郭振京

(江蘇省新沂市第一中學(xué),江蘇 新沂 221400)

提高物理核心素養(yǎng)的教學(xué)行為闡釋
——一節(jié)公開課的教學(xué)評(píng)述

郭振京

(江蘇省新沂市第一中學(xué),江蘇 新沂 221400)

核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是新課程改革對(duì)學(xué)校教育的呼喚與要求,實(shí)驗(yàn)探究是高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容.在探究過程中，通過有效的教學(xué)行為預(yù)設(shè)、組織與架控,可以使學(xué)生通過激疑、猜想、建模、合作探究,逐步轉(zhuǎn)變物理觀念,形成創(chuàng)新意識(shí)與科學(xué)思維,促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展,培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任感．本文以“閉合電路歐姆定律”公開課的教學(xué)為例，闡釋提升物理核心素養(yǎng)的教學(xué)行為.

物理核心素養(yǎng);教學(xué)行為;實(shí)驗(yàn)探究;學(xué)習(xí)進(jìn)階;評(píng)述

1 教學(xué)環(huán)節(jié)的片斷展示

以下是公開課“閉合電路歐姆定律”教學(xué)的幾個(gè)片斷.

(1) 教師提問設(shè)疑,引發(fā)認(rèn)知沖突,激奇求新.

提問:歐姆定律的內(nèi)容是什么?串、并聯(lián)電路的分壓及分流關(guān)系如何?學(xué)生回答后教師出示手電筒,開燈,學(xué)生觀察燈光較暗．

師問:燈光較暗是何原因?

生:電不足,電池電壓低．

教師拿出手電筒中小燈泡和電池,讓一位學(xué)生上臺(tái)讀出燈泡的額定電壓并用電壓表測出電源的電動(dòng)勢,分別為2.5 V和2.8 V．

生疑:電壓足夠,為何那么暗呢?燈較暗說明燈泡的電壓達(dá)不到2.5 V,誰偷走了這部分電壓?——引入新課．

(2) 實(shí)驗(yàn)探究,尋找丟失電壓,提出猜想.

投影并出示實(shí)驗(yàn)電路板(如圖1),

學(xué)生小組

圖1

動(dòng)手連接電路,依次閉合開關(guān)S1、S2、S3觀察燈的亮度,思考:燈亮度如何變化?并聯(lián)部分的總電壓表如何變化?為什么?

生:燈變暗了,說明燈的電壓變小了．一部分電壓被定值電阻R0分去了．

師:請(qǐng)你猜猜看,若去掉R0,逐個(gè)閉合開關(guān),燈泡亮度還會(huì)互相影響嗎? 為何?

生(齊):不變,因?yàn)殡娫磧啥穗妷菏遣蛔兊模?/p>

師:請(qǐng)大家使用桌上的器材,動(dòng)手做做看,驗(yàn)證自己的想法．

生(操作后):嗯?依次閉合開關(guān)時(shí),燈還是變暗? 小組討論后提出猜想:電壓可能被電源自己分去了一部分,電源內(nèi)部應(yīng)該也有電阻.

(3) 巧設(shè)實(shí)驗(yàn),師生合作,驗(yàn)證猜想.

教師出示“可變內(nèi)阻電池”(如圖2)連接成如圖3的電路,改變內(nèi)阻及滑動(dòng)變阻器,讓兩位學(xué)生上臺(tái)測得多組數(shù)據(jù),輸入到電子表格中(投影),可看出電池內(nèi)部確實(shí)分擔(dān)了部分電壓,且內(nèi)外電壓和不變,都等于電源電動(dòng)勢.

圖2

學(xué)生總結(jié):電源有內(nèi)阻,也分擔(dān)了一部分電壓(這就能解釋手電筒為什么暗了)．

實(shí)例分析:手電筒退下的電池為何在電子鐘中還能正常工作?

(4) 行為引導(dǎo),師生互動(dòng),推導(dǎo)全電路歐姆定律.

師:如果我們把電源外部的電路稱為外電路,電源內(nèi)部稱為內(nèi)電路,從能量角度看,電路中的能量是怎樣變化的?

生:在內(nèi)電路中是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能;外電路中是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能．

師:若電路中電阻為純電阻,電源的電動(dòng)勢為E,電路中電流為I,內(nèi)外電阻分別用r、R表示,則t時(shí)間有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能?電能轉(zhuǎn)化為多少熱能?內(nèi)部電阻產(chǎn)生多少熱?它們之間有何關(guān)系?

生:W非=qE=EIt;Q外=I2Rt,Q內(nèi)=I2rt，引導(dǎo)學(xué)生由能量守恒得E=IR+Ir，即

(5) 當(dāng)堂鞏固,拓展提升.

圖4

例題.如圖4所示,E=4 V,電阻R1=4 Ω,R2=2 Ω,R3=10 Ω,R4=6 Ω,已知電流表示數(shù)為0.3 A,所有電表 均為理想電表,求: (1) 電壓表V1、V2的示數(shù)各為多少?(2) 電源內(nèi)阻r為多少?

2 基于核心素養(yǎng)的教學(xué)評(píng)述

物理核心素養(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)任等．該教師從教學(xué)的行為設(shè)計(jì)到課堂教學(xué)的過程實(shí)施,充分體現(xiàn)了核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略.

2.1 學(xué)習(xí)進(jìn)階的過程設(shè)計(jì)符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展

學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究表明,科學(xué)概念的學(xué)習(xí)可以按照一定的系列逐漸進(jìn)階發(fā)展．對(duì)學(xué)生在一個(gè)時(shí)間跨度內(nèi)學(xué)習(xí)和探究某一主題時(shí),進(jìn)行物理建模,通過教學(xué)過程的有效實(shí)施,促使學(xué)生的思維依次進(jìn)階、逐級(jí)深化,能更好地促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展,形成良好的的物理觀念．[1]本節(jié)課的設(shè)計(jì)很好地運(yùn)用這一進(jìn)階建模過程:

(1) 建模的起點(diǎn)稍高于學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”.

根據(jù)學(xué)情分析,從學(xué)生已有認(rèn)知“電源兩端電壓始終不變”入手,展開循序漸進(jìn)的矯正、內(nèi)化形成新認(rèn)知的教學(xué)過程,最終實(shí)現(xiàn)電源兩端電壓隨外阻變化而變化的結(jié)論.

(2) 創(chuàng)設(shè)能給學(xué)生提供支撐性的真實(shí)情境.

通過提供手電筒電路及圖1電路圖景,為學(xué)生提供一個(gè)有梯度的真實(shí)情境,使學(xué)生有針對(duì)性地進(jìn)行進(jìn)階探究,經(jīng)歷概念建構(gòu)和探索規(guī)律的完整過程,促進(jìn)相應(yīng)能力的發(fā)展.

(3) 預(yù)設(shè)必要的知識(shí)鋪墊,促使知識(shí)進(jìn)階順利達(dá)成.

針對(duì)學(xué)情和建模所需的知識(shí)內(nèi)容,如“歐姆定律的內(nèi)容、串并聯(lián)電路的分壓及分流關(guān)系”提前進(jìn)行知識(shí)的強(qiáng)化和鋪墊,幫助基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生補(bǔ)齊知識(shí)缺陷,為新模型的建構(gòu)作好知識(shí)鋪墊．

(4) 適時(shí)解決實(shí)際問題,培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任感.

及時(shí)讓學(xué)生解決真實(shí)的物理問題,如“分析手電筒中退下的電池在電子鐘中還能用的原因”．從中認(rèn)識(shí)物理學(xué)的價(jià)值和與生活、社會(huì)、科技的聯(lián)系,形成科學(xué)的態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感．

2.2 良好的行為預(yù)設(shè)和引導(dǎo),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情

(1) 創(chuàng)設(shè)問題“情景”,找準(zhǔn)教學(xué)的切入點(diǎn).

一節(jié)新課,如何導(dǎo)入是關(guān)鍵．本節(jié)課問題的提出,不但有“思考性、趣味性”,還有“承上啟下”的作用,教師向?qū)W生呈現(xiàn)了常見卻不注意的有趣現(xiàn)象——手電筒電池電壓很高卻光較弱的問題,此問題恰能引入研究的契機(jī),引入知識(shí)的生長點(diǎn),誘發(fā)學(xué)生主動(dòng)去思考、去探究．

(2) 創(chuàng)設(shè)“實(shí)驗(yàn)”情景,變驗(yàn)證為自主發(fā)現(xiàn).

本節(jié)教學(xué)的閃光點(diǎn)是教師探究方案設(shè)計(jì)為內(nèi)電壓、內(nèi)阻的自我發(fā)現(xiàn)過程,將“驗(yàn)證性”實(shí)驗(yàn)通過情景創(chuàng)設(shè),調(diào)整為“探究性”實(shí)驗(yàn),動(dòng)手操作、結(jié)果分析、得出結(jié)論等完全要靠學(xué)生自己去獨(dú)立完成,更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望.這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力很有積極的作用,也讓學(xué)生切實(shí)體驗(yàn)到成功的快樂．

(3) 注重言傳身教,創(chuàng)設(shè)寬松課堂.

物理核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)不僅要求我們改變教學(xué)的內(nèi)容和教學(xué)方式,還要求物理教師具備良好的物理核心素養(yǎng),通過言傳身教,潛移默化地促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升．例如，“誰偷走了這部分電壓?”、“請(qǐng)你猜猜看,若去掉R0,逐個(gè)閉合開關(guān),燈泡亮度還會(huì)互相影響嗎?”……等幽默的語言與極具親和力的肢體配合,使學(xué)生輕松進(jìn)入新情景,去思考、去探究、去求證，形成活潑生動(dòng)而又高效有序的課堂．

(4) 巧布陷阱,誘發(fā)學(xué)生上當(dāng).

有意增加一個(gè)定值電阻與3個(gè)燈泡串聯(lián),設(shè)置障礙,誘引學(xué)生通過細(xì)品電燈變暗的原因只是因?yàn)殡娮璺謮?再拿掉定值電阻,學(xué)生自然認(rèn)為只剩燈泡電阻了,結(jié)合初中已有的認(rèn)知“電源電壓不變”,于是得出燈泡亮度不變的錯(cuò)誤結(jié)論,正好與實(shí)驗(yàn)結(jié)果矛盾,立時(shí)在頭腦中形成了“為什么變”的疑問,并產(chǎn)生強(qiáng)烈的探求欲望．這樣,學(xué)生就會(huì)積極動(dòng)手,經(jīng)過“動(dòng)手實(shí)驗(yàn)——結(jié)論辨析——糾正原知——重新建構(gòu)——形成新知”的思維過程,學(xué)生的思維從燈的亮度變化聯(lián)想到串聯(lián)電路的分壓關(guān)系、從只有電源和燈泡聯(lián)想到電源內(nèi)部可能有內(nèi)阻而分壓,逐步糾正并擺脫電源兩端電壓不變的觀點(diǎn),重新構(gòu)建新的認(rèn)知:電源有內(nèi)阻且與外電阻串聯(lián)來分電動(dòng)勢，并在行動(dòng)與總結(jié)中形成良好的學(xué)習(xí)素養(yǎng)．

圖5

(5) 通過形象的類比,降低難度,加深理解.

教師通過動(dòng)畫投影“小孩玩電動(dòng)滑梯”與電路內(nèi)、外電阻形成的壓降進(jìn)行類比,如圖5所示,把難以理解的電路問題形象化,降低了教學(xué)難度．

2.3 建模終端定位于科學(xué)思維的培養(yǎng),摒棄教學(xué)的“功利性”

很多教師為了功利性目標(biāo),在教學(xué)中減少分組實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn),大量壓縮探究概念形成的過程及教學(xué)時(shí)間,僅僅要求學(xué)生記住幾個(gè)概念,然后大量的時(shí)間讓學(xué)生做大量的練習(xí)題,根本不考慮學(xué)生從初中感性認(rèn)識(shí)到高中理性認(rèn)識(shí)跳躍過程的困難,忽視了對(duì)學(xué)生進(jìn)行抽象能力的培養(yǎng)．這種“功利性”的教學(xué)方法雖然可使學(xué)生在階段性的考試中得到高分,但是對(duì)于學(xué)科知識(shí)和研究方法卻沒有真正的理解．[2]物理教學(xué)強(qiáng)調(diào)“從生活中來,又回到生活中去”.在教學(xué)中,教師不但要引導(dǎo)學(xué)生了解物理學(xué)的研究需要建構(gòu)模型,還要帶領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷建構(gòu)模型的過程.這節(jié)課教師將建模的終端定位于電源內(nèi)阻的自我尋找過程,讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究過程,大膽質(zhì)疑,有效地增強(qiáng)了學(xué)生批判性思維及創(chuàng)新意識(shí),也發(fā)展了學(xué)生的科學(xué)思維和探索自然的興趣與熱情．

2.4 行為引導(dǎo)強(qiáng)化物理觀念,促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展

“物理觀念”包括物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)觀念、相互作用觀念、能量觀念及其應(yīng)用等要素,是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華．課堂上教師引導(dǎo)學(xué)生在理解電源有內(nèi)阻之后,通過分析電路中能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系,利用已學(xué)過的電動(dòng)勢的定義、非靜電力做功、焦耳定律結(jié)合能量守恒定律得出歐姆定律．使學(xué)生通過激疑、提出猜想、建構(gòu)模型、合作探究、從不同角度思考問題,從定性到定量兩方面進(jìn)行科學(xué)推理、找規(guī)律、形成結(jié)論,逐步形成創(chuàng)新意識(shí),在收獲成功的過程中增強(qiáng)了求知欲,更好地理解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境的關(guān)系,促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展和社會(huì)責(zé)任感．

本教學(xué)案例也具有不足之處，例題的難度偏大,缺少梯度．學(xué)生對(duì)混聯(lián)電路認(rèn)識(shí)不足,因此,在例題教學(xué)環(huán)節(jié)出現(xiàn)冷場,降低了教學(xué)效率,應(yīng)針對(duì)學(xué)生的差異,設(shè)置多個(gè)分層問題,讓學(xué)生自選,讓不同層次的學(xué)生均能收獲成功的愉悅,得到充分發(fā)展．

3 結(jié)束語

核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是新課程改革對(duì)學(xué)校教育的呼喚與要求,實(shí)驗(yàn)探究是高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容,激發(fā)探究熱情是高中物理實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的關(guān)鍵;[3]教師需要用心進(jìn)行高效的行為預(yù)設(shè)、組織與架控,才能使學(xué)生通過自主建構(gòu),合作探究,在體驗(yàn)成功的過程中形成創(chuàng)新意識(shí)與科學(xué)思維,從而培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任感,促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展．

1 姜連國,郭玉英.基于物理建模的學(xué)習(xí)進(jìn)階及其指導(dǎo)策略[J].物理教師，2016(08)：2-6.

2 教育部.物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))[S].北京：人民教育出版社，2003.

3 張同洋.美國典型高中物理教材的課程文化探析[J].物理教師，2013(10)：66-67.

2017-08-25)