初中物理教學(xué)中學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)

【摘要】《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022版）》發(fā)布以后，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)成為物理教學(xué)的主要教學(xué)任務(wù)。作為初中物理教學(xué)的主要構(gòu)成部分，物理規(guī)律教學(xué)對于培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、思維能力有著非常重要的意義。文章簡單介紹了物理規(guī)律、核心素養(yǎng)這二者的概念，結(jié)合“牛頓第一定律”一課的實際教學(xué)案例分析初中物理規(guī)律教學(xué)中落實核心素養(yǎng)的途徑，指出初中物理教師可從創(chuàng)設(shè)情境、提出問題、組織實驗等三個角度出發(fā)設(shè)計教學(xué)方案，促進(jìn)核心素養(yǎng)的落實。

【關(guān)鍵詞】初中物理；核心素養(yǎng)；培養(yǎng)；牛頓第一定律

【中圖分類號】G633.7【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A【文章編號】1004—0463（2023）04—0117—04

初中物理是一門研究物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)、相互作用與運動規(guī)律的基礎(chǔ)學(xué)科，旨在通過觀察、實驗、論證教學(xué)培養(yǎng)初中學(xué)生的科學(xué)思維能力。然而，目前的初中物理教學(xué)仍然存在注入式教學(xué)的問題，影響學(xué)生的主觀學(xué)習(xí)體驗。因此，要發(fā)揮物理教學(xué)的育人作用，就需要教師對傳統(tǒng)的教學(xué)方式加以創(chuàng)新，對傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容加以補(bǔ)充，從而擴(kuò)寬學(xué)生的學(xué)習(xí)視野，在潛移默化的過程中培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。下面將結(jié)合初中物理“牛頓第一定律”一課教學(xué)過程，說明核心素養(yǎng)的具體培養(yǎng)策略。

一、相關(guān)界定

（一）物理規(guī)律教學(xué)

物理規(guī)律是物質(zhì)在一定條件下發(fā)生變化的規(guī)律，涉及物理定律、物理定理、物理原理、物理法則、物理公式等多項內(nèi)容[1]。物理規(guī)律具有事實性、抽象性、概括性的特征，是經(jīng)過科學(xué)觀察、反復(fù)實驗、推理論證才能得到的科學(xué)產(chǎn)物。物理規(guī)律教學(xué)是圍繞物理規(guī)律而展開的系列教學(xué)活動，包括理論描述、理論分析、理論研究、理論應(yīng)用等多個教學(xué)環(huán)節(jié)。提升物理規(guī)律教學(xué)質(zhì)量，對于培養(yǎng)學(xué)生正確的物理認(rèn)知、科學(xué)的物理思維、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢碛^念有著重要意義。

（二）核心素養(yǎng)

核心素養(yǎng)一詞首次出現(xiàn)在2014年教育部研制印發(fā)的《關(guān)于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務(wù)的意見》一文中，指的是學(xué)生應(yīng)當(dāng)具備的、不被社會發(fā)展所淘汰的關(guān)鍵能力與必備品格。《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022版）》（以下簡稱課程標(biāo)準(zhǔn)）規(guī)定了物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要由物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任這四部分構(gòu)成，并對其作出解釋。其中：物理觀念指的是從物理角度出發(fā)認(rèn)識物質(zhì)、運動與相互作用的一種能力；應(yīng)用物理學(xué)科知識解釋自然現(xiàn)象、解決具體問題的能力。科學(xué)思維指的是從物理學(xué)科的角度出發(fā)認(rèn)識客觀世界物質(zhì)的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的一種能力；應(yīng)用物理學(xué)科知識抽象物理變化過程、推理物理變化結(jié)果的品格。科學(xué)探究指的是從客觀的角度觀察、實驗的一種能力，具體包括發(fā)現(xiàn)物理問題、提出物理猜想、假設(shè)物理條件、設(shè)計物理實驗、制定方案、處理信息等多種交流、評估、反思能力。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是一種自覺行為，具體指正確認(rèn)識科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境這四者間關(guān)系的能力；正確理解可持續(xù)發(fā)展對實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興使命意義的能力等[2]。

二、物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的途徑

（一）利用情境引發(fā)思考，形成物理觀念

物理規(guī)律是在重復(fù)實驗、觀察中總結(jié)出的，反映自然界物質(zhì)特征的結(jié)論。它具有一定的抽象性，直接講解物理規(guī)律，勢必會導(dǎo)致部分學(xué)生不理解，間接影響核心素養(yǎng)的落實成效[3]。具體教學(xué)中，教師應(yīng)考慮到初中學(xué)生物理認(rèn)知的發(fā)展情況，綜合學(xué)生的基本學(xué)情、理解水平、學(xué)習(xí)潛能設(shè)計相應(yīng)的導(dǎo)學(xué)方案，從而增強(qiáng)學(xué)生對物理規(guī)律的認(rèn)識與理解，為核心素養(yǎng)的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。“牛頓第一定律”一課內(nèi)容安排在“運動的描述”與“力”兩課之后，包括“阻力對物體運動的影響”“牛頓第一定律”“慣性”共三部分內(nèi)容。在這一課教學(xué)中，學(xué)生已經(jīng)完成了機(jī)械運動、力學(xué)等物理規(guī)律的學(xué)習(xí)，大部分學(xué)生具備物理推理、物理抽象的意識。基于這一課的主要教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生的基本學(xué)情，教師可以創(chuàng)設(shè)表演情境，通過情境培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力。

1.情境表演，深化體驗，增強(qiáng)科學(xué)認(rèn)識。“阻力對物體的影響”是“牛頓第一定律”一課的第一節(jié)教學(xué)內(nèi)容，做好該部分內(nèi)容的教學(xué)，有助于學(xué)生理解“牛頓第一定律”的物理規(guī)律。基于此，教師可先設(shè)計生活教學(xué)情境，以此拉近學(xué)生與物理規(guī)律的距離，之后設(shè)計表演情境，加強(qiáng)學(xué)生對規(guī)律內(nèi)容的理解。

【情境】古希臘的哲學(xué)家亞里士多德在兩千多年前提出了“力是使物體運動的原因”這一觀點，并廣為人所接受。在17世紀(jì)，伽利略根據(jù)實驗結(jié)果，提出了另一個觀點：“物體的運動不需要外力的維持。運動的物體之所以會停下來，是因為受到了阻力的影響。”如果你是亞里士多德或伽利略，你會采取什么方法證明自己的觀點是正確的？由此情境拉開表演序幕，讓學(xué)生根據(jù)自身所演繹的人物提出觀點，給出示例，進(jìn)行物理探究。如，扮演亞里士多德的學(xué)生提出觀點：大家看，講臺上有一個一立方米的正方體箱子，現(xiàn)在沒有任何力施加給它，它保持靜止?fàn)顟B(tài)，但當(dāng)我給他施加一個推力，箱子開始向前移動，這說明外力具有維持物體運動的功能。扮演伽利略的學(xué)生在講桌上將兩個斜面對接起來，讓靜止的小球沿一個斜面滾下來，小球滾上另一個斜面（見圖甲）；減少兩個斜面的坡度，讓靜止的小球從一個斜面滾下來，小球又滾上另一個斜面（見圖乙）；保持一個斜面坡度不變，將第二個斜面變?yōu)樗矫妫∏驈男泵鏉L下來一直在水平面上做直線運動（見圖丙）。

由這一情境，引發(fā)學(xué)生對兩種觀點的辯證思考，使其產(chǎn)生科學(xué)求真的意識，為之后的觀念培養(yǎng)奠定良好基礎(chǔ)。

2.情境延伸，提煉觀點，形成基本觀念。創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境的目的在于拉近學(xué)生與物理規(guī)律的距離，掃清學(xué)生規(guī)律學(xué)習(xí)的認(rèn)知障礙。呈現(xiàn)具體教學(xué)情境之后，教師要提煉情境的本質(zhì)內(nèi)容，并提出具體問題，誘發(fā)學(xué)生深入思考。

根據(jù)情境內(nèi)容，教師可提出如下問題：亞里士多德與伽利略各持怎樣的觀點？你認(rèn)為誰的觀點正確？為什么？

基于具體問題組織學(xué)生聯(lián)系過往所學(xué)知識探究情境問題，使學(xué)生在結(jié)合所學(xué)物理理論佐證個人觀點，結(jié)合具體物理現(xiàn)象驗證個人猜想的過程中逐步形成基本的物理觀念。

情境教學(xué)由創(chuàng)設(shè)情境、情境討論兩階段內(nèi)容構(gòu)成。在創(chuàng)設(shè)情境階段，教師通過組織學(xué)生表演運動比賽、表演辯論賽的方式加深學(xué)生對“力”與“運動”關(guān)系的思考，使學(xué)生在情境體驗的過程中對二者的關(guān)系形成總體認(rèn)識；在情境討論階段，教師通過提出問題、組織小組討論的方式引發(fā)學(xué)生對物理現(xiàn)象、物理理論的遞進(jìn)性思考，引導(dǎo)學(xué)生提煉情境中的物理概念與物理規(guī)律，繼而強(qiáng)化學(xué)生的物理觀念。

（二）模擬演繹引發(fā)論證，發(fā)展科學(xué)思維

科學(xué)思維是概括思維、分析思維、抽象思維、推理思維、建模思維、論證思維、質(zhì)疑思維等多種思維的總稱。教師只有從視、聽兩個維度出發(fā)組織教學(xué)活動，才能使學(xué)生全身心地投入到觀察學(xué)習(xí)、聆聽學(xué)習(xí)過程中，從而引發(fā)學(xué)生的猜想、抽象、推理、論證。在“牛頓第一定律”一課教學(xué)中，學(xué)生經(jīng)歷了情境探究之后，對“牛頓第一定律”形成了初步認(rèn)識，但缺乏對該理論的深度認(rèn)知與理解，存在淺層學(xué)習(xí)問題。教師可以在情境教學(xué)環(huán)節(jié)后應(yīng)用Algodoo for Education demo這一應(yīng)用程序為學(xué)生呈現(xiàn)伽利略的理想實驗，使學(xué)生在觀看模擬實驗的過程中理解伽利略的思想，推理出伽利略提出的觀點。

1.建立實驗?zāi)Ｐ汀Ｙだ缘睦硐雽嶒瀮?nèi)容為：水平面上，設(shè)想沒有摩擦，一旦物體具有某一初速度，物體將保持這個速度永遠(yuǎn)運動下去，物體的運動不需要力來維持。根據(jù)這一理想實驗，教師應(yīng)用Algodoo for Education demo應(yīng)用程序建立實驗?zāi)Ｐ停ㄒ娔Ｐ?、模型2、模型3）。之后，復(fù)制粘貼模型，保持小車的初始高度、小車的質(zhì)量、曲面的弧度等因素不變，只改變小車滑落下平面的阻力大小，為實驗提供理想環(huán)境。

2.動畫模擬實驗。完成初始實驗?zāi)Ｐ偷慕⒅螅處熢趹?yīng)用程序中應(yīng)用“編輯”工具，改變?nèi)齻€實驗?zāi)Ｐ椭衅矫娴淖枇Υ笮。耗Ｐ?的平面摩擦力值設(shè)置為0.030；模型2的平面摩擦力值設(shè)置為0.010；模型3平面摩擦力值設(shè)置為0。完成設(shè)置后，點擊“開始實驗”按鈕，模型中的小車運動起來，且呈現(xiàn)出不同的運動狀態(tài)：模型1小車從高處沿曲面滑下后，運動了較短一段距離就停了下來（見模型1結(jié)果圖）；模型2小車從高處沿曲面滑下后，運動了較長一段距離就停了下來（見模型2結(jié)果圖）；模型3小車從高處沿曲面滑下后，沿平面一直做勻速直線運動，未曾停下來（見模型3結(jié)果圖）。

3.學(xué)生交流討論。根據(jù)動畫模擬實驗結(jié)果，教師可提出問題：如果將模型2的平面摩擦力值設(shè)置為0.050，那么它停下來的位置可能在哪？如果改為0.005呢？借助問題引導(dǎo)學(xué)生回顧實驗內(nèi)容，使學(xué)生意識到，當(dāng)小車以一定初始速度運動時，其行駛平面的摩擦力越大，所受阻力越大，其行駛距離越近；行駛平面的摩擦力越小，所受阻力越小，其行駛距離越遠(yuǎn)；當(dāng)行駛平面沒有摩擦力，小車也不會受到阻力的作用，會永遠(yuǎn)運動下去。這時，學(xué)生能夠根據(jù)物理實驗?zāi)Ｐ汀⑽锢韺嶒灲Y(jié)果總結(jié)物理規(guī)律，對伽利略提出的運動觀點、“牛頓第一定律”等物理規(guī)律有了進(jìn)一步理解。

通過建構(gòu)物理實驗?zāi)Ｐ汀⒖刂莆锢韺嶒炞兞俊⒛M實驗呈現(xiàn)理想實驗結(jié)果加強(qiáng)學(xué)生的物理規(guī)律學(xué)習(xí)的感受，使其在廣泛聽、投入看的過程中感知實驗對象物理狀態(tài)的變化情況，并從實驗結(jié)果中抽象出物理規(guī)律，形成良好的科學(xué)思維。

（三）利用實驗引發(fā)嘗試，促進(jìn)科學(xué)探究

經(jīng)過情境感知、模擬實驗推理后，大部分學(xué)生掌握了“牛頓第一定律”一課的理論內(nèi)容，也理解了伽利略理想實驗的主要思想、主要操作方法。在此基礎(chǔ)上，教師可以為學(xué)生提供小車、斜面、摩擦力不同的平面等實驗器材，讓學(xué)生親手操作物理實驗，從而培養(yǎng)學(xué)生的實驗猜想、實驗信息獲取、實驗解釋等科學(xué)探究能力，確保科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)有效落實到物理教學(xué)中。具體操作過程中，教師可組織學(xué)生以小組為單位進(jìn)行實驗探究，并適時提出問題，給予指導(dǎo)，幫助學(xué)生順利完成物理實驗。

第一，為了使學(xué)生明確物理實驗的探究方向，教師可提出具體問題：你是為了什么做這個實驗的？通過提問使各組學(xué)生思考實驗?zāi)康模^而確定實驗研究對象——探究阻力對運動的影響。

第二，實驗探究是一項嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)活動，學(xué)生必須做好實驗設(shè)計，如具體的實驗步驟有哪些，怎樣控制實驗中的變量等等。對此，教師可以在實驗前提出問題，引導(dǎo)學(xué)生做好實驗準(zhǔn)備。如，你準(zhǔn)備用哪些實驗器材？這些實驗器材都有什么作用？本次實驗?zāi)阈枰瞿男?zhǔn)備？怎樣改變水平面的阻力大小？讓學(xué)生提前做好實驗器材的準(zhǔn)備工作與實驗變量的設(shè)計工作，以免在實驗中手忙腳亂，影響實驗效果。

第三，為學(xué)生提供實驗記錄表格，使學(xué)生將實驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確記錄在表格中，為接下來的實驗分析提供數(shù)據(jù)支持。

第四，結(jié)合實驗數(shù)據(jù)總結(jié)實驗結(jié)果。在這一過程中，教師可組織學(xué)生對比小車在毛巾、棉布、木板、玻璃這四種材質(zhì)水平面上的運動情況，引導(dǎo)其得出實驗結(jié)論及推理結(jié)果：①平面越光滑，小車運動得越遠(yuǎn)；②小車受阻力越小，速度減小得越慢，阻力為零時，小車將永遠(yuǎn)運動下去。

上述物理實驗中，學(xué)生在討論實驗?zāi)康臅r提出了確切的物理問題，在這一過程中培養(yǎng)了問題探究意識；學(xué)生在實驗準(zhǔn)備階段提出物理猜想并設(shè)計了確切的實驗計劃，在這一過程中形成了物理猜想、物理假設(shè)意識；學(xué)生在操作實驗、記錄實驗數(shù)據(jù)、結(jié)合數(shù)據(jù)下結(jié)論時發(fā)現(xiàn)了物理規(guī)律，并在這一過程中養(yǎng)成了基于物理事實推理物理結(jié)論的科學(xué)探究能力。由此可見，通過科學(xué)組織物理實驗，能夠保證物理核心素養(yǎng)的有效落實。

（四）利用練習(xí)引發(fā)聯(lián)想，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度

讓學(xué)生理解物理規(guī)律的本質(zhì)內(nèi)容，認(rèn)識到物理規(guī)律對日常生產(chǎn)、生活的影響，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、遵守科學(xué)倫理的自覺習(xí)慣，是科學(xué)態(tài)度與責(zé)任這一核心素養(yǎng)對初中物理教學(xué)提出的主要教學(xué)要求。滿足該素養(yǎng)提出的教學(xué)要求，是落實該素養(yǎng)的關(guān)鍵。以“牛頓第一定律”一課的教學(xué)為例，教師可采取如下教學(xué)手段將核心素養(yǎng)的培養(yǎng)融入物理教學(xué)中：

1.通過呈現(xiàn)典型例題，培養(yǎng)科學(xué)本質(zhì)觀。

【例】：關(guān)于牛頓第一定律的理解，下列說法不正確的是（）

A.一切物體都具有慣性

B.物體不受力的作用時，也能運動

C.物體受到力的作用，運動狀態(tài)一定改變

D.物體的運動狀態(tài)改變，一定是受到了力的作用

參考答案：C

通過呈現(xiàn)與物理規(guī)律教學(xué)內(nèi)容有關(guān)的習(xí)題，使學(xué)生從物理的角度反思日常生活中物質(zhì)的運動狀態(tài)、運動本質(zhì)，使學(xué)生在閱讀習(xí)題、分析習(xí)題、解答習(xí)題的過程中養(yǎng)成透過現(xiàn)象看本質(zhì)的科學(xué)本質(zhì)觀。

2.通過呈現(xiàn)應(yīng)用案例，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度。引發(fā)學(xué)生思考常見現(xiàn)象蘊(yùn)藏的物理規(guī)律，并說明物理現(xiàn)象的具體原理。

綜上所述，要保證物理學(xué)科核心素養(yǎng)在物理教學(xué)中得到有效落實，需要教師做好教學(xué)設(shè)計、教學(xué)組織與教學(xué)評價工作，使學(xué)生在明確目標(biāo)指向下、精彩活動引導(dǎo)下、完善評價指正下形成物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]張小偉.核心素養(yǎng)視域下初中物理生活化教學(xué)策略探究[J].讀寫算，2021（36）：139-140.

[2]蔡紅娟.核心素養(yǎng)視域下的初中物理教學(xué)模式[J].試題與研究，2021（35）：125-126.

[3]林聲桔.基于探究式教學(xué)提升學(xué)生核心素養(yǎng)——以初中物理“光的折射”為例[J].天津教育，2021（34）：95-96.

編輯：張昀