物理學(xué)科核心素養(yǎng)視閾下“激活-探究”教學(xué)

張軍民 陳喜

摘 要： 物理學(xué)科核心素養(yǎng)視閾下“激活-探究”教學(xué)，介紹了激活、探究等名詞，同時(shí)以歐姆定律一節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)為例，闡述了物理學(xué)科核心素養(yǎng)視閾下“激活-探究”教學(xué)，并從“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面闡述促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)發(fā)展.

關(guān)鍵詞： 物理學(xué)科;核心素養(yǎng);激活;探究

課堂教學(xué)不僅要傳授知識，還要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科的思維方法與能力，提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng).物理學(xué)科核心素養(yǎng)是指學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，它包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面.

激活本意是“刺激有機(jī)體內(nèi)某種物質(zhì)，使其活躍地發(fā)揮作用”，寓意就是在物理課堂教學(xué)中激發(fā)學(xué)生的物理思維，調(diào)動學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生從“要我學(xué)”變成“我要學(xué)”.“學(xué)起于思，思源于疑”，“疑”即是我們所說的“問題”.要激活學(xué)生思維，教師就要善于設(shè)計(jì)有效的問題來啟迪學(xué)生.在課堂教學(xué)過程中教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生學(xué)習(xí)情況適時(shí)提出有效問題引發(fā)學(xué)生思考、分析知識，并學(xué)會推理判斷和邏輯分析，形成自己的物理思維，提高課堂學(xué)習(xí)的有效性.

探究也稱發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)，是學(xué)生在學(xué)習(xí)情境中通過觀察、閱讀，發(fā)現(xiàn)問題，搜集數(shù)據(jù)，形成解釋，獲得答案并進(jìn)行交流、檢驗(yàn)、研究性學(xué)習(xí).

“激活-探究”是一種積極的學(xué)習(xí)過程，通過挖掘潛能，在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題，通過探究來獲取信息，整合知識，培養(yǎng)能力，獲得自主發(fā)展.

下面以蘇科版九年級物理上冊“歐姆定律”為例，談物理學(xué)科核心素養(yǎng)視閾下“激活-探究”教學(xué).

1 教學(xué)設(shè)計(jì)及分析

1.1 發(fā)現(xiàn)問題.

創(chuàng)設(shè)情境：三個(gè)規(guī)格相同的小燈泡接在三個(gè)不同的電路中（其中包括一個(gè)調(diào)光燈電路），讓學(xué)生觀察小燈泡的亮度，教師根據(jù)燈泡的亮度情況提出一個(gè)物理問題：影響電路中電流大小的因素是什么？通過問題引領(lǐng)學(xué)生思考并能發(fā)現(xiàn)電流與電壓、電阻之間可能存在某種關(guān)系.

分析：有趣、有味的教學(xué)情景，對調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望有很好的幫助，同時(shí)又能將已學(xué)知識與即將要研究的問題迅速建立聯(lián)系.

1.2 提出猜想

問題導(dǎo)引：通過導(dǎo)體的電流與電壓、電阻究竟有什么關(guān)系？你能否提出一種猜想，并說出支持你猜想的事實(shí)依據(jù).

分析：學(xué)生根據(jù)前面所學(xué)的電壓、電阻、電流的概念容易想到三者之間的存在某種定性關(guān)系.教師要引導(dǎo)學(xué)生對引入新課的情景回顧，參與討論與猜想，并加以鼓勵(lì).

1.3 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

提出問題：探究電流與電壓和電阻的關(guān)系，你想到了什么方法？具體怎么做呢？實(shí)驗(yàn)需要哪些器材？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路呢？（要求學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)，小組交流，然后再派代表展示匯報(bào)）

分析：學(xué)生在小組討論中，從理論上理解“控制變量法”，在思維深度上深化這一研究方法，并清晰明確各方案中所要測量的物理量.通過展示學(xué)生設(shè)計(jì)的電路可能有兩種情況進(jìn)行分析討論，指出電路的優(yōu)缺點(diǎn)，以便對實(shí)驗(yàn)方案的完善達(dá)成共識，同時(shí)提高學(xué)生思考、分析、歸納的能力.

1.4 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

布置學(xué)生對照電路圖，檢查實(shí)驗(yàn)器材并交流儀器使用的注意事項(xiàng)及應(yīng)如何進(jìn)行規(guī)范操作（利用投影展示電路連接中的注意問題）：開關(guān)應(yīng)處于 狀態(tài);滑動變阻器的滑片處于阻值 位置;認(rèn)清電壓表、電流表的 接線柱;電壓表、電流表的 選擇要正確.教師再引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)1是電阻一定時(shí)，研究電流與電壓的關(guān)系;實(shí)驗(yàn)2是電壓一定時(shí)，研究電流與電阻的關(guān)系.學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師提醒學(xué)生注意設(shè)計(jì)表格、采集數(shù)據(jù)、并分析數(shù)據(jù)、總結(jié)得出結(jié)論.

分析：在一個(gè)電路中，同時(shí)使用電壓表和電流表，對學(xué)生來說是第一次.因此在學(xué)生自主交流學(xué)習(xí)電流表、電壓表的使用方法的同時(shí)，教師應(yīng)適時(shí)參與學(xué)生的討論中，共同分析連接電路時(shí)要注意的問題，對于存在的問題進(jìn)行交流，并采集相關(guān)的圖片，留作交流評估時(shí)使用.對于實(shí)驗(yàn)2，怎樣使每次所更換電阻兩端的電壓保持不變？這一問題，應(yīng)留給學(xué)生自己解決，讓學(xué)生在動手的過程中自己去感悟、體會到研究方法的科學(xué)性、客觀性與深刻性.通過以上實(shí)驗(yàn)活動，即培養(yǎng)學(xué)生觀察、實(shí)驗(yàn)、交流合作的能力，又讓他們感受探索與發(fā)現(xiàn)的樂趣.

1.5 分析論證

引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論.選取兩個(gè)小組代表對實(shí)驗(yàn)1與實(shí)驗(yàn)2分別進(jìn)行匯報(bào)，借助實(shí)物投影展示，學(xué)生代表對照表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析講解，引導(dǎo)學(xué)生以數(shù)學(xué)上數(shù)據(jù)的倍數(shù)關(guān)系尋求結(jié)論，過程中要注意傾聽并指出學(xué)生得出結(jié)論中不恰當(dāng)?shù)恼Z言表述，引導(dǎo)學(xué)生思考不恰當(dāng)?shù)脑? 還可以引導(dǎo)學(xué)生以電流I為縱坐標(biāo)、電壓U為橫坐標(biāo)，建立平面直角坐標(biāo)系，并在坐標(biāo)系中描出實(shí)驗(yàn)1表格中所測數(shù)據(jù)的對應(yīng)點(diǎn)，畫出I-U圖像，由圖像得出結(jié)論.為了便于學(xué)生綜合歸納，發(fā)現(xiàn)電流、電壓和電阻三者定量關(guān)系，借用數(shù)學(xué)上正比、反比關(guān)系，分析電流與電壓、電阻關(guān)系，巧妙將三個(gè)物理量表示在一個(gè)式子中，揭示歐姆定律.

分析：這一環(huán)節(jié)，師生之間互幫互學(xué)，即培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)得失，又拓展學(xué)生的認(rèn)知空間.同時(shí)也給予學(xué)生的一定自由空間，盡可能地激活他們的思維.學(xué)會用表格、圖像等多種方法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，揭示物理規(guī)律.學(xué)生上講臺，展示自己的數(shù)據(jù)，分析、概括出數(shù)據(jù)之間的關(guān)系得出結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生分析數(shù)據(jù)的能力，讓學(xué)生上講臺講，鍛煉語言表達(dá)能力，提升他們的科學(xué)素養(yǎng).

1.6 交流評估

這節(jié)課同學(xué)們經(jīng)歷了科學(xué)家的探究過程，并出色地找到了一條重要的電學(xué)規(guī)律——?dú)W姆定律.大家思考，在探究過程中，同學(xué)們有沒有走過彎路而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果？實(shí)驗(yàn)后你有沒有新的發(fā)現(xiàn)呢？通過展示圖片（學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中操作上的失誤及實(shí)驗(yàn)疑難問題），讓學(xué)生交流討論，評估實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題并討論解決的辦法.同時(shí)拋出“滑動變阻器”在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中的作用，讓學(xué)生明晰.

分析：通過圖片展示，再現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題，以及疑難問題，讓師生對實(shí)驗(yàn)過程交流評估有形象直觀素材，研討有目標(biāo)、抓手.使學(xué)生在交流中發(fā)現(xiàn)問題，突顯學(xué)生在評估和思考中思維的碰撞，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力，從而在交流中得到學(xué)習(xí)、提高，在交流中有新的發(fā)現(xiàn).

1.7 遷移應(yīng)用

通過出示例題，師生分析交流，提出解決電學(xué)問題的規(guī)范格式（建模-畫出電路簡圖、公式及數(shù)據(jù)帶入等），這由教師板演.接著讓學(xué)生思考通過不同方法解決問題，并板演演算過程.這是為引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)歐姆定律得出可能存在的兩個(gè)變換公式.出示變換公式，引導(dǎo)學(xué)生理解公式R=U/I.接下來設(shè)置電壓表、電流表能否直接連到電源兩極，結(jié)合歐姆定律進(jìn)行討論.

分析：這環(huán)節(jié)是讓學(xué)生熟悉如何用歐姆定律解決實(shí)際問題，是對歐姆定律的理解與應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識解決問題能力，既有效鞏固新知識，又培養(yǎng)知識遷移能力.

1.8 課堂小結(jié)

通過本節(jié)課學(xué)習(xí)，你學(xué)到了什么，在實(shí)驗(yàn)探究中有哪些感悟？還想進(jìn)一步學(xué)習(xí)和探究的內(nèi)容是什么？

分析：讓學(xué)生對這節(jié)課學(xué)習(xí)進(jìn)行自我評價(jià)，發(fā)現(xiàn)自己在實(shí)驗(yàn)探究中的收獲，并適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生提出新問題，帶著問題走出課堂.

2 “激活-探究”促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)發(fā)展

2.1 促進(jìn)學(xué)生物理觀念的形成

學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，也是學(xué)生通過課堂學(xué)習(xí)過程逐步形成的.物理學(xué)科核心素養(yǎng)的“物理觀念”，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用物理觀念來解決實(shí)際問題，為此教學(xué)中教師要善于創(chuàng)設(shè)真實(shí)的教學(xué)情境，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究和思維加工，將物理概念和規(guī)律等進(jìn)行內(nèi)化，形成科學(xué)的物理思想、物理觀念.

本節(jié)課堂教學(xué)中關(guān)于例題解析，教師按教材提供方法——比較“電流”進(jìn)行解析示范后，接著又讓學(xué)生補(bǔ)充其它解法？其中有一位學(xué)生采用比較“電壓”方法計(jì)算出安全電壓45V（如圖1左圖所示板書）進(jìn)行正確比較后教師總結(jié)說，還有其它方法就不說了，為什么不說呢？為什么要放棄比較“電阻”方法呢？這個(gè)例題是一題多解題，對于初學(xué)電學(xué)計(jì)算的學(xué)生來講，它能很好訓(xùn)練學(xué)生發(fā)散性思維.同時(shí)筆者覺得有一個(gè)數(shù)據(jù)也值得商榷——安全電壓是45V？因?yàn)樵凇癢WW”課外實(shí)踐與練習(xí)（是什么？為什么？怎么做？如圖1右圖所示）第2題中指出“36V是安全電壓”，前面例題講過后，學(xué)生很容易用45V來解釋生活中的實(shí)際問題，當(dāng)然這是考慮安全電壓問題的一個(gè)因素，同時(shí)在學(xué)生頭腦中樹立科學(xué)用電的安全觀.

另外關(guān)于電壓表和電流表能否直接接到電源兩極的問題，學(xué)生用歐姆定律很好地解決，對于前期所學(xué)生電流表使用要求：絕不允許把電流表直接連接到電源的兩極，對為什么存在這樣的要求學(xué)習(xí)了歐姆定律學(xué)生豁然開朗.

通過這兩點(diǎn)教學(xué)，學(xué)生初步具有應(yīng)用此規(guī)律解釋之前存在的實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的物理觀念.

2.2 促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的養(yǎng)成

作為物理學(xué)科核心素養(yǎng)，“科學(xué)思維”是從物理學(xué)角度對客觀事物本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律一種認(rèn)識方式，它實(shí)質(zhì)上就是理論探究.在物理教學(xué)過程中，不但要重視學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng)，更要提高學(xué)生科學(xué)思維能力.任何一個(gè)物理規(guī)律的建立，都離不開實(shí)驗(yàn)探究和理念探究，二者是相互印證的.

結(jié)合“歐姆定律”這節(jié)課，談?wù)劰P者的看法.在本節(jié)課堂教學(xué)中，從兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)論提煉歸納出歐姆定律這一總體規(guī)律環(huán)節(jié)中，教師并沒有像教材那樣及時(shí)歸納出歐姆定律及其表達(dá)式，而是通過讓學(xué)生先作出：在電阻R一定情況下I-U圖像過原點(diǎn)的正比例直線，通過數(shù)學(xué)正比例、反比例表達(dá)通式寫出兩個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)律通式，并通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出兩個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)律公式中的常數(shù)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)常數(shù)與實(shí)驗(yàn)中控制變量的定值驚人的相等，從而寫兩個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)律具有相同的表達(dá)式，規(guī)律合二為一，表達(dá)式也就水到渠成.可以說這一過程是分析綜合、推理論證等方法在物理教學(xué)中的具體運(yùn)用.

其二是在例題教學(xué)中關(guān)于物理模型的構(gòu)建，面對復(fù)雜物理情景，教師做了很好的示范和要求：首先排除題中一些干擾因素時(shí)間t，在電學(xué)問題中，要注意畫電路簡圖，本題中教師在黑板上將身體觸電情景畫成電路簡圖，非常直觀清晰提煉出解題的要素，方便學(xué)生解題.

2.3 促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究能力的提高

“科學(xué)探究”是物理學(xué)核心素養(yǎng)中的核心部分，它是學(xué)生在學(xué)習(xí)物理過程中探索和了解自然、獲取知識的主要方法，是提出科學(xué)問題，形成猜想和假設(shè)，獲取和處理信息，基于證據(jù)得出結(jié)論并做出解釋的過程，是對科學(xué)探究過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評估、反思的能力.

本節(jié)課的探究活動主要是探究導(dǎo)體的電流與電壓、電阻的關(guān)系.本節(jié)課探究環(huán)節(jié)緊湊，環(huán)環(huán)緊扣.如在保持定值電阻R不變，通過改變R的兩端電壓，來比較電路中的電流，緊接著教師跟進(jìn)問題，激活學(xué)生思維，如何完成上述操作？學(xué)生通過思考，得出可以通過改變滑動變阻器連入電路中的電阻來完成.在學(xué)生測出幾組數(shù)據(jù)后，并填到相應(yīng)的表格后，教師啟發(fā)學(xué)生畫出I-U圖像，由圖像得出結(jié)論.整個(gè)過程流暢，自然，學(xué)生通過教師引導(dǎo)、啟發(fā)，激活學(xué)生思維，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究，既掌握了知識，又體驗(yàn)了過程.

2.4 促進(jìn)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的形成

“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”要求教師在課堂教學(xué)過程中要有正確態(tài)度和責(zé)任心，要尊重客觀事實(shí).學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中克服緊張情緒，并以積極的情感投入到課堂學(xué)習(xí)過程中.

本節(jié)教學(xué)過程中，教師明顯抓住兩點(diǎn)生成性的內(nèi)容，進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶幚恚皇窃趯W(xué)生實(shí)驗(yàn)操作后的匯報(bào)，看到學(xué)生記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不規(guī)范，并進(jìn)行了示范糾錯(cuò)，在這一點(diǎn)上教師的做法很好，不能因?yàn)槌踔袑W(xué)生有效數(shù)字要求不高，而放棄對實(shí)驗(yàn)科學(xué)規(guī)范性的要求，例如，學(xué)生記錄電流是0.1A，0.16A，其中0.1A記錄能及時(shí)更改為應(yīng)該是0.10A等;二是在學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)操作中，教師利用手機(jī)抓拍學(xué)生實(shí)驗(yàn)存在的缺陷，在介紹歐姆定律后，再進(jìn)行回放讓學(xué)生討論其中存在的問題.這些做法表明教師的嚴(yán)謹(jǐn)教學(xué)態(tài)度與行為，將對學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任起到潛移默化的影響.

本節(jié)教學(xué)中教師設(shè)計(jì)了一系列的活動情景，并通過活動情景實(shí)施激活學(xué)生的思維，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激活的主語是教師，賓語是學(xué)生，可以說在這一教學(xué)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)了教師的主導(dǎo)性.學(xué)生在教學(xué)活動情境中通過觀察、閱讀，思考，發(fā)現(xiàn)問題，搜集數(shù)據(jù)，獲得答案并進(jìn)行交流、檢驗(yàn)，完成了學(xué)習(xí)任務(wù)的探究，可以說在這一教學(xué)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)了學(xué)生的主體性.“核心素養(yǎng)”是教學(xué)綱領(lǐng)，是培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)，“激活”是實(shí)現(xiàn)學(xué)生“自主探究、合作探究”的基礎(chǔ)和前提，教師指導(dǎo)下的“探究”則是學(xué)生學(xué)習(xí)的主要形式和有效途徑.

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