素養(yǎng)立意下的初中物理教改與創(chuàng)新

鄭成績(jī)　曹義才

摘 要：新一輪課改已經(jīng)明確提出要培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，但核心素養(yǎng)在中學(xué)物理課堂并沒有得到真正落實(shí)，教師教教材的現(xiàn)象依然普遍存在，課時(shí)緊張 、數(shù)理不協(xié)同、初高中不銜接仍然是中學(xué)物理教學(xué)的痛點(diǎn).針對(duì)現(xiàn)實(shí)問題，本文以“比”的應(yīng)用為例，從“物理新思維教學(xué)建構(gòu)”視域?qū)Τ踔形锢斫虒W(xué)進(jìn)行改良與創(chuàng)新，旨在解決現(xiàn)實(shí)問題，推進(jìn)學(xué)科素養(yǎng)落地，并為教師培訓(xùn)提供參考.

關(guān)鍵詞：物理新思維;課堂建模;核心素養(yǎng)

文章編號(hào)：1008-4134（2019）14-0002中圖分類號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

十幾年來(lái)，國(guó)家的課程改革在教育目標(biāo)和價(jià)值取向方面經(jīng)歷了從知識(shí)立意到能力立意再到現(xiàn)在的素養(yǎng)立意.物理學(xué)科的素養(yǎng)包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)的態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面.走進(jìn)初中物理課堂，發(fā)現(xiàn)物理學(xué)科素養(yǎng)并沒有真正得到落實(shí).教師教教材的現(xiàn)象依然普遍，課時(shí)緊張 、數(shù)理不協(xié)同、初高中不銜接仍然是中學(xué)物理教學(xué)的痛點(diǎn).

為更新教學(xué)觀念，優(yōu)化教學(xué)行為，有效化解教學(xué)“痛點(diǎn)”，推進(jìn)學(xué)科素養(yǎng)落地，福建德旺基礎(chǔ)教育研究院院長(zhǎng)陳祖彪，牽頭組建物理新思維團(tuán)隊(duì)，集中力量探索用“物理新思維”建構(gòu)物理課堂教學(xué)，解決物理教學(xué)中存在的“教師難教，學(xué)生難學(xué)，數(shù)理不協(xié)同，初高中不銜接”等問題，把學(xué)科素養(yǎng)落到實(shí)處.經(jīng)過三年多的探索與實(shí)踐，物理新思維在推進(jìn)初中物理教改與創(chuàng)新、物理教師培訓(xùn)、物理教學(xué)質(zhì)量提高等方面取得明顯成效.該項(xiàng)目2017年獲得福建省基礎(chǔ)教育成果“二等獎(jiǎng)”.為推進(jìn)團(tuán)隊(duì)名師的示范、輻射作用和成果的應(yīng)用，福師大物能學(xué)院、德旺基礎(chǔ)教育研究院與全省多地開展校地合作，協(xié)同推進(jìn)物理新思維促教學(xué)改革，促教師發(fā)展，促學(xué)生成長(zhǎng)等方面的工作.目前最有效的做法是用“生動(dòng)”的課例，用“上給你看”的方式，讓教師和學(xué)生切身感受物理新思維教學(xué)模式，引領(lǐng)帶動(dòng)更多的教師參與到物理新思維教學(xué)模式的實(shí)踐中來(lái).作為研究院的特聘教研員，筆者想先分享一個(gè)案例，然后再談?wù)剬?duì)物理新思維教學(xué)的思考.

1 物理新思維教學(xué)案例：“比”的應(yīng)用——找“等量”關(guān)系

1.1 教學(xué)目標(biāo)

通過簡(jiǎn)單的任務(wù)設(shè)計(jì)，強(qiáng)化學(xué)生物理觀念.通過提出問題、分析問題、解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維.通過實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力.

1.2 設(shè)計(jì)理念

知識(shí)問題化，問題情景化，在師生對(duì)話中落實(shí)素養(yǎng)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析、綜合、評(píng)價(jià)的高階思維能力.在教學(xué)上大膽嘗試“LCPE” 模式，凸顯信息技術(shù)與學(xué)科融合.

1.3 教學(xué)用具

鐵線、地圖、電子秤、杯子若干、刻度尺（學(xué)生自帶）、水和待測(cè)液體（教師提供）.

1.4 教學(xué)教程

任務(wù)一 測(cè)橙汁密度，提供器材：電子秤、塑料杯、水和橙汁.

師：“……來(lái)到美發(fā)中學(xué)，看到老師們很親切，看到同學(xué)們很可愛.”（同學(xué)們會(huì)心地笑），簡(jiǎn)單的問候拉近了師生間的距離，在輕松愉快的氛圍中教師出示一瓶橙汁（如圖1所示），拋出“想知道橙汁密度的問題”，并請(qǐng)同學(xué)幫忙找“方案”.

生：根據(jù)已有的知識(shí)儲(chǔ)備及思維習(xí)慣，學(xué)生很快提供了方案：ρ=mV，用天平測(cè)質(zhì)量，用量筒量體積.

師：對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)給予肯定的同時(shí)指出，方案可行但是沒有提供天平和量筒等器材，實(shí)驗(yàn)無(wú)法實(shí)施.引導(dǎo)學(xué)生思考，利用教師提供的電子秤、塑料杯和水，能否測(cè)出橙汁密度.

學(xué)生短暫思考仍然找不到頭緒，教師及時(shí)引導(dǎo)：將橙汁倒入塑料杯一部分，提問學(xué)生“有沒有什么物理量相等？”，學(xué)生很順利找到“橙汁密度相等”.這時(shí)，再次肯定學(xué)生的精彩表現(xiàn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課堂的積極性，并追問能否利用給定的器材測(cè)杯中橙汁的密度.學(xué)生稍作思考后，教師播放一段微視頻（學(xué)生用等體積法測(cè)密度），學(xué)生受到啟發(fā)，大部分能“悟”出方法——等體積法，但說不出“理”來(lái).從學(xué)生的眼神中能看出他們渴望知道“實(shí)驗(yàn)原理”.

師生：教師抓住契機(jī)，因勢(shì)利導(dǎo)，共同完成以下公式的變形與推理（如圖2所示），接著利用展臺(tái)師生共同完成“等體積法”測(cè)橙汁密度實(shí)驗(yàn).

師：學(xué)生眉頭剛舒展開的時(shí)候，追問“還有沒有第二種方法？”

生：有了找等量關(guān)系和創(chuàng)等量關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生思考片刻后，提出“等質(zhì)量法”的意見.

師：肯定方法可行的同時(shí)，建議學(xué)生課后推導(dǎo)其原理.

該環(huán)節(jié)從學(xué)生熟悉的常規(guī)方法測(cè)密度入手，引導(dǎo)創(chuàng)新思維，探究用新思維測(cè)密度，是新思維的熱身，同時(shí)經(jīng)歷公式的變形與推導(dǎo)過程，提高學(xué)生的數(shù)理思維水平.當(dāng)然，數(shù)理推導(dǎo)過程中暴露出學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)不夠，為此教師耐心地給補(bǔ)上“交叉乘積相等”及“等式兩邊同時(shí)乘以或除以相等的一個(gè)量，等式仍然相等”這些數(shù)學(xué)法則.有了數(shù)學(xué)方面的強(qiáng)化，為今后的教學(xué)掃清了障礙.

任務(wù)二 測(cè)拼圖中福建版塊的面積，提供器材：電子秤、刻度尺和實(shí)物拼圖.

師：展示拼圖（如圖3所示），請(qǐng)同學(xué)想辦法測(cè)出福建版塊（不規(guī)則形狀）的面積.

生：又陷入思考，兩分鐘后還是眉頭緊鎖.

師：在思考無(wú)果時(shí)，給學(xué)生適當(dāng)?shù)那榫颁佋O(shè)，請(qǐng)同學(xué)拿出一張作業(yè)紙（16K），問能不能測(cè)出整張紙的面積，這問題難不倒學(xué)生，很快有了答案：長(zhǎng)乘以寬，用刻度尺就能搞定.學(xué)生來(lái)勁了，再給加點(diǎn)難度“請(qǐng)同學(xué)們把紙張對(duì)折再對(duì)折，接著從中間折痕開始隨機(jī)的把折疊的角撕下，這時(shí)就得到一張形狀獨(dú)特的紙，這是教師獨(dú)創(chuàng)的撕紙藝術(shù)”，話音剛落，學(xué)生大笑并從中悟出一定的道理.

生：適當(dāng)?shù)姆潘桑质堋叭蝿?wù)一”的啟發(fā)，多數(shù)學(xué)生能找到等量關(guān)系，并獨(dú)立推導(dǎo)出原理.

師：巡視學(xué)生推導(dǎo)情況，推薦一名學(xué)生代表，上臺(tái)展示并講解（如圖4所示）.教師整理原理如下.

生：當(dāng)學(xué)生代表板演并講解完，同學(xué)們不約而同報(bào)以熱烈的掌聲.學(xué)生的習(xí)得感和成就感油然而生.

該環(huán)節(jié)留足時(shí)間空間，讓學(xué)生獨(dú)立完成任務(wù)并展示，突出學(xué)生主體地位，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課堂的積極性，引導(dǎo)學(xué)生互相鼓勵(lì)、互相激勵(lì)，以最熱烈的掌聲點(diǎn)燃學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情.

任務(wù)三 測(cè)金屬線長(zhǎng)度.

師：展示金屬線圈（如圖5所示），問同學(xué)如何測(cè)出金屬線的長(zhǎng)度？

生：拉直然后用刻度尺測(cè)長(zhǎng)度.

師：這是一種方法，但如果不拆開金屬線你還能測(cè)長(zhǎng)度嗎？

生：測(cè)出圓的直徑，算出周長(zhǎng)，再乘以圈數(shù).

師：讓學(xué)生嘗試數(shù)圈數(shù).

生：因線圈捆得緊緊的，沒人能數(shù)得出，況且有學(xué)生指出外圈和內(nèi)圈的周長(zhǎng)也不一樣.因此又陷入沉思.不一會(huì)兒，又有學(xué)生提議先稱出線圈的質(zhì)量，再除以銅的密度，算出體積，最后除以底面積（橫截面積）就能知道長(zhǎng)度了.

師：肯定同學(xué)的新方法，同時(shí)指出兩個(gè)問題：（1）不能確定金屬線是銅做的;（2）底面積（金屬線橫截面積）因金屬線很細(xì)不好測(cè).

生：受前面任務(wù)的啟發(fā)，很快找到利用密度相等測(cè)金屬線長(zhǎng)度的辦法.

師：引導(dǎo)同學(xué)利用密度相等（不變）進(jìn)行如下推理.

師：同學(xué)們出色地完成了所有任務(wù)，縱觀這三項(xiàng)任務(wù)，請(qǐng)你嘗試提煉一下思想方法，并完成《導(dǎo)學(xué)案》上的作業(yè).

下課鈴響，同學(xué)意猶未盡.“知識(shí)問題化，問題情景化，器材生活化”的教學(xué)設(shè)計(jì)，課堂的開放、互動(dòng)、生成等特點(diǎn)給予教師很大促動(dòng).

2 物理新思維教學(xué)模式——“LCPE”教學(xué)模式

物理新思維三核架構(gòu)（如圖6所示），從具象思維到數(shù)理思維是一個(gè)思維進(jìn)階的過程.具像思維呈現(xiàn)方式是具物化、具象化、數(shù)形化，是通過創(chuàng)設(shè)條件讓學(xué)生通過看、聽、識(shí)等感官去“悟”理，對(duì)應(yīng)布魯姆思維層次論（如圖7所示）的識(shí)記、理解、應(yīng)用，屬于低階思維.數(shù)理思維體現(xiàn)在數(shù)理演算、數(shù)理推理和數(shù)理直覺，對(duì)應(yīng)分析、綜合、評(píng)價(jià)的高階思維.“比”的應(yīng)用就是數(shù)理思維案例.網(wǎng)絡(luò)思維是大數(shù)據(jù)背景下學(xué)科與信息技術(shù)深度融合在教學(xué)手段上的一種創(chuàng)新.

以超鏈接理論、新建構(gòu)主義理論為指導(dǎo)，以“三核架構(gòu)”為藍(lán)圖構(gòu)建“LCPE”教學(xué)模式（如圖8所示）.依托“福建省教育資源公共服務(wù)平臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)“虛擬教學(xué)”與“現(xiàn)實(shí)教學(xué)”的深度融合.

2.1 要素解讀

“L（Learn&Line）”指：學(xué)生在線自主學(xué)習(xí).“C（Communicate&construct）”指：交流、建構(gòu).“P（Practice）”指：探究、實(shí)踐、創(chuàng)造.“E（Evaluate）”指：評(píng)價(jià).

2.2 教學(xué)環(huán)境

虛擬教學(xué)和現(xiàn)實(shí)教學(xué).虛擬教學(xué)發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)，依托“福建省教育資源公共服務(wù)平臺(tái)”，通過“L、C、E”途徑，盡可能解決《學(xué)習(xí)任務(wù)單》中的問題，重點(diǎn)培養(yǎng)“網(wǎng)絡(luò)思維”能力.現(xiàn)實(shí)教學(xué)發(fā)生在課堂，通過“P、E、C”途徑，解決《任務(wù)單》中學(xué)生獨(dú)立解決不了的問題，并引導(dǎo)構(gòu)建自己的“物理新思維圖”，重點(diǎn)落實(shí)“物理觀念、科學(xué)探究、科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四方面的學(xué)科核心素養(yǎng).

2.3 實(shí)施流程

首先，教師通過“教學(xué)助手”在“福建省教育資源公共服務(wù)平臺(tái)”向?qū)W生推送《學(xué)習(xí)任務(wù)單》和《學(xué)習(xí)資源》.學(xué)生通過“家校幫”自主學(xué)習(xí)，這個(gè)環(huán)節(jié)學(xué)生可以學(xué)習(xí)教師推送資源，可以選擇其他網(wǎng)絡(luò)資源，可以和同學(xué)、老師在平臺(tái)上交流，互相評(píng)價(jià)，完成知識(shí)的初步建構(gòu).其次，教師通過平臺(tái)查閱學(xué)生完成“任務(wù)”情況，針對(duì)存在“問題”或“不足”進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，創(chuàng)設(shè)情境讓學(xué)生在課堂上交流、探究、建構(gòu)“物理新思維圖”.教師充當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)的組織者、幫助者和促進(jìn)者.最后，教師反思教學(xué)任務(wù)落實(shí)情況，對(duì)于落實(shí)好的給予肯定、激勵(lì)，對(duì)于落實(shí)不到位或課堂生成的有價(jià)值的新問題，融入今后《學(xué)習(xí)任務(wù)單》和教學(xué)設(shè)計(jì).

讓學(xué)生“想學(xué)物理、會(huì)學(xué)物理、愛學(xué)物理”是物理教學(xué)呈現(xiàn)新思維的主要目標(biāo).

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