核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的初中物理“功”概念進(jìn)階教學(xué)探索

余 瓊 王長江 陳元霞

(安徽師范大學(xué)物理與電子信息學(xué)院,安徽 蕪湖 241002)

1 問題提出

2022年4月，《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》頒布，核心素養(yǎng)正式成為義務(wù)教育階段物理教學(xué)的課程目標(biāo).物理學(xué)習(xí)是以物理概念的構(gòu)建為基礎(chǔ)，以物理知識的遷移為過程，以課程標(biāo)準(zhǔn)要求的落實為目的.新課標(biāo)指出，核心素養(yǎng)主要包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)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(xué)是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑.而學(xué)習(xí)進(jìn)階是以學(xué)生為主體，以學(xué)生認(rèn)知水平為“階”，以此對物理教學(xué)提供學(xué)習(xí)路徑.針對物理概念的基礎(chǔ)性、復(fù)雜性以及核心素養(yǎng)的導(dǎo)向性，將學(xué)習(xí)進(jìn)階理論運用于初中物理概念教學(xué)中，有利于順應(yīng)初中生心理特征和認(rèn)知水平，讓學(xué)生從生活情境走向物理世界.雖然此前也有很多關(guān)于初中物理概念教學(xué)的研究，但是大都是根據(jù)《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》為基礎(chǔ)進(jìn)行的教學(xué)探討，其中少有以物理核心素養(yǎng)為目標(biāo)的物理概念教學(xué)研究.而物理概念本身的構(gòu)建過程不僅是一個比較復(fù)雜的過程，同時也是學(xué)生思維發(fā)展進(jìn)階的過程.因此，本文將以學(xué)習(xí)進(jìn)階理論為基礎(chǔ)，探究核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的物理概念教學(xué)模式，以期為核心素養(yǎng)在初中物理教學(xué)中的落實做出努力.

表1 義務(wù)教育階段物理課程核心素養(yǎng)

續(xù)表

2 PC-LPs教學(xué)框架的構(gòu)建

學(xué)習(xí)進(jìn)階是指“對學(xué)生在一個時間跨度內(nèi)學(xué)習(xí)和探究某一主題時，依次進(jìn)階、逐級深化的思維方式的描述”.[2]在中學(xué)物理教學(xué)中，對學(xué)習(xí)進(jìn)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(xué)主題等.對于一些重要的物理概念而言，基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論開展教學(xué)，有助于落實學(xué)生核心素養(yǎng).筆者基于核心素養(yǎng)基本內(nèi)涵，結(jié)合學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，以“經(jīng)驗事實”“映射”“關(guān)聯(lián)”“系統(tǒng)”4個層級[3]為基礎(chǔ)，構(gòu)建基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的物理概念教學(xué)框架(簡稱PC-LPs教學(xué)框架，如圖1)，旨在為初中物理教師進(jìn)行物理概念教學(xué)提供參考.

圖1 PC-LPs教學(xué)框架

基于新課標(biāo)要求和教科書內(nèi)容安排，結(jié)合物理學(xué)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(xué)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(jìn)階；通過概念圖等方式明確概念體系，從而將學(xué)生的認(rèn)知水平提高至“關(guān)聯(lián)”層次；通過預(yù)設(shè)問題、組織考試等方式，使得學(xué)生思踐結(jié)合，進(jìn)而達(dá)到“概念”層級.由于物理概念本身的基礎(chǔ)性，對于物理概念的把握意義重大，通過進(jìn)行概念學(xué)習(xí)進(jìn)階的分析后，可以更好地設(shè)計物理概念教學(xué).對比現(xiàn)有的傳統(tǒng)講授式概念教學(xué)方式，此種教學(xué)模式更有利于學(xué)生理解物理概念，學(xué)生的課堂主體性也更加突出，對學(xué)生核心素養(yǎng)的落實具有重要作用.

3 基于PC-LPs教學(xué)框架的教學(xué)案例

“功”概念作為中學(xué)物理的重要概念之一，是進(jìn)一步研究簡單機(jī)械的關(guān)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(chǔ)性的作用.并且“功”概念的學(xué)習(xí)跨越整個中學(xué)物理教學(xué)過程，對該概念的掌握有助于學(xué)生形成能量觀念.新課標(biāo)要求學(xué)生結(jié)合實例，認(rèn)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(jī)械功和功率，用生活中的實例說明機(jī)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(xué)框架的基本思想，進(jìn)行具體教學(xué)案例的設(shè)計，以期為初中物理概念教學(xué)提供思路.

3.1 “功”概念學(xué)習(xí)進(jìn)階的分析

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

表2 初中階段“功”概念學(xué)習(xí)進(jìn)階

3.2 創(chuàng)設(shè)生活情境 體會“功”的意義

學(xué)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(shè)生活中的情境，可以幫助學(xué)生建立起生活中的經(jīng)驗事實與即將學(xué)習(xí)的物理概念之間的聯(lián)系，進(jìn)而幫助學(xué)生了解物理概念.以引入“機(jī)械功”概念為例，進(jìn)行具體教學(xué)活動的設(shè)計(表3).

表3 教學(xué)活動設(shè)計(部分)

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

3.3 構(gòu)建關(guān)聯(lián)架構(gòu) 明確“功”的體系

雖然通過將生活和物理學(xué)相聯(lián)系的方式使得學(xué)生初步了解物理概念的內(nèi)涵，但是學(xué)生尚未建立起物理概念的知識網(wǎng)絡(luò)，對概念的學(xué)習(xí)也只是停留在表面.挖掘并構(gòu)建物理概念的關(guān)聯(lián)體系，可以幫助學(xué)生整合知識，進(jìn)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(guān)物理概念進(jìn)行梳理，得到初中物理“功”概念關(guān)聯(lián)體系(如圖2).基于關(guān)聯(lián)體系，對相關(guān)概念進(jìn)行教學(xué)安排，在知識遷移的過程中，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力.

圖2 初中物理“功”概念關(guān)聯(lián)體系

3.4 強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用 落實“功”的外化

當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握了“功”概念關(guān)聯(lián)體系，對“功”及其相關(guān)聯(lián)的“功率”“機(jī)械能”等概念具備認(rèn)識后，教師要在教學(xué)中為學(xué)生合理設(shè)計相應(yīng)習(xí)題,讓學(xué)生能夠?qū)Α肮Α备拍畹睦斫鈶?yīng)用于具體的物理習(xí)題中，進(jìn)而考查學(xué)生對“功”概念的掌握程度(表4)，在習(xí)題解答的過程中，鍛煉學(xué)生的科學(xué)推理、科學(xué)論證能力，強(qiáng)化學(xué)生科學(xué)探究的意識，同時讓學(xué)生體驗解決問題的喜悅和對待科學(xué)問題嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度.

表4 習(xí)題案例(部分)

續(xù)表

4 結(jié)語

本文在《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(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(xué)科核心素養(yǎng)內(nèi)涵和學(xué)習(xí)進(jìn)階內(nèi)涵的研究，構(gòu)建PC-LPs教學(xué)框架，并以初中階段“功”概念教學(xué)為例，開發(fā)設(shè)計具體的教學(xué)案例，以此為廣大初中物理教師在針對物理概念教學(xué)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(xué)框架時，應(yīng)注意探索并明確學(xué)生的認(rèn)知水平，以此來劃分學(xué)習(xí)進(jìn)階各層次及具體表現(xiàn).教師在授課時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同物理概念的實際情況進(jìn)行教學(xué)方法的調(diào)整，這樣才能更好地開展實際教學(xué).