周翔

[摘? ?要]培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)，需要教師努力發(fā)掘教材中的核心素養(yǎng)元素，即物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任等四個方面的資料，并基于這些資料進行教學設計和教學反思。

[關鍵詞]核心素養(yǎng);初中物理;物理教學

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）02-0048-02

隨著核心素養(yǎng)理念的日益普及，指向核心素養(yǎng)的學科教學必然成為“新常態(tài)”。在這樣的背景下，初中物理教學怎樣進行，才能體現(xiàn)核心素養(yǎng)元素，才能切實培育學生的核心素養(yǎng)，成為物理教師需要思考的問題。筆者認為要想達成這一目標，以下三點是必須遵循的。

一、發(fā)掘教材中的核心素養(yǎng)元素

著名物理教學專家、北京師范大學教授郭玉英在研究物理學科核心素養(yǎng)的時候，從物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任四個方面進行了界定，并將之稱為物理學科核心素養(yǎng)的四要素。其中，物理觀念是指關于物質、運動與相互作用、能量等的基本認識;科學思維強調的是認識方式，即從物理學的角度看透事物的本質屬性，說得通俗一點就是“以物理的眼光看事物”;科學探究并不陌生，這是始于2001年的課程改革給物理教學帶來的最大變化的教學方式（同時也是教學內容），科學探究中的提出問題、形成猜想與假設、設計實驗并制定方案、獲取并處理信息、基于證據(jù)得出結論、對探究過程與結果進行交流評估與反思等，形成了建構物理概念與規(guī)律的異于傳統(tǒng)教學的模式;科學態(tài)度與責任是一個新提法，強調學生在物理學習中對科學與技術要有一種正確的態(tài)度以及責任感。如果說前面三個要素與核心素養(yǎng)這一上位概念中的“關鍵能力”相關的話，那這一要素就與“必備品格”高度相關。

顯然，要切實培育學生的物理學科核心素養(yǎng)，就必須弄清所教的內容中，核心素養(yǎng)是如何存在的。這里，筆者以“機械能與內能的相互轉化”為例，談談此看法。

首先，能量本身就是課程標準界定的三大教學內容之一，而機械能與內能是生活中最常見的兩種形式的能量，強化這一內容的教學，可以讓學生形成從能量角度看待事物的習慣，這是直接的物理觀念的培養(yǎng);其次，機械能與內能的相互轉化，可以讓學生形成“轉化”觀念，這在強化物理觀念的同時還可以給學生提供認識生活事物的一種思維的角度，從而培養(yǎng)學生的科學思維，最直接的體現(xiàn)就是學生可以基于對生活實例的觀察，生成能量轉化判斷問題的直覺;再次，理解熱機的工作過程，充滿了探究性。盡管這不是一個探究性的實驗，但由于熱機的工作過程環(huán)環(huán)相扣，學生理解起來并不容易，這就為學生的探究打開了空間，思考其工作過程與能量轉化過程，是一個充滿探究的過程;最后，熱機在生活中作用巨大，從普通的摩托車，到航母上的蒸汽輪機，都是熱機原理的簡單或復雜反映，在感受熱機改變人類生活的同時，再思考熱機的工作效率與帶來的環(huán)境問題，可以培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與責任。

其實，筆者進行過梳理，可以說初中物理中的每一個物理概念或規(guī)律的教學，都或多或少，或明或隱地存在著核心素養(yǎng)要素，因此對物理教師而言，最為迫切的是帶著培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的目的研究教學內容并進行教學設計，這是核心素養(yǎng)落地的前提。

二、基于核心素養(yǎng)進行物理教學設計

既然核心素養(yǎng)四要素普遍存在于物理教學內容中，在教學設計的時候，如果有明確的意識與方向，那么基于核心素養(yǎng)培育的教學設計就會自然形成。在“機械能與內能的相互轉化”這一內容的教學中，筆者確定了如下三個教學設計的重點：

1.基于實例分析，培養(yǎng)學生的物理觀念與科學思維

能量本身是一個抽象的概念，要培養(yǎng)學生用能量的觀念觀察生活中事物的意識與習慣，絕對不能脫離實例。筆者以借鑒外國教材中的“能量攜帶者”的比喻來實施教學，這樣學生可以將抽象的能量理解為形象的“可攜帶”的對象。比如說筆者讓學生舉出具有動能的物體的例子，學生舉出了行駛的汽車、下落的小球、飛行的子彈等，其實仔細研究可以發(fā)現(xiàn)，這個時候學生都是根據(jù)“運動”這一特征來舉例的，因為他們知道物體在運動，所以判斷這些物體具有動能。雖然不錯，但卻不夠直接。筆者給他們打的比方是，這些運動的物體，“兜里都揣著動能”——這就是“能量攜帶者”的另一說法，這樣的說法符合“具有能量”的標準，也更形象、更直接，因而可以幫助學生順利地建立能量觀點。

2.基于邏輯推理，培養(yǎng)學生的科學探究能力

蘇科版的物理教材中，這節(jié)內容安排了“反復折彎鐵絲”“空氣壓縮引火”“觀察點火爆炸”等活動或實驗，然后在此基礎上，引導學生學習熱機。前兩個活動與實驗是機械能轉化為內能的例子，后一個是內能轉化為機械能的例子，對應著熱機工作的四個循環(huán)中的壓縮沖程與做功沖程。問題在于，學生并不能自主發(fā)現(xiàn)這種對應，甚至在教師講授之后他們仍然似懂非懂，這就說明簡單的講授是不能解決這個問題的。于是筆者設計了探究式教學：首先讓學生知道利用熱機工作的所有復雜機械，最初的動力都來自于熱機的曲軸，于是研究對象就變成了“曲軸為什么會運動（持續(xù)轉動）”。這相當于科學探究中的提出問題;其次，讓學生帶著這個問題，分析課本上提供的汽油機的工作循環(huán)圖（這個時候不要給學生提供課件動畫，一定要給學生一個構思的空間），分析的主要方法實際上就是比較，而比較本身就是探究過程中所用到的最直觀的方式。學生需要比較的是四個沖程的區(qū)別，主要包括各個沖程中進氣門、排氣門是打開還是關閉，活塞是向上還是向下運動，曲軸轉動角度是多少，等等。一旦學生分析得出正確的結論，就可以要求學生將靜態(tài)的圖片轉換成動態(tài)的畫面，從而在大腦中形成熱機完整的一個工作循環(huán)的表象。這個過程中雖然沒有猜想，但卻有分析歸納、推理論證等過程，對科學思維的培養(yǎng)特別有幫助;第三，用動畫來驗證學生的表象，強化學生對熱機工作原理的認識。這實際上是探究結果的系統(tǒng)化、完整化;最后，回顧一個工作循環(huán)中的能量轉化，進一步強化能量轉化觀念。

3.基于科技發(fā)展，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與責任

熱機效率的提升，是該領域科學與技術研究的重要工作，這個過程中的努力可以適當向初中學生介紹。筆者先讓學生思考，如果要提升熱機的工作效率，你覺得應該從哪些方面著手，學生想到的多數(shù)是減少熱損失、減小摩擦等，筆者在此基礎上告訴學生熱機的工作效率通常只在20%到30%，這就意味著熱機工作過程中有大量的能量損耗;而當前的研究熱點是從缸內氣流運動（紊流特征）、火焰的傳播、點火裝置等。事實證明，這樣的解釋極大地拓寬了學生的視野，他們普遍認為這些細節(jié)中原來也隱藏著提高熱機工作效率的關鍵。而這往往能激發(fā)學生的責任感，用某些學生的話說“原來我的知識中還有這么多的空白”，筆者認為這就是責任感的體現(xiàn)。

三、基于核心素養(yǎng)進行反思教學實踐

盡管在教學實踐中有生成，但多數(shù)情況下教學實踐過程與預設還是比較一致的。在核心素養(yǎng)的背景下反思教學實踐，顯然需要評估核心素養(yǎng)要素的培育，必須從核心素養(yǎng)的認識與表現(xiàn)入手。但更要注意反思的對象是學生。

譬如上面的例子中，隔一段時間可以給學生播放一個爆竹竄到空中爆炸的視頻，然后提問學生：“你看到了什么？”除去直接的回答之外，期待的答案就是“內能轉化為動能”（在地面上爆炸的瞬間）“動能轉化為重力勢能”（上竄過程中）“內能轉化為機械能”（空中爆炸的瞬間）“化學能轉化為內能”（火藥燃燒過程中）“燃放爆竹容易造成空氣污染”等。不要以為這樣的觀念容易培養(yǎng)，實際上初中學生常常是拒絕這樣的教育的。記得此前教學物態(tài)變化的時候，一旦教室內有什么物態(tài)變化，筆者就會提醒學生去想，不少學生覺得沒有必要，這就反證了物理觀念的培養(yǎng)并不像知識記憶與運用那么簡單。筆者堅持一個觀點，只有學生看到日常生活中的物理現(xiàn)象能夠想到相應的物理規(guī)律，看到不合理的現(xiàn)象能夠想到其中的邏輯缺陷（譬如網(wǎng)絡詐騙），看到不好的現(xiàn)象能夠想到從物理角度去加以改變（如環(huán)境污染），這才是真正的素養(yǎng)形成。

從這個角度講，初中物理教學任重而道遠！

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 林欽， 陳峰， 宋靜. 關于核心素養(yǎng)導向的中學物理教學的思考[J]. 課程·教材·教法， 2015（12）：90-95.

[2]? 鄒林林. 基于核心素養(yǎng)的物理探究性教學探討[J]. 物理之友， 2018（1）：17-19.

（責任編輯 易志毅）