基于核心素養的初高中物理教學銜接 *

郭本剛

(江蘇省震澤中學，江蘇 蘇州 215200)

高中物理課程在義務教育的基礎上，進一步提升學生的物理學科核心素養。[1]高中物理教師需要高度重視初高中物理教學的銜接，筆者根據教學實踐，提出以下策略：在情境式問題的解決中引導學生自主反思、重新建構，實現核心概念的學習進階，促進物理觀念的層次進階。核心概念學習進階是物理觀念層次進階的有效途徑，使學生的核心素養在初中學習的基礎上吸收養分而茁壯成長。

1 “機械功和機械能”概念分析

核心概念是學生長久記憶、深刻理解其精華并能在忘記其具體碎片化內容后，仍能應用的陳述性知識。[2]核心概念具有持久價值，需要學生通過探究和反思去揭示，直到抓住這個學科“核心”。物理觀念正是在核心概念內涵的廣度和深度不斷拓展的基礎上進行提煉和升華的。

“功和能”是“能量觀念”的重要要素，是物理學的核心概念，具有聚焦性、廣泛性和抽象性，具有極大的遷移價值，是理解眾多事實的關鍵。次一級核心概念“機械功和機械能”在高中物理教學中的意義突出，是初高中物理教學銜接的重要部分。

2 基于問題導向的反思型教學

學習進階是對學生在一段較長的時間跨度內學習或研究某一主體時，學生的思維方式從新手型到專家型的連續且有層級的發展路徑的描述。[3]教學前提是確定學習進階的起點、終點和中間層級，弄清學生思維的層級發展之關鍵點、條件和路徑。在此基礎上，設計具有系列性、連續發展性的情境式問題，基于問題導向進行反思型教學，引導學生運用高階思維批判性、整體性聯通新舊知識，并進行重新建構。

反思型教學不同于“反思性教學”，是教師引導學生進行嚴肅、持續的自主反思，使個人態度和邏輯推理成為一個整體。基于問題導向的反思型教學要讓學生在自省中有更新和提升，強調積極、自覺態度下的探究學習，強調師生間、生生間的合作和對話，注重元認知理論和批判理論的應用。情境式問題要能激發學生的反思意識，順應核心概念學習進階的思維發展。創設的情境要便于學生建構物理模型，提煉出的研究問題要貼合教學目標。教師要在引領學生在科學探究中運用反思策略，引導學生形成統一認識。

批判性思維是新時代學校教育的要求，而培養反思精神是培育批判性思維所必需的。[4]有學者提出：反思性思考的意識和行動能力是核心素養的核心。基于問題導向的反思型教學符合教育轉型的時代要求，從培育“記憶者”的教育轉型為培育“探究者”“思考者”的教育，應成為當下課堂轉型的重要抓手。

3 “機械功和機械能”的學習進階設計和發展層級描述

筆者對比初高中物理教學，以物理觀念的層級進階為主線，設計了高中“機械功和機械能”的學習進階假設(圖1)，從宏觀上把握該教學單元，繼而進行微觀上的設計。

科學概念理解的“經驗→映射→關聯→系統→整合”發展層級模型，是針對某個具體概念的學習進階描述。[5]筆者以此為依據，建構“機械功和機械能”概念理解的發展層級描述(表1)。

圖1

表1

上述層級描述是物理觀念水平層級的具體化，其發展能推動“機械功和機械能”的學習進階，促進物理觀念的層級進階。

4 教學設計和實施

筆者通過具體課例的研究，提出以下教學模式：確定學習進階的起點(銜接的原點)→創設反思情境→引導學生提出反思問題→指導反思策略→總結反思成果→到達學習進階的終點(銜接的終點)→終點和起點的對接。接下來，以“功”的教學為例，展示教學設計和具體實施過程。

4.1 “功”概念學習情況分析和目標設定

筆者在教材分析、調查研究基礎上對學生的“功”學習情況進行分析(表2)。

表2

基于上述情況分析，制定本節課的教學目標：(1) 會計算力、位移成一定夾角時的恒力做功；(2) 知道功的正負的含義，將功的正負與動能的變化聯系起來；(3) 應用矢量分解方法解決問題；(4) 感悟功與能量的關系。第(1)、(2)兩點屬于知識性目標，第(3)點涉及思維方法的應用，第(4)點涉及概念學習進階的高級階段——物理觀念的層級進階。旨在促進學生的認知由定性到定量、由表象向抽象發展，由概念的特殊、片面理解向復雜深刻、全面系統的理解發展，在概念理解和應用中向觀念提升發展。

4.2 基于問題導向的反思型教學設計

筆者從學生初中物理學習經驗(以下四個情境均源自蘇科版初中物理教材)中，尋找具有高中物理教學價值的情境，啟發學生提出若干問題，達成上述教學目標。

情境1:豎直提升水桶(圖1)。

問題1：拉力和重力分別對水桶做什么功？

問題2：若水桶勻速上升，水桶的動能和機械能如何變化？

問題3：上述變化和兩力做功有關系嗎？

設計思路：引導學生認識功有正負，以及功與能量轉化相關聯。

圖2

圖3

情境2:沿斜面拉小車(圖3)。

問題1：小車所受各力分別沿什么方向？沿各力方向的位移情況如何？它們做的功怎么表示？

問題2：重力與位移間的夾角多大？若不用高度h而用位移s，怎么表示重力做功？

問題3：若用斜向上的恒力拉小車沿水平面運動，該力做功如何計算？

圖4

設計思路：引導學生運用矢量分解等方法，從力與位移方向相同、垂直兩種特殊情況過渡到一般情況下功的計算。

情境3:單擺小球的運動(圖4)。

問題1：小球向下運動時重力做什么功？向上運動時呢？

引導學生選取一小段位移后發現：小球向下運動時，所受重力與位移的夾角為銳角，做正功；向上運動時為鈍角，做負功。

問題2：小球向下運動時速度大小如何變化？向上運動呢？

學生的直觀感受：向下運動時速度變大，向上時變小。

問題3：在運動過程中速度大小為何有上述變化？

學生回顧變速圓周運動的情景，將重力沿切向和徑向分解后發現：重力的切向分量會改變速度大小。向下運動時重力的切向分量與速度同向，使速度變大；向上運動時重力的切向分量與速度反向，使速度變小。

問題4：在初中學過什么能量與速度大小有關？在此過程中，該能量如何變化？

學生回顧初中物理學習內容后總結：小球向下運動時，重力做正功，動能增加，重力勢能減少；向上運動時，重力做負功，動能減小，轉化為重力勢能。

問題5：在此過程中動能的變化情況與功的正負有什么關系？

學生總結：力做正功(力與位移間夾角小于90°)時，使物體速度增大，動能增加，是動力；力做負功(力與位移間夾角大于90°)時，使物體速度減小，動能減小，是阻力。

問題6：若力與位移始終垂直呢？

學生回答：該力不做功，物體速度既不增大也不減小，動能不變，既非動力也非阻力。

情境4:足球被踢出后，在草地上滾動了一段距離。

問題1：運動員對足球做功了嗎？

啟發學生反思初中學習內容，給出解答：做功了，一則足球在被踢出的過程中動能增加了，二則腳對足球施加作用力時足球沿力方向有位移。

問題2：為確定做功的大小，需測定哪些物理量？

引導學生討論：直接測定困難較大，一是作用力很難測定，二是力不恒定，三是位移很小。

問題3：能否進行間接測量？

學生回答：可以，定量定義了動能概念并建立功與動能變化之間定量關系后，可將過程量——功的測定轉化為狀態量——動能的變化來測量。

設計思路：通過課堂討論、總結，使學生的功與能量的觀念得到升華，領悟能量轉化是通過做功實現的。

4.3 基于問題導向的反思型教學的過程性評價

基于問題導向的反思型教學的課堂評價要基于明確的任務，采用以學生為中心的過程性評價，要關注每一位學生的學習過程，可運用表3所示的評價量表。

表3

5 結語

筆者以學習進階理論為指導，根據學生的初中物理學習基礎創設情境式問題，運用基于問題導向的反思型教學培養學生的批判性思維，實現概念與規律學習的同步發展，推進核心概念的學習進階，進而實現物理觀念的層次進階。以實現初高中物理教學的有效、全面銜接，提升學生的物理學科核心素養。