指向核心素养的初中物理教学

周翔

[摘   要]培养学生的物理学科核心素养，需要教师努力发掘教材中的核心素养元素，即物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等四个方面的资料，并基于这些资料进行教学设计和教学反思。

[关键词]核心素养;初中物理;物理教学

[中图分类号]    G633.7        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2019）02-0048-02

随着核心素养理念的日益普及，指向核心素养的学科教学必然成为“新常态”。在这样的背景下，初中物理教学怎样进行，才能体现核心素养元素，才能切实培育学生的核心素养，成为物理教师需要思考的问题。笔者认为要想达成这一目标，以下三点是必须遵循的。

一、发掘教材中的核心素养元素

著名物理教学专家、北京师范大学教授郭玉英在研究物理学科核心素养的时候，从物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面进行了界定，并将之称为物理学科核心素养的四要素。其中，物理观念是指关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识;科学思维强调的是认识方式，即从物理学的角度看透事物的本质属性，说得通俗一点就是“以物理的眼光看事物”;科学探究并不陌生，这是始于2001年的课程改革给物理教学带来的最大变化的教学方式（同时也是教学内容），科学探究中的提出问题、形成猜想与假设、设计实验并制定方案、获取并处理信息、基于证据得出结论、对探究过程与结果进行交流评估与反思等，形成了建构物理概念与规律的异于传统教学的模式;科学态度与责任是一个新提法，强调学生在物理学习中对科学与技术要有一种正确的态度以及责任感。如果说前面三个要素与核心素养这一上位概念中的“关键能力”相关的话，那这一要素就与“必备品格”高度相关。

显然，要切实培育学生的物理学科核心素养，就必须弄清所教的内容中，核心素养是如何存在的。这里，笔者以“机械能与内能的相互转化”為例，谈谈此看法。

首先，能量本身就是课程标准界定的三大教学内容之一，而机械能与内能是生活中最常见的两种形式的能量，强化这一内容的教学，可以让学生形成从能量角度看待事物的习惯，这是直接的物理观念的培养;其次，机械能与内能的相互转化，可以让学生形成“转化”观念，这在强化物理观念的同时还可以给学生提供认识生活事物的一种思维的角度，从而培养学生的科学思维，最直接的体现就是学生可以基于对生活实例的观察，生成能量转化判断问题的直觉;再次，理解热机的工作过程，充满了探究性。尽管这不是一个探究性的实验，但由于热机的工作过程环环相扣，学生理解起来并不容易，这就为学生的探究打开了空间，思考其工作过程与能量转化过程，是一个充满探究的过程;最后，热机在生活中作用巨大，从普通的摩托车，到航母上的蒸汽轮机，都是热机原理的简单或复杂反映，在感受热机改变人类生活的同时，再思考热机的工作效率与带来的环境问题，可以培养学生的科学态度与责任。

其实，笔者进行过梳理，可以说初中物理中的每一个物理概念或规律的教学，都或多或少，或明或隐地存在着核心素养要素，因此对物理教师而言，最为迫切的是带着培养学生核心素养的目的研究教学内容并进行教学设计，这是核心素养落地的前提。

二、基于核心素养进行物理教学设计

既然核心素养四要素普遍存在于物理教学内容中，在教学设计的时候，如果有明确的意识与方向，那么基于核心素养培育的教学设计就会自然形成。在“机械能与内能的相互转化”这一内容的教学中，笔者确定了如下三个教学设计的重点：

1.基于实例分析，培养学生的物理观念与科学思维

能量本身是一个抽象的概念，要培养学生用能量的观念观察生活中事物的意识与习惯，绝对不能脱离实例。笔者以借鉴外国教材中的“能量携带者”的比喻来实施教学，这样学生可以将抽象的能量理解为形象的“可携带”的对象。比如说笔者让学生举出具有动能的物体的例子，学生举出了行驶的汽车、下落的小球、飞行的子弹等，其实仔细研究可以发现，这个时候学生都是根据“运动”这一特征来举例的，因为他们知道物体在运动，所以判断这些物体具有动能。虽然不错，但却不够直接。笔者给他们打的比方是，这些运动的物体，“兜里都揣着动能”——这就是“能量携带者”的另一说法，这样的说法符合“具有能量”的标准，也更形象、更直接，因而可以帮助学生顺利地建立能量观点。

2.基于逻辑推理，培养学生的科学探究能力

苏科版的物理教材中，这节内容安排了“反复折弯铁丝”“空气压缩引火”“观察点火爆炸”等活动或实验，然后在此基础上，引导学生学习热机。前两个活动与实验是机械能转化为内能的例子，后一个是内能转化为机械能的例子，对应着热机工作的四个循环中的压缩冲程与做功冲程。问题在于，学生并不能自主发现这种对应，甚至在教师讲授之后他们仍然似懂非懂，这就说明简单的讲授是不能解决这个问题的。于是笔者设计了探究式教学：首先让学生知道利用热机工作的所有复杂机械，最初的动力都来自于热机的曲轴，于是研究对象就变成了“曲轴为什么会运动（持续转动）”。这相当于科学探究中的提出问题;其次，让学生带着这个问题，分析课本上提供的汽油机的工作循环图（这个时候不要给学生提供课件动画，一定要给学生一个构思的空间），分析的主要方法实际上就是比较，而比较本身就是探究过程中所用到的最直观的方式。学生需要比较的是四个冲程的区别，主要包括各个冲程中进气门、排气门是打开还是关闭，活塞是向上还是向下运动，曲轴转动角度是多少，等等。一旦学生分析得出正确的结论，就可以要求学生将静态的图片转换成动态的画面，从而在大脑中形成热机完整的一个工作循环的表象。这个过程中虽然没有猜想，但却有分析归纳、推理论证等过程，对科学思维的培养特别有帮助;第三，用动画来验证学生的表象，强化学生对热机工作原理的认识。这实际上是探究结果的系统化、完整化;最后，回顾一个工作循环中的能量转化，进一步强化能量转化观念。

3.基于科技发展，培养学生的科学态度与责任

热机效率的提升，是该领域科学与技术研究的重要工作，这个过程中的努力可以适当向初中学生介绍。笔者先让学生思考，如果要提升热机的工作效率，你觉得应该从哪些方面着手，学生想到的多数是减少热损失、减小摩擦等，笔者在此基础上告诉学生热机的工作效率通常只在20%到30%，这就意味着热机工作过程中有大量的能量损耗;而当前的研究热点是从缸内气流运动（紊流特征）、火焰的传播、点火装置等。事实证明，这样的解释极大地拓宽了学生的视野，他们普遍认为这些细节中原来也隐藏着提高热机工作效率的关键。而这往往能激发学生的责任感，用某些学生的话说“原来我的知识中还有这么多的空白”，笔者认为这就是责任感的体现。

三、基于核心素养进行反思教学实践

尽管在教学实践中有生成，但多数情况下教学实践过程与预设还是比较一致的。在核心素养的背景下反思教学实践，显然需要评估核心素养要素的培育，必须从核心素养的认识与表现入手。但更要注意反思的对象是学生。

譬如上面的例子中，隔一段时间可以给学生播放一个爆竹窜到空中爆炸的视频，然后提问学生：“你看到了什么？”除去直接的回答之外，期待的答案就是“内能转化为动能”（在地面上爆炸的瞬间）“动能转化为重力势能”（上窜过程中）“内能转化为机械能”（空中爆炸的瞬间）“化学能转化为内能”（火药燃烧过程中）“燃放爆竹容易造成空氣污染”等。不要以为这样的观念容易培养，实际上初中学生常常是拒绝这样的教育的。记得此前教学物态变化的时候，一旦教室内有什么物态变化，笔者就会提醒学生去想，不少学生觉得没有必要，这就反证了物理观念的培养并不像知识记忆与运用那么简单。笔者坚持一个观点，只有学生看到日常生活中的物理现象能够想到相应的物理规律，看到不合理的现象能够想到其中的逻辑缺陷（譬如网络诈骗），看到不好的现象能够想到从物理角度去加以改变（如环境污染），这才是真正的素养形成。

从这个角度讲，初中物理教学任重而道远！

[   参   考   文   献   ]

[1]  林钦， 陈峰， 宋静. 关于核心素养导向的中学物理教学的思考[J]. 课程·教材·教法， 2015（12）：90-95.

[2]  邹林林. 基于核心素养的物理探究性教学探讨[J]. 物理之友， 2018（1）：17-19.

（责任编辑 易志毅）