初中物理實(shí)踐活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的途徑
——以“家庭智能電路的連接”活動(dòng)為例

王曉明

（大連教育學(xué)院）

最近兩年，筆者有幸觀摩了一系列圍繞物理學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)而開展的課堂教學(xué)，感觸頗深。這些學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)緊密結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活，強(qiáng)調(diào)實(shí)際的應(yīng)用，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐能力。設(shè)計(jì)者從生活中選取與科學(xué)、技術(shù)、環(huán)境密切聯(lián)系的問題，帶領(lǐng)學(xué)生尋求解決問題的方法，并加以實(shí)踐。這些學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)不再以某些物理概念的教學(xué)為核心，而是真正讓核心素養(yǎng)的培養(yǎng)“落地生根”。現(xiàn)以“家庭智能電路的連接”實(shí)踐活動(dòng)為例，探究在物理學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)中培育學(xué)生物理核心素養(yǎng)的途徑。

一、把握學(xué)科聯(lián)系，內(nèi)化物理觀念

（一）強(qiáng)調(diào)物理本質(zhì)，設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)

物理學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)以物理學(xué)科為知識(shí)背景，強(qiáng)調(diào)的是物理學(xué)科的本質(zhì)、思想方法、特點(diǎn)，關(guān)注的是物理學(xué)科內(nèi)部的知識(shí)體系、能力架構(gòu)、情感發(fā)展，因此，在進(jìn)行物理學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)時(shí)，要依據(jù)《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》，而不能偏離物理學(xué)科本質(zhì)、無原則地隨意融合。

本課所設(shè)計(jì)內(nèi)容目標(biāo)是：了解常用傳感器在電路中的簡(jiǎn)單的智能控制功能；能連接簡(jiǎn)單智能電路，并描述電路的工作過程。與之相關(guān)聯(lián)物理知識(shí)的是：電路的組成和連接、串聯(lián)與并聯(lián)，以及家庭電路的連接。在實(shí)踐活動(dòng)課中，這些物理知識(shí)既是實(shí)施學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)的支撐，同時(shí)也通過實(shí)踐活動(dòng)應(yīng)用和內(nèi)化知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生形成物理觀念。

（二）應(yīng)用物理知識(shí)，形成物理觀念

“家庭智能電路的連接”是在人教版九年級(jí)物理教材電學(xué)學(xué)習(xí)中安排的第一次綜合實(shí)踐活動(dòng)，是學(xué)生學(xué)習(xí)電學(xué)兩周后第一次應(yīng)用物理研究方法來解決實(shí)際問題的嘗試。所以，這個(gè)階段的學(xué)生對(duì)基本電路構(gòu)成和串并聯(lián)電路有很大的興趣。本次學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)是基本電路和智能電路的一次融合，增加了一些智能電路元件的應(yīng)用。

執(zhí)教教師先向?qū)W生展示視頻資料，介紹家庭智能電路的應(yīng)用前景，以使學(xué)生對(duì)智能電路產(chǎn)生強(qiáng)烈的了解欲望。教學(xué)過程中，該教師通過演示實(shí)驗(yàn)組裝簡(jiǎn)單智能電路，引導(dǎo)學(xué)生將智能電路與基本實(shí)驗(yàn)電路相對(duì)比，進(jìn)而通過應(yīng)用已學(xué)的物理知識(shí)來了解智能電路各個(gè)元件的功能和智能電路基本連接方法。（如圖1、圖2）

圖1

圖2

在這個(gè)過程中，學(xué)生使用已有的知識(shí)來構(gòu)建對(duì)一個(gè)新事物的認(rèn)知，是在學(xué)生對(duì)物理的基本認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提練和升華，將物理知識(shí)內(nèi)化為物理觀念的過程。在接下來的活動(dòng)中，執(zhí)教教師通過讓學(xué)生自主選擇智能電路元件，逐步完成多個(gè)探究性任務(wù)，自行討論完成同一個(gè)任務(wù)的不同方案，分別從光控?zé)舻倪B接（元件的基本連接），設(shè)計(jì)多功能智能電路并連接（功能模塊的串并聯(lián)），設(shè)計(jì)多條件智能電路并連接（感應(yīng)開關(guān)的串并聯(lián)），使學(xué)生對(duì)串并聯(lián)電路和串并聯(lián)關(guān)系有了全面的認(rèn)識(shí)和深刻的理解，促進(jìn)了物理觀念的形成。

二、強(qiáng)化物理意識(shí)，促進(jìn)科學(xué)思維

（一）強(qiáng)化物理視角，完善模型建構(gòu)

模型建構(gòu)是一種重要的科學(xué)思維，它既是一種思維過程，也是一種思維方法，其實(shí)質(zhì)就是將隱藏在復(fù)雜物理情境中的研究對(duì)象或過程進(jìn)行簡(jiǎn)化、抽象類比、提練，從而揭示客觀事物的本質(zhì)與規(guī)律。而在初中階段，學(xué)生剛剛學(xué)習(xí)物理，他們形成物理學(xué)科科學(xué)思維的一個(gè)關(guān)鍵問題是能否能夠從物理視角出發(fā)，應(yīng)用物理知識(shí)解析已認(rèn)知和未認(rèn)知的事物。很多學(xué)生都存在一個(gè)適應(yīng)期，就是雖然學(xué)習(xí)了相關(guān)的物理知識(shí)，但遇到一些問題時(shí)，仍習(xí)慣于使用“前概念”來思考。因此，強(qiáng)調(diào)在教師引領(lǐng)下從物理視角思考問題，并建構(gòu)模型的過程就至關(guān)重要。在學(xué)生能夠從物理視角建立一個(gè)物理模型的同時(shí)，也就解決了一個(gè)對(duì)應(yīng)的“前概念”的影響。而物理模型的建構(gòu)，不能只依靠教師的“教”，還必須要通過學(xué)生的“用”。模型不僅是用來解決一個(gè)問題的，也是可以解析一類事物的。所以，物理學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)是師生完善模型建構(gòu)的過程，教師要提出實(shí)際問題并強(qiáng)調(diào)物理視角，學(xué)生則需將“教”的模型“用”在實(shí)踐中，形成自己思維中的模型。

（二）兼容思維方式，培養(yǎng)思維能力

科學(xué)思維作為物理核心素養(yǎng)之一，是基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對(duì)不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑、檢驗(yàn)和修正，進(jìn)而提出創(chuàng)造性見解的能力與品格。在培養(yǎng)思維能力的過程中，不能泛泛為之，教師需要辨析不同的思維方式，并將其兼容到一個(gè)教學(xué)活動(dòng)之中。例如，記憶、理解、應(yīng)用等低階思維和分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)新等高階思維。在本次學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)中，教師設(shè)計(jì)了由淺入深的5個(gè)思維階段。

活動(dòng)一：觀察演示，描述現(xiàn)象。學(xué)生需要聯(lián)系已學(xué)物理知識(shí)進(jìn)行類比，認(rèn)識(shí)智能電路及元件。這一環(huán)節(jié)既要記憶已學(xué)知識(shí)，又要利用其分析新認(rèn)識(shí)。

活動(dòng)二：連接光控?zé)綦娐?。學(xué)生需要加深對(duì)新舊知識(shí)的理解，并完成對(duì)新知識(shí)的簡(jiǎn)單應(yīng)用。

活動(dòng)三：根據(jù)要求功能連接電路。教師給出3個(gè)任務(wù)，學(xué)生需要將聲音感應(yīng)開關(guān)、人體感應(yīng)開關(guān)、蜂鳴器、錄放音模塊等元件按指定要求連接。這使學(xué)生的認(rèn)識(shí)更全面的同時(shí)，思維的層級(jí)也在提升。他們對(duì)元件選擇和識(shí)別、交叉的思維、模型理解的進(jìn)一步深化，將記憶、理解、應(yīng)用和分析提升到一定高度。（如圖3）

圖3

活動(dòng)四：根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)并連接電路。教師布置生活中的真實(shí)問題，安排倉(cāng)“庫(kù)防盜”和“自動(dòng)開門迎賓”兩項(xiàng)自選任務(wù)，并要求學(xué)生展示介紹自己設(shè)計(jì)的思路并點(diǎn)評(píng)其他組的設(shè)計(jì)。這樣，將原有思維進(jìn)一步綜合化后，又關(guān)注了對(duì)評(píng)價(jià)思維的培養(yǎng)，并開始向創(chuàng)新思維引導(dǎo)。（如圖4）

圖4

活動(dòng)五：挑戰(zhàn)復(fù)雜智能電路。此環(huán)節(jié)則完全開放，學(xué)生可以利用現(xiàn)有的器材，自主設(shè)計(jì)一個(gè)生活可能需要的應(yīng)用，并取名字寫在白紙上后粘貼到黑板上展示，最終將課堂引向創(chuàng)新思維互動(dòng)的高潮。

三、注重實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，激發(fā)科學(xué)探究

（一）挖掘?qū)嶒?yàn)資源

初中物理是一門注重實(shí)驗(yàn)的自然科學(xué)基礎(chǔ)課程，實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的重要組成部分，也是科學(xué)探究的重要方式之一。我們通過各種途徑開發(fā)實(shí)驗(yàn)課程資源，本次學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)課是跳出常規(guī)實(shí)驗(yàn)器材之外，通過對(duì)STEM課程的學(xué)習(xí)和研究，自主設(shè)計(jì)并采購(gòu)器材，結(jié)合物理教學(xué)開發(fā)出的以實(shí)驗(yàn)為主體的學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)。如感光模塊、聲控模塊、人體紅外線感應(yīng)模塊，蜂鳴器、語音模塊等真實(shí)存在于生活應(yīng)用中的電子元件。（如圖2）還結(jié)合生活實(shí)踐，將這些實(shí)際復(fù)雜的應(yīng)用，簡(jiǎn)化并分化成不同層次問題和任務(wù)，這樣不僅拉近了物理學(xué)科與生活的距離，而且還有利于增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。

（二）激發(fā)探究興趣

本節(jié)課，執(zhí)教教師非常注重物理學(xué)科與生產(chǎn)、生活的聯(lián)系，為學(xué)生自主探究他們感興趣的現(xiàn)實(shí)問題提供了時(shí)間和空間，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)和方法解決生活實(shí)際問題，以自主、小組合作探究的方式開展研究活動(dòng)，學(xué)生在真實(shí)情境中的自主探究，充分體現(xiàn)了學(xué)生的探究能力和科學(xué)素養(yǎng)?；谶@個(gè)實(shí)踐活動(dòng)內(nèi)容，該教師無法在探究活動(dòng)中讓各個(gè)要素都面面俱到，在前兩個(gè)活動(dòng)中，她在提出問題、猜想與假設(shè)這兩個(gè)要素上有所關(guān)注；在后三個(gè)活動(dòng)中，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)兩個(gè)要素上投入了足夠的時(shí)間；尤其是在后兩項(xiàng)活動(dòng)中，她關(guān)注了對(duì)評(píng)估和交流討論兩個(gè)要素的培養(yǎng)，解決了常規(guī)教學(xué)中在兩個(gè)要素培養(yǎng)上的相對(duì)薄弱的問題。這不僅有利于在有限的課堂時(shí)間內(nèi)完成科學(xué)探究任務(wù)，而且學(xué)生能對(duì)自己的探究過程進(jìn)行積極的展示和深入的反思，也有利于提高學(xué)生的科學(xué)探究興趣。

四、培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度，形成社會(huì)責(zé)任

（一）科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的特征

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是指讓學(xué)生了解科學(xué)的本質(zhì)，具有科學(xué)的探索精神和實(shí)驗(yàn)精神，擁有社會(huì)責(zé)任感，其內(nèi)容主要包括科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、社會(huì)責(zé)任等要素。當(dāng)學(xué)科知識(shí)與實(shí)踐活動(dòng)融為一體時(shí)，能促使學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度、質(zhì)疑的精神、思考的習(xí)慣，進(jìn)而就能逐漸形成學(xué)科核心素養(yǎng)。

（二）科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的形成

在本次學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)中，執(zhí)教教師在多處體現(xiàn)了對(duì)學(xué)生科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、社會(huì)責(zé)任等要素的培育，真正實(shí)現(xiàn)了能力的遷移。例如，課前向?qū)W生展示視頻資料，介紹家庭智能電路的應(yīng)用前景，認(rèn)識(shí)物理學(xué)習(xí)的實(shí)際意義；實(shí)驗(yàn)中，不干預(yù)學(xué)生出現(xiàn)部分錯(cuò)誤，在活動(dòng)總結(jié)時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生反思分享經(jīng)驗(yàn)，并重新實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)成功；交流展示中，積極引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生提出質(zhì)疑和改進(jìn)方案；利用生產(chǎn)生活的真實(shí)問題設(shè)問，讓學(xué)生的設(shè)計(jì)可以發(fā)揮實(shí)際的效用；鼓勵(lì)學(xué)生自由創(chuàng)設(shè)，思考新應(yīng)用，并鼓勵(lì)學(xué)生為自己的設(shè)計(jì)命名，增強(qiáng)創(chuàng)新的自信感。這些活動(dòng)都能激發(fā)學(xué)生解決社會(huì)問題的責(zé)任感和改變世界的使命感，學(xué)有所用、學(xué)以致用，真正彰顯了物理學(xué)科的育人價(jià)值。

本次學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)中，學(xué)生經(jīng)歷了“學(xué)習(xí)理解—實(shí)踐應(yīng)用—?jiǎng)?chuàng)造遷移”的全過程，發(fā)展了綜合運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力、交流與合作能力、實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神，形成了應(yīng)對(duì)未來生活的必備品格和關(guān)鍵能力。