核心素養(yǎng)下的物理教學(xué)再優(yōu)化
——人教版和蘇科版物理教材的比較與教學(xué)設(shè)想

梁莉紅

（萍鄉(xiāng)市第六中學(xué)，江西萍鄉(xiāng) 337000）

教材是最重要的教學(xué)資源，不同版本的教材凝聚了不同編寫人員的智慧和思想。通過比較、研讀不同版本的教材，教師能得到新的啟示。結(jié)合自身的教學(xué)實(shí)踐，一線教師能在教學(xué)過程中更好地培養(yǎng)學(xué)生的必備品格和關(guān)鍵能力，落實(shí)發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

一、人教版和蘇科版教材的編寫思路對比

教材作為課程標(biāo)準(zhǔn)的解釋和載體，根據(jù)不同年齡段學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和成長特點(diǎn)而編制，包含了落實(shí)核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)的基本知識內(nèi)容。

以人教版《物理》八年級下冊第十章第三節(jié)“物體的浮沉條件及應(yīng)用”為例，該節(jié)內(nèi)容承接了之前的浮力概念和阿基米德原理，與前文構(gòu)成了完整的浮力知識體系。該教材從受力分析入手，利用阿基米德原理和二力平衡知識展開討論、分析，總結(jié)出物體的浮沉條件，并將浮力、重力、二力平衡、密度等知識緊密地聯(lián)系起來，綜合運(yùn)用了力學(xué)知識，教會學(xué)生觀察浮沉現(xiàn)象，最后過渡到社會生產(chǎn)、生活應(yīng)用。

再看蘇科版《物理》八年級下冊第十章第五節(jié)“物體的浮與沉”，該教材以活動開篇，創(chuàng)設(shè)意境，突出物理知識的趣味性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，旨在通過探究活動讓學(xué)生自己得出物體浮沉的條件，實(shí)現(xiàn)從物理現(xiàn)象到物理本質(zhì)的飛躍。

二、人教版和蘇科版教材的對比反思

人教版教材從受力分析入手，雖然學(xué)生學(xué)過二力平衡、力和運(yùn)動知識，但學(xué)生的感性認(rèn)識不足，難以理解抽象的物理情境，遷移能力不強(qiáng)。在生活實(shí)踐中，學(xué)生對物體浮沉現(xiàn)象形成的錯誤理解，阻礙了學(xué)生對物理概念和規(guī)律的認(rèn)識，干擾了學(xué)生的思維。

蘇科版教材以活動開篇，激發(fā)學(xué)生的興趣，但活動過程中，學(xué)生很難自發(fā)地運(yùn)用二力平衡、力和運(yùn)動的抽象關(guān)系，進(jìn)行受力分析。在探究環(huán)節(jié)，大多數(shù)學(xué)生無從下手，找不到方法且很難得出結(jié)論。教師在引導(dǎo)學(xué)生開展活動的過程中，需要著重優(yōu)化教材內(nèi)容，從學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，進(jìn)一步過渡到理論教學(xué)。

三、人教版和蘇科版教材的教學(xué)設(shè)想

為了優(yōu)化課堂教學(xué)，綜合兩版教材的編寫特色，筆者以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，對這堂課做了如下教學(xué)設(shè)想。

（一）以知識為主線推進(jìn)教學(xué)，引導(dǎo)核心概念

知識是能力的基礎(chǔ)，沒有知識就沒有能力。核心素養(yǎng)特別強(qiáng)調(diào)了對科學(xué)知識、核心概念的理解和靈活運(yùn)用。本課通過探究活動“觀察物體的浮與沉”和“改變物體的浮與沉”的分析、推導(dǎo)，得出核心概念——“漂浮”和“懸浮”，進(jìn)而讓學(xué)生通過概念，理解相關(guān)生活現(xiàn)象。本課堂的教學(xué)主線如圖1所示：

圖1

（二）以活動為契機(jī)，巧設(shè)情境，利用認(rèn)知沖突搭建思維臺階

認(rèn)知沖突是個體已有的知識經(jīng)驗(yàn)與新知識之間存在某種差距而導(dǎo)致的一種認(rèn)知狀態(tài)。通過認(rèn)知沖突，學(xué)生可以認(rèn)識到之前形成的錯誤概念，建構(gòu)屬于自己的知識框架。

1.顛覆學(xué)生經(jīng)驗(yàn)，制造認(rèn)識沖突。教師在學(xué)生已有生活經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)情境，制造沖突，能給學(xué)生帶來強(qiáng)烈的思維沖擊，激發(fā)學(xué)生的探究欲望。例如，在觀察物體的浮與沉?xí)r，教師可以選擇學(xué)生熟悉的生活物品，如可樂罐和雞蛋，將可樂罐放入水中，可樂罐會浮在水面上，但從可樂罐上剪下的金屬片會沉入水底；普通雞蛋會沉入水底，但抽去部分蛋清的雞蛋會漂浮在水面上。學(xué)生看到的部分現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)前的猜想完全相悖，這更能激發(fā)學(xué)生的探究欲望。

2.構(gòu)建物理模型，引起認(rèn)知沖突。在展開系統(tǒng)的學(xué)習(xí)之前，學(xué)生對于生活實(shí)踐中的現(xiàn)象和規(guī)律會產(chǎn)生自己的概念、觀點(diǎn)和想法，這些從生活經(jīng)驗(yàn)中形成的概念稱為“前概念”。教師可以利用雞蛋構(gòu)建上浮、懸浮、下沉的物理模型，推翻學(xué)生的“前概念”，為活動“如何改變物體的浮與沉”搭建思維臺階，對學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行重建。

例如，學(xué)生會下意識地認(rèn)為雞蛋在水中的靜止?fàn)顟B(tài)只有一種，即沉入水底。而在教學(xué)中，教師演示了雞蛋在水中的三種狀態(tài)（如圖2所示），制造沖突，引導(dǎo)學(xué)生探究浮力的奧秘，讓學(xué)生認(rèn)識物體沉與浮的條件。

圖2

（三）以問題為導(dǎo)向，層層遞進(jìn)

在學(xué)習(xí)過程中，教師需要以問題為主導(dǎo)，為學(xué)生搭建思維臺階，層層深入，為理論推導(dǎo)物體的浮沉條件做好鋪墊。

1.從重力與浮力的關(guān)系，探究物體的浮沉條件。在本節(jié)內(nèi)容中，理論基礎(chǔ)與探究活動之間的邏輯關(guān)系如圖3所示：

圖3

在教學(xué)過程中，教師可以根據(jù)學(xué)生已掌握的知識，提出問題，避免學(xué)生盲目地進(jìn)行活動探究。例如，教師可以從改變物體運(yùn)動狀態(tài)和受力分析的角度，基于實(shí)驗(yàn)情境，提出問題：①圖4（a）所示小紙片在水平方向上受力不同時(shí)將如何運(yùn)動？②如圖4（b）所示，懸掛砝碼的氫氣球?qū)⑷绾芜\(yùn)動？③如圖4（c）所示，將系上螺釘?shù)钠古仪蚪]在水中，松手時(shí)乒乓球?qū)⑷绾芜\(yùn)動？教師的問題層層遞進(jìn)，受力方向由水平轉(zhuǎn)為豎直；受力場景由大氣中轉(zhuǎn)向水中。提問時(shí)，教師還可以將抽象問題具體化，深化學(xué)生對物體浮沉條件的理解。

圖4

2.從ρ液和ρ物的關(guān)系，探究物體的浮沉條件。結(jié)合活動“觀察物體的浮與沉”，學(xué)生能觀察到金屬片、雞蛋等物品在水中靜止時(shí)的狀態(tài)，此時(shí)，教師可以向?qū)W生展示密度表并提出問題：①請結(jié)合觀察到的現(xiàn)象，分析上浮、下沉物體的ρ物與ρ水的關(guān)系；②玻璃、金屬片的密度均比水大，為什么玻璃瓶和金屬罐能漂浮在水面上？通過問題①，學(xué)生能比較輕松地推導(dǎo)出：當(dāng)ρ物＞ρ水時(shí)，物體下沉；當(dāng)ρ物＜ρ水時(shí)，物體上浮。問題②能讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，進(jìn)而引發(fā)學(xué)生思考“如何改變物體的浮與沉”，為后續(xù)的學(xué)習(xí)做鋪墊。

（四）以實(shí)驗(yàn)為手段，訓(xùn)練基本技能，培養(yǎng)關(guān)鍵能力

教材提到潛水艇能在水中上浮、下潛或停留在任何深度。當(dāng)潛水艇懸浮在海水中時(shí)，豎直和水平方向上海水分布密度不同，且同一海區(qū)不同季度，海水密度的變化規(guī)律也不相同，而海水的密度變化會影響潛水艇的漂浮狀態(tài)和受力情況。因此，潛水艇是靠改變自重，實(shí)現(xiàn)在海水中的上浮和下潛。在課堂上，教師可以用雞蛋代替潛水艇，在配制的鹽水中演示雞蛋的上浮、懸浮和下沉狀態(tài)，如圖5所示。在此實(shí)驗(yàn)中，教師在容器的下半部分注入濃鹽水，上半部分注入清水，整杯鹽水的密度分布不均，但總有一個臨界點(diǎn)會使鹽水的密度與雞蛋的密度相等，所以雞蛋能在鹽水中懸浮且現(xiàn)象明顯。通過在雞蛋內(nèi)加入大頭針或抽取蛋清，教師可以改變雞蛋的自重，模擬潛水艇在水艙里通過注水或排水來改變自重的方式，控制自身的下沉或上浮。

圖5

筆者以物理核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，從切入視角、呈現(xiàn)方式、內(nèi)容選擇等方面比較、分析了兩版教材的編寫意圖，借鑒了優(yōu)秀的教學(xué)資源和教學(xué)設(shè)計(jì)思路，深化了對課程標(biāo)準(zhǔn)的理解，以知識為主線，以問題為導(dǎo)向，以活動為契機(jī)，以實(shí)驗(yàn)為手段，積極實(shí)施教學(xué)，提升學(xué)生的思維能力，落實(shí)物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。