩個實驗中的作用，讓學生明晰.

分析：通過圖片展示，再現學生實驗過程中存在的問題，以及疑難問題，讓師生對實驗過程交流評估有形象直觀素材，研討有目標、抓手.使學生在交流中發現問題，突顯學生在評估和思考中思維的碰撞，提高學生發現問題的能力，從而在交流中得到學習、提高，在交流中有新的發現.

1.7 遷移應用

通過出示例題，師生分析交流，提出解決電學問題的規范格式（建模-畫出電路簡圖、公式及數據帶入等），這由教師板演.接著讓學生思考通過不同方法解決問題，并板演演算過程.這是為引導學生根據歐姆定律得出可能存在的兩個變換公式.出示變換公式，引導學生理解公式R=U/I.接下來設置電壓表、電流表能否直接連到電源兩極，結合歐姆定律進行討論.

分析：這環節是讓學生熟悉如何用歐姆定律解決實際問題，是對歐姆定律的理解與應用，培養學生應用物理知識解決問題能力，既有效鞏固新知識，又培養知識遷移能力.

1.8 課堂小結

通過本節課學習，你學到了什么，在實驗探究中有哪些感悟？還想進一步學習和探究的內容是什么？

分析：讓學生對這節課學習進行自我評價，發現自己在實驗探究中的收獲，并適時引導學生提出新問題，帶著問題走出課堂.

2 “激活-探究”促進學生物理核心素養發展

2.1 促進學生物理觀念的形成

學科核心素養是學科育人價值的集中體現，也是學生通過課堂學習過程逐步形成的.物理學科核心素養的“物理觀念”，強調應用物理觀念來解決實際問題，為此教學中教師要善于創設真實的教學情境，讓學生經歷科學探究和思維加工，將物理概念和規律等進行內化，形成科學的物理思想、物理觀念.

本節課堂教學中關于例題解析，教師按教材提供方法——比較“電流”進行解析示范后，接著又讓學生補充其它解法？其中有一位學生采用比較“電壓”方法計算出安全電壓45V（如圖1左圖所示板書）進行正確比較后教師總結說，還有其它方法就不說了，為什么不說呢？為什么要放棄比較“電阻”方法呢？這個例題是一題多解題，對于初學電學計算的學生來講，它能很好訓練學生發散性思維.同時筆者覺得有一個數據也值得商榷——安全電壓是45V？因為在“WWW”課外實踐與練習（是什么？為什么？怎么做？如圖1右圖所示）第2題中指出“36V是安全電壓”，前面例題講過后，學生很容易用45V來解釋生活中的實際問題，當然這是考慮安全電壓問題的一個因素，同時在學生頭腦中樹立科學用電的安全觀.

另外關于電壓表和電流表能否直接接到電源兩極的問題，學生用歐姆定律很好地解決，對于前期所學生電流表使用要求：絕不允許把電流表直接連接到電源的兩極，對為什么存在這樣的要求學習了歐姆定律學生豁然開朗.

通過這兩點教學，學生初步具有應用此規律解釋之前存在的實際問題的能力，培養了學生的物理觀念.

2.2 促進學生科學思維的養成

作為物理學科核心素養，“科學思維”是從物理學角度對客觀事物本質屬性、內在規律一種認識方式，它實質上就是理論探究.在物理教學過程中，不但要重視學生實驗探究能力的培養，更要提高學生科學思維能力.任何一個物理規律的建立，都離不開實驗探究和理念探究，二者是相互印證的.

結合“歐姆定律”這節課，談談筆者的看法.在本節課堂教學中，從兩個實驗結論提煉歸納出歐姆定律這一總體規律環節中，教師并沒有像教材那樣及時歸納出歐姆定律及其表達式，而是通過讓學生先作出：在電阻R一定情況下I-U圖像過原點的正比例直線，通過數學正比例、反比例表達通式寫出兩個實驗規律通式，并通過實驗數據計算出兩個實驗規律公式中的常數，引導學生發現常數與實驗中控制變量的定值驚人的相等，從而寫兩個實驗規律具有相同的表達式，規律合二為一，表達式也就水到渠成.可以說這一過程是分析綜合、推理論證等方法在物理教學中的具體運用.

其二是在例題教學中關于物理模型的構建，面對復雜物理情景，教師做了很好的示范和要求：首先排除題中一些干擾因素時間t，在電學問題中，要注意畫電路簡圖，本題中教師在黑板上將身體觸電情景畫成電路簡圖，非常直觀清晰提煉出解題的要素，方便學生解題.

2.3 促進學生科學探究能力的提高

“科學探究”是物理學核心素養中的核心部分，它是學生在學習物理過程中探索和了解自然、獲取知識的主要方法，是提出科學問題，形成猜想和假設，獲取和處理信息，基于證據得出結論并做出解釋的過程，是對科學探究過程和結果進行交流、評估、反思的能力.

本節課的探究活動主要是探究導體的電流與電壓、電阻的關系.本節課探究環節緊湊，環環緊扣.如在保持定值電阻R不變，通過改變R的兩端電壓，來比較電路中的電流，緊接著教師跟進問題，激活學生思維，如何完成上述操作？學生通過思考，得出可以通過改變滑動變阻器連入電路中的電阻來完成.在學生測出幾組數據后，并填到相應的表格后，教師啟發學生畫出I-U圖像，由圖像得出結論.整個過程流暢，自然，學生通過教師引導、啟發，激活學生思維，學生通過實驗探究，既掌握了知識，又體驗了過程.

2.4 促進學生科學態度與責任的形成

“科學態度與責任”要求教師在課堂教學過程中要有正確態度和責任心，要尊重客觀事實.學生在學習過程中克服緊張情緒，并以積極的情感投入到課堂學習過程中.

本節教學過程中，教師明顯抓住兩點生成性的內容，進行恰當的處理，一是在學生實驗操作后的匯報，看到學生記錄的實驗數據不規范，并進行了示范糾錯，在這一點上教師的做法很好，不能因為初中對學生有效數字要求不高，而放棄對實驗科學規范性的要求，例如，學生記錄電流是0.1A，0.16A，其中0.1A記錄能及時更改為應該是0.10A等;二是在學生分組實驗操作中，教師利用手機抓拍學生實驗存在的缺陷，在介紹歐姆定律后，再進行回放讓學生討論其中存在的問題.這些做法表明教師的嚴謹教學態度與行為，將對學生的科學態度與責任起到潛移默化的影響.

本節教學中教師設計了一系列的活動情景，并通過活動情景實施激活學生的思維，調動學生的學習興趣，激活的主語是教師，賓語是學生，可以說在這一教學環節中體現了教師的主導性.學生在教學活動情境中通過觀察、閱讀，思考，發現問題，搜集數據，獲得答案并進行交流、檢驗，完成了學習任務的探究，可以說在這一教學環節中體現了學生的主體性.“核心素養”是教學綱領，是培養學生的目標，“激活”是實現學生“自主探究、合作探究”的基礎和前提，教師指導下的“探究”則是學生學習的主要形式和有效途徑.

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