初中物理與小學(xué)科學(xué)有效銜接的探討

蔣園園

(江蘇省太倉(cāng)市明德初級(jí)中學(xué),江蘇 蘇州 215431)

1 引言

物理學(xué)科核心素養(yǎng)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，物理教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng),特別是在促進(jìn)學(xué)生的理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究方面,在為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)、為人類科學(xué)事業(yè)的傳承與社會(huì)的發(fā)展做貢獻(xiàn)方面具有不可替代的作用。[1]有效銜接初中物理與小學(xué)科學(xué),充分發(fā)揮物理教學(xué)的作用,更好地培育學(xué)生的核心素養(yǎng),是值得我們深入研究的課題。

2 初中物理與小學(xué)科學(xué)有效銜接的必要性

美國(guó)《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》是新一輪科學(xué)教育改革的重要文件，[2]它明確提出：科學(xué)概念需要從幼兒園到12年級(jí)連貫地建構(gòu)。[3]表1為教科版小學(xué)科學(xué)與蘇科版初中物理的相關(guān)聯(lián)的章節(jié)名稱,從中不難發(fā)現(xiàn)初中物理與小學(xué)科學(xué)是前后延續(xù)、高度相關(guān)的，初中物理中的聲、光、熱、電、磁、力、能量等知識(shí)在小學(xué)科學(xué)中都已初步涉及。

表1

初中物理教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)要研究初中物理教材和小學(xué)科學(xué)教材,整合學(xué)生的新舊知識(shí),幫助學(xué)生更好地構(gòu)建科學(xué)知識(shí)體系,實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)進(jìn)階發(fā)展。同時(shí),學(xué)生在小學(xué)科學(xué)中學(xué)到的知識(shí)也會(huì)成為學(xué)習(xí)初中物理時(shí)的前概念，物理教師在備課時(shí)要充分關(guān)注學(xué)生的前概念,在教學(xué)中采用有針對(duì)性的教學(xué)方法,同化或順應(yīng)前概念,實(shí)現(xiàn)高效教學(xué)。小學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)中已經(jīng)在嘗試運(yùn)用科學(xué)方法探索問(wèn)題,只是受其身心發(fā)展特點(diǎn)所限,基本都是定性探究,科學(xué)探究方法也未提煉出來(lái)。進(jìn)入初中后,應(yīng)進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生歸納并靈活運(yùn)用各種探究方法,從定性探究走向定量探究,從形象思維走向抽象思維,持續(xù)推動(dòng)學(xué)生科學(xué)思維能力的發(fā)展,培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

3 初中物理與小學(xué)科學(xué)銜接教學(xué)的現(xiàn)狀

目前初中物理與小學(xué)科學(xué)的銜接教學(xué)受到了很多教師的關(guān)注,也在實(shí)踐中進(jìn)行了一定的探索,但仍存在諸多問(wèn)題。

(1) 在教學(xué)內(nèi)容上，一方面小學(xué)科學(xué)中一些概念的定義與初中物理存在差異，列舉部分差異如表2所示。另一方面,小學(xué)科學(xué)對(duì)現(xiàn)象的探究不深刻,學(xué)生還會(huì)受生活經(jīng)驗(yàn)的影響,對(duì)科學(xué)概念的理解存在偏差。而在初中物理教學(xué)中,有教師對(duì)學(xué)生前概念的關(guān)注度不夠,對(duì)學(xué)生出現(xiàn)概念理解錯(cuò)誤的情況未深入思考原因,影響了教學(xué)效果。

表2

(2) 在學(xué)習(xí)難度上，小學(xué)科學(xué)通常以生活現(xiàn)象為研究對(duì)象,探究難度小、要求低、側(cè)重趣味性,語(yǔ)言表述比較直白、生活化,不要求用規(guī)范的科學(xué)術(shù)語(yǔ)來(lái)表述。對(duì)比之下,初中物理的知識(shí)容量和難度都有明顯增加,且表述更嚴(yán)謹(jǐn)。在初中物理學(xué)習(xí)中需要學(xué)生靈活運(yùn)用科學(xué)方法，自主探究,對(duì)學(xué)生思維能力的要求大大提高,容易導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)初中物理時(shí)產(chǎn)生畏難情緒,影響學(xué)習(xí)興趣。

4 基于核心素養(yǎng)的有效銜接教學(xué)策略

為了促進(jìn)初中物理與小學(xué)科學(xué)的有效銜接,達(dá)成物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo),筆者結(jié)合自身初中物理教學(xué)經(jīng)驗(yàn),在實(shí)踐中總結(jié)出以下教學(xué)策略。

(1) 創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境,激發(fā)學(xué)生興趣

有研究表明,學(xué)生在學(xué)習(xí)物理時(shí)產(chǎn)生學(xué)習(xí)困難的主要因素有學(xué)習(xí)興趣的缺失和科學(xué)素養(yǎng)的匱乏。[4]利用生活中的真實(shí)現(xiàn)象, 創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，提出問(wèn)題,能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生探究所得的物理結(jié)論最終也能解決問(wèn)題，這樣可以拓展學(xué)生的科學(xué)知識(shí)體系,體現(xiàn)了“從生活走向物理,從物理走向社會(huì)”的課程理念。

案例1：“物體的浮與沉”的問(wèn)題情境

觀察生活現(xiàn)象:鐵塊放入水中會(huì)下沉,用鋼鐵制成的輪船能漂浮在水面上,同樣用鋼鐵制成的潛水艇在水中既能下潛又能上浮。

提出真實(shí)問(wèn)題:為什么同樣都用到了鐵,放入水中后的浮沉現(xiàn)象卻不同?物體的浮與沉由什么決定?

學(xué)生通過(guò)一系列探究,得出物體的浮與沉由物體所受的重力和浮力共同決定,并總結(jié)出物體的浮沉條件,運(yùn)用此結(jié)論解釋生活現(xiàn)象。

設(shè)計(jì)意圖：從生活中常見的浮沉現(xiàn)象入手,創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問(wèn)題情境,引發(fā)學(xué)生思考。探究的問(wèn)題來(lái)源于生活,使得學(xué)生的探究具有目標(biāo)性,激發(fā)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的熱情。

(2) 注重實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，鍛煉科學(xué)思維

從小學(xué)科學(xué)過(guò)渡到初中物理,課堂容量在增大,對(duì)學(xué)生的思維要求高,因此要重視學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)。而實(shí)驗(yàn)過(guò)程就是鍛煉科學(xué)思維的重要途徑之一，教師在教學(xué)中要重視科學(xué)探究的過(guò)程設(shè)計(jì),有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。

案例2：“二力平衡實(shí)驗(yàn)”研究對(duì)象的選擇

如圖1所示,以木塊為研究對(duì)象設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

圖1

師:如果左端放1個(gè)鉤碼,右端放幾個(gè)鉤碼可以使木塊平衡?

生:1個(gè)。

教師演示,學(xué)生發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象與猜想一致。

師:如果左端放2個(gè),右端放1個(gè),木塊仍能靜止嗎?如果會(huì)運(yùn)動(dòng),往哪邊運(yùn)動(dòng)?

生:向左運(yùn)動(dòng)

教師演示,發(fā)現(xiàn)木塊仍保持靜止,現(xiàn)象與猜想不符,引發(fā)思維沖突,引導(dǎo)學(xué)生分析木塊的受力,發(fā)現(xiàn)木塊在水平方向上除了受左、右兩側(cè)繩的拉力作用外,還受摩擦力作用。

師:如何減小摩擦力的影響?

學(xué)生思考,重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，給木塊裝上輪子,變滑動(dòng)為滾動(dòng)減小摩擦力(圖2)。

圖2

教師演示,在左、右兩側(cè)放上數(shù)量不等的鉤碼,發(fā)現(xiàn)木塊仍靜止,說(shuō)明摩擦力仍對(duì)實(shí)驗(yàn)有影響。

生：將木塊懸空,與桌面脫離接觸(圖3)。

圖3

教師演示,學(xué)生發(fā)現(xiàn)了新的問(wèn)題:木塊受重力作用下墜,使得左右兩側(cè)拉力不在同一直線上。

師:如何減小物體所受重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響?

學(xué)生思考后提出:要減小木塊所受的質(zhì)量,使它所受重力遠(yuǎn)小于左右兩側(cè)的鉤碼所受重力。由此進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)驗(yàn),用輕質(zhì)小卡片替代木塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(圖4)。

圖4

設(shè)計(jì)意圖：物理教材中直接以小卡片作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,不利于學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)。我們從學(xué)生最容易想到的木塊入手,利用學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)激發(fā)認(rèn)知沖突,由淺入深解決問(wèn)題,優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程能有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力,養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

(3) 合理利用前概念,引發(fā)認(rèn)知沖突

正確的前概念有助于學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí),理解科學(xué)概念;錯(cuò)誤的前概念會(huì)阻礙物理學(xué)習(xí),不利于科學(xué)概念的構(gòu)建。初中物理教師要了解小學(xué)科學(xué)課程內(nèi)容,做好學(xué)情分析,明了學(xué)生的前概念。教師可以利用實(shí)驗(yàn)、生活素材等課程資源,暴露學(xué)生的錯(cuò)誤前概念,引發(fā)認(rèn)知沖突,建構(gòu)科學(xué)概念。

案例3：體驗(yàn)大氣壓的存在

實(shí)驗(yàn)教具制作：取一只礦泉水瓶，用剪刀截去底部，在瓶蓋上戳一個(gè)洞。

師:在瓶中裝滿水,將紙片緊密覆蓋在瓶子底部,倒置瓶子,紙片會(huì)掉下來(lái)嗎?

生:在重力的作用下,水會(huì)流出來(lái),紙片也會(huì)掉下來(lái)。

教師用手指堵住瓶蓋上的洞,在瓶里裝滿水，蓋上紙片后倒置，觀察現(xiàn)象:水未流出來(lái),紙片也沒有掉下來(lái)(圖5)。

圖5

圖6

師:為什么紙片沒有掉下?

生:水和紙片之間有吸引力。

此時(shí)，教師再松開堵在小洞處的手指,學(xué)生發(fā)現(xiàn):紙片掉下來(lái)，水流出來(lái)(圖6)。

學(xué)生得出結(jié)論:是大氣壓托起了紙片。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生憑借經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為水因受到重力作用,倒置后會(huì)流出，這是錯(cuò)誤的前概念。 教師堵住瓶蓋上的洞時(shí)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)不符,產(chǎn)生認(rèn)知沖突,引發(fā)學(xué)生去猜想導(dǎo)致紙片和水不掉下去的原因，而認(rèn)為水和紙片之間有吸引力也是典型的錯(cuò)誤前概念。 教師松開手指, 再次實(shí)驗(yàn),引發(fā)新的認(rèn)知沖突,推動(dòng)學(xué)生進(jìn)一步思考,促使他們的錯(cuò)誤前概念轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)概念。

5 結(jié)語(yǔ)

初中物理在知識(shí)的廣度和深度上都比小學(xué)科學(xué)有所提高,兩者是連續(xù)統(tǒng)一、螺旋上升的課程體系。做好初中物理和小學(xué)科學(xué)的有效銜接,能充分運(yùn)用學(xué)生在小學(xué)階段積累的科學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備,提高教學(xué)效率,更好地培育學(xué)生的核心素養(yǎng)。廣大初中物理教師應(yīng)重視將小學(xué)科學(xué)和初中物理緊密相聯(lián),在實(shí)踐中不斷探索,提升初中物理教學(xué)效率。