初中物理實(shí)踐活動中培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的途徑

王曉明

最近兩年，筆者有幸觀摩了一系列圍繞物理學(xué)科實(shí)踐活動而開展的課堂教學(xué)，感觸頗深。這些學(xué)科實(shí)踐活動緊密結(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”?，F(xiàn)以“家庭智能電路的連接”實(shí)踐活動為例，探究在物理學(xué)科實(shí)踐活動中培育學(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)計實(shí)踐活動

物理學(xué)科實(shí)踐活動以物理學(xué)科為知識背景，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)踐活動時，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)計內(nèi)容目標(biāo)是：了解常用傳感器在電路中的簡單的智能控制功能;能連接簡單智能電路，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)踐活動課中，這些物理知識既是實(shí)施學(xué)科實(shí)踐活動的支撐，同時也通過實(shí)踐活動應(yīng)用和內(nèi)化知識，促進(jìn)學(xué)生形成物理觀念。

（二）應(yīng)用物理知識，形成物理觀念

“家庭智能電路的連接”是在人教版九年級物理教材電學(xué)學(xué)習(xí)中安排的第一次綜合實(shí)踐活動，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，這個階段的學(xué)生對基本電路構(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)電路相對比，進(jìn)而通過應(yīng)用已學(xué)的物理知識來了解智能電路各個元件的功能和智能電路基本連接方法。（如圖1、圖2）

在這個過程中，學(xué)生使用已有的知識來構(gòu)建對一個新事物的認(rèn)知，是在學(xué)生對物理的基本認(rèn)識基礎(chǔ)上，物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提練和升華，將物理知識內(nèi)化為物理觀念的過程。在接下來的活動中，執(zhí)教教師通過讓學(xué)生自主選擇智能電路元件，逐步完成多個探究性任務(wù)，自行討論完成同一個任務(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)計多功能智能電路并連接（功能模塊的串并聯(lián)），設(shè)計多條件智能電路并連接（感應(yīng)開關(guān)的串并聯(lián)），使學(xué)生對串并聯(lián)電路和串并聯(lián)關(guān)系有了全面的認(rèn)識和深刻的理解，促進(jìn)了物理觀念的形成。

二、強(qiáng)化物理意識，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象或過程進(jìn)行簡化、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)用物理知識解析已認(rèn)知和未認(rèn)知的事物。很多學(xué)生都存在一個適應(yīng)期，就是雖然學(xué)習(xí)了相關(guān)的物理知識，但遇到一些問題時，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物理模型的同時，也就解決了一個對應(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，并將其兼容到一個教學(xué)活動之中。例如，記憶、理解、應(yīng)用等低階思維和分析、評價、創(chuàng)新等高階思維。在本次學(xué)科實(shí)踐活動中，教師設(shè)計了由淺入深的5個思維階段。

活動一：觀察演示，描述現(xiàn)象。學(xué)生需要聯(lián)系已學(xué)物理知識進(jìn)行類比，認(rèn)識智能電路及元件。這一環(huán)節(jié)既要記憶已學(xué)知識，又要利用其分析新認(rèn)識。

活動二：連接光控?zé)綦娐?。學(xué)生需要加深對新舊知識的理解，并完成對新知識的簡單應(yīng)用。

活動三：根據(jù)要求功能連接電路。教師給出3個任務(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)識更全面的同時，思維的層級也在提升。他們對元件選擇和識別、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）

活動四：根據(jù)應(yīng)用場景設(shè)計并連接電路。教師布置生活中的真實(shí)問題，安排倉“庫防盜”和“自動開門迎賓”兩項自選任務(wù)，并要求學(xué)生展示介紹自己設(shè)計的思路并點(diǎn)評其他組的設(shè)計。這樣，將原有思維進(jìn)一步綜合化后，又關(guān)注了對評價思維的培養(yǎng)，并開始向創(chuàng)新思維引導(dǎo)。（如圖4）

活動五：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)計一個生活可能需要的應(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)踐活動課是跳出常規(guī)實(shí)驗(yàn)器材之外，通過對STEM課程的學(xué)習(xí)和研究，自主設(shè)計并采購器材，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。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)問題提供了時間和空間，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識和方法解決生活實(shí)際問題，以自主、小組合作探究的方式開展研究活動，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)。基于這個實(shí)踐活動內(nèi)容，該教師無法在探究活動中讓各個要素都面面俱到，在前兩個活動中，她在提出問題、猜想與假設(shè)這兩個要素上有所關(guān)注;在后三個活動中，在設(shè)計實(shí)驗(yàn)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)兩個要素上投入了足夠的時間;尤其是在后兩項活動中，她關(guān)注了對評估和交流討論兩個要素的培養(yǎng)，解決了常規(guī)教學(xué)中在兩個要素培養(yǎng)上的相對薄弱的問題。這不僅有利于在有限的課堂時間內(nèi)完成科學(xué)探究任務(wù)，而且學(xué)生能對自己的探究過程進(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、社會責(zé)任等要素。當(dāng)學(xué)科知識與實(shí)踐活動融為一體時，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)踐活動中，執(zhí)教教師在多處體現(xiàn)了對學(xué)生科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、社會責(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)部分錯誤，在活動總結(jié)時鼓勵學(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)，同時鼓勵學(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)計可以發(fā)揮實(shí)際的效用;鼓勵學(xué)生自由創(chuàng)設(shè)，思考新應(yīng)用，并鼓勵學(xué)生為自己的設(shè)計命名，增強(qiáng)創(chuàng)新的自信感。這些活動都能激發(fā)學(xué)生解決社會問題的責(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)科的育人價值。

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

（責(zé)任編輯：楊強(qiáng)）