基于學(xué)科核心素養(yǎng)的學(xué)習(xí)活動設(shè)計

摘 要：物理學(xué)科核心素養(yǎng)在課堂的有效落地是一線物理教育工作者關(guān)注的熱點.本文以“初識家用電器和電路”為例，基于課程標(biāo)準(zhǔn)要求，通過解析教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容等對應(yīng)的學(xué)科核心素養(yǎng)要素，并轉(zhuǎn)化為具體的素養(yǎng)要點，圍繞素養(yǎng)要點設(shè)計知識、技能與素養(yǎng)一體化的學(xué)習(xí)活動，落實基于學(xué)科核心素養(yǎng)的物理教育教學(xué)活動，培育學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng).

關(guān)鍵詞：物理教學(xué);物理學(xué)科核心素養(yǎng);初識家用電器和電路;學(xué)習(xí)活動設(shè)計

中圖分類號：G633.7???? 文獻標(biāo)識碼：B???? 文章編號：1008-4134（2021）14-0040-03

作者簡介：吳繼閣（1967-），男，江蘇徐州人，本科，中小學(xué)正高級教師，研究方向：物理教學(xué)教法.

1 問題的提出

2018年1月，國家教育部發(fā)布《普通高中各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》，明確各學(xué)科核心素養(yǎng)，并對各學(xué)科核心素養(yǎng)的落實、考試評價等方面提出意見.學(xué)科教材編寫專家、教科研人員、一線教師也跟進開展學(xué)科核心素養(yǎng)在課堂教學(xué)中落地的探索與實踐，取得不少理論和實踐成果.相比來說，學(xué)科核心素養(yǎng)的理論成果較為豐富，但具有顯見指導(dǎo)作用的實踐操作層面的成果略顯不足，學(xué)科核心素養(yǎng)理論向課堂實踐轉(zhuǎn)化工作任重道遠.究其原因，除了理論成果到課堂落地有一定距離外，更重要的是一線教育工作者更多習(xí)慣性地重視基礎(chǔ)知識與基本技能的教學(xué)，而沒有從操作層面去設(shè)計與實施素養(yǎng)立意的課堂教學(xué).

學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力.物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個方面.物理學(xué)科核心素養(yǎng)在課堂教學(xué)落地的有效路徑是教師立足于學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)要求，從核心素養(yǎng)視域下解讀教材，確立教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)評價等的素養(yǎng)要點，基于素養(yǎng)立意設(shè)計課堂學(xué)習(xí)活動，在學(xué)習(xí)活動中落實核心素養(yǎng)教學(xué).

下面筆者以蘇科版“初識家用電器和電路”為例，具體闡釋基于學(xué)科核心素養(yǎng)落地的課堂學(xué)習(xí)活動設(shè)計策略與實施路徑.

2 基于課程標(biāo)準(zhǔn)的核心素養(yǎng)要素解析

物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培育是一個長期的系統(tǒng)工程.這不僅體現(xiàn)在“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個維度的系統(tǒng)性，還包括不同學(xué)習(xí)階段的系統(tǒng)性.“如果認(rèn)為物理核心素養(yǎng)的提升是終身的，那么在中學(xué)階段對物理核心素養(yǎng)就不能理想化地定位于多維，就需要體現(xiàn)出發(fā)展的層次性和階段性.”不同學(xué)段、不同年級對物理核心素養(yǎng)的發(fā)展要求不同.物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培育從不同學(xué)段所表現(xiàn)出的特征就是循序漸進、螺旋式上升.

在蘇科版九年級上冊“初識家用電器和電路”教學(xué)設(shè)計中，筆者遵從循序漸進的原則，進行學(xué)科核心素養(yǎng)培育的漸進式設(shè)計.基于學(xué)科核心素養(yǎng)設(shè)計教學(xué)的關(guān)鍵是立足課程標(biāo)準(zhǔn)要求，挖掘?qū)W科知識技能形成過程中相伴而生的核心素養(yǎng)，針對學(xué)習(xí)目標(biāo)、活動內(nèi)容逐一進行核心素養(yǎng)培養(yǎng)因素剖析，在剖析核心素養(yǎng)要素的基礎(chǔ)上針對性地設(shè)計課堂學(xué)習(xí)活動，在課堂中有效培育學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng).

首先，將課程標(biāo)準(zhǔn)要求轉(zhuǎn)化為知識、技能、素養(yǎng)相融共生的教學(xué)目標(biāo).《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》對這部分內(nèi)容的要求：從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識電源和用電器的作用;會畫簡單的電路圖.本節(jié)課初學(xué)電路圖，“會畫簡單的電路圖”對學(xué)生來說只是“啟蒙”教學(xué)，課標(biāo)要求“會畫簡單的電路圖”需要持續(xù)深入學(xué)習(xí)才能達成.筆者基于課程標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合教材內(nèi)容，設(shè)定本節(jié)知識、能力、素養(yǎng)一體化目標(biāo)：（1）能列舉事例歸類分析概括電源和用電器工作時能量的轉(zhuǎn)化形式;（2）通過探究手電筒電路和連接簡單電路活動歸納電路的基本組成及其作用，知道電路連接要求并規(guī)范連接電路，初步具備分析排除電路故障的意識，知道電路的通路、斷路和短路狀態(tài);（3）能根據(jù)要求用常用電器元件符號規(guī)范畫出簡單的電路圖.

其次，對應(yīng)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容進行核心素養(yǎng)要素剖析，見表1.

上述關(guān)于學(xué)科核心素養(yǎng)要點剖析是設(shè)計與實施核心素養(yǎng)教學(xué)的基礎(chǔ)，也是設(shè)計與實施核心素養(yǎng)教學(xué)的關(guān)鍵所在.教師在設(shè)計學(xué)習(xí)活動時，要將剖析出的核心素養(yǎng)要點逐一對應(yīng)、有機融入到知識、能力、素養(yǎng)一體化的教學(xué)過程中.

3 基于學(xué)科核心素養(yǎng)的學(xué)習(xí)活動設(shè)計

深刻把握內(nèi)容版塊之間的邏輯聯(lián)系，是教師進行教學(xué)整體設(shè)計的基礎(chǔ).電源和用電器是電路的重要組成部分，是能量獲得與轉(zhuǎn)化的源頭和“根據(jù)地”.由于手電筒是學(xué)生常接觸、較熟悉的物件，其電路是最基本的電路，因此進行手電筒電路探究，是簡單電路學(xué)習(xí)的基礎(chǔ).怎樣讓一個燈泡亮起來是在學(xué)生探究手電筒電路的基礎(chǔ)上，進行實際電路向理想化模型電路的過渡，是基本電路組成和電路本質(zhì)的最基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)活動.最后，學(xué)生在建構(gòu)基本電路模型的基礎(chǔ)上，進一步用電路元件符號形象直觀表達一個電路，實現(xiàn)電路學(xué)習(xí)的升華.

依據(jù)教材內(nèi)容邏輯聯(lián)系，按照目標(biāo)、內(nèi)容與活動的對應(yīng)關(guān)系整體設(shè)計基于核心素養(yǎng)的學(xué)習(xí)活動.

學(xué)習(xí)活動1 在“初識電源和用電器”活動中培養(yǎng)學(xué)生歸納概括和推理能力

為了克服學(xué)生思維的碎片化，筆者在教學(xué)中對“認(rèn)識電源、用電器的特征”學(xué)習(xí)活動運用整體思維進行一體化設(shè)計.讓學(xué)生列舉身邊的用電器，用一定標(biāo)準(zhǔn)對這些用電器進行歸類分析，歸納概括出每一類用電器工作時的能量轉(zhuǎn)化情況，進一步概括出用電器工作時能的轉(zhuǎn)化.

引導(dǎo)學(xué)生在深度學(xué)習(xí)中釋疑解惑，實現(xiàn)認(rèn)知上的升華：

（1）電冰箱工作時電能的轉(zhuǎn)化形式.很多學(xué)生會錯誤認(rèn)為電冰箱工作時是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.究其錯誤根源在于學(xué)生沒有細致分析電冰箱的工作過程，而僅從最終的表象上想當(dāng)然地得出電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的判斷.因此，教師在教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生進行科學(xué)思維：是什么原因、經(jīng)過什么變化使冰箱內(nèi)物體內(nèi)能發(fā)生變化？使學(xué)生明確電冰箱工作時是把電能轉(zhuǎn)化為機械能，進一步實現(xiàn)內(nèi)能的轉(zhuǎn)移.

（2）引導(dǎo)學(xué)生通過科學(xué)思維來判斷電動車行駛時和電動車電瓶充電時，電瓶是用電器還是電源？

（3）引導(dǎo)學(xué)生思考領(lǐng)悟每一類用電器用途與其電能的轉(zhuǎn)化的對應(yīng)關(guān)系，以及用電器的功能特點與所用電源類型的聯(lián)系，思考領(lǐng)悟電源與用電器工作時能的轉(zhuǎn)化的相互聯(lián)系.

學(xué)習(xí)活動2 在“手電筒的結(jié)構(gòu)和電路”的科學(xué)探究活動中培養(yǎng)學(xué)生觀察品質(zhì)

觀察是探究學(xué)習(xí)物理知識的重要方法，優(yōu)秀的觀察習(xí)慣、專注細致的觀察品質(zhì)、精準(zhǔn)捕捉和描述觀察信息的能力是非常重要的物理學(xué)科核心素養(yǎng).物理核心素養(yǎng)的培育要從最基礎(chǔ)而又非常重要的觀察素養(yǎng)入手.如圖1 所示，探究手電筒的結(jié)構(gòu)和電路時的觀察要點如下：

（1）通過操作手電筒的開關(guān)，觀察開關(guān)如何接通電路？

（2）打開后蓋，觀察電池怎樣安放？觀察后蓋和電池怎樣連接？

（3）擰開前蓋，觀察燈泡怎樣安裝？觀察燈泡的結(jié)構(gòu)？觀察燈泡與手電筒筒壁以及電池怎樣連接？觀察判斷電流流經(jīng)燈泡的路徑？

（4）將手電筒部件全部拆開，再完整安裝，觀察手電筒整體結(jié)構(gòu)，燈泡發(fā)光時電流的路徑？

在觀察手電筒的基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生開展承上啟下的學(xué)習(xí)活動：用最少的器材讓小燈泡發(fā)光.學(xué)生用一根導(dǎo)線將燈泡連接到電池上，燈泡可以發(fā)光.此活動從內(nèi)容到邏輯上的銜接都起到承上啟下的作用，即從生活實際的手電筒電路向?qū)嶒炇以硇噪娐愤^渡.從思維上，具有培養(yǎng)學(xué)生抽象思維建模的作用.可以將圖2所示的電路作為圖1手電筒電路抽象建立的“模型”.

教師進一步引發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維：如果此時將電池兩極對調(diào)，燈泡是否還能發(fā)光？是否還有其它接法可以讓燈泡發(fā)光？如圖3所示使燈泡發(fā)光的不同接法.

學(xué)習(xí)活動3 在“怎樣讓一個燈泡亮起來”科學(xué)探究活動中培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范操作素養(yǎng)和實踐創(chuàng)新能力

學(xué)生第一次分組連接電路，有關(guān)電路連接的素養(yǎng)要在第一次實驗時進行培養(yǎng).注意培養(yǎng)學(xué)生電路連接基本規(guī)范的認(rèn)知，并做到知行合一.

連接電路前突出細節(jié)與認(rèn)知：（1）觀察電池盒的結(jié)構(gòu)、電池的連接方式及電池盒外部的接線方式，觀察燈泡的結(jié)構(gòu)與導(dǎo)線的連接方式，觀察燈座的結(jié)構(gòu)（注意燈泡背面的連接）及其與燈泡、導(dǎo)線的連接方式，觀察開關(guān)的結(jié)構(gòu)、閘刀的連接方法，觀察導(dǎo)線兩端的結(jié)構(gòu)及其與接線柱的連接方式;（2）指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本上的“信息快遞”，明確連接電路時的注意事項，做到“知其然，亦知其所以然”.

連接電路時做到規(guī)范上的知行合一：（1）小組成員落實每個人的任務(wù)，分工協(xié)作.（2）先根據(jù)要求對電路進行整體布局，將元件進行科學(xué)合理的定位和排序，再考慮連接電路的線路和順序（一般從正極出發(fā)，將元件逐一連接到負(fù)極），思考連接時要注意哪些？ 并檢查開關(guān)是否已斷開？（3）連接好后檢查電路，檢查電路無誤后方可閉合開關(guān)，觀察燈泡是否發(fā)光？（4）如電路出現(xiàn)故障，嘗試排除電路故障.

實驗完成后總結(jié)整理：（1）明確通路、斷路、短路的概念及短路危害.（2）總結(jié)讓一個燈泡亮起來的方法及連接電路的注意事項.（3）教師在黑板上呈現(xiàn)按正確方法連接的電路，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈不亮.引導(dǎo)學(xué)生分析電路故障的可能原因和排除電路故障的思路方法.師生探討形成的檢查排除斷路故障的一般思路方法：旋緊各接線柱，是否排除故障？按壓開關(guān)接線柱，旋緊接線柱螺旋，是否排除故障？按壓小燈泡，看接觸是否良好，是否排除故障？嘗試更換燈泡，是否排除故障？檢查電池盒與電池是否接觸良好？更換新電池是否排除故障？檢查導(dǎo)線是否有問題，更換導(dǎo)線是否排除故障？進而教師在上述活動的基礎(chǔ)上，建構(gòu)“斷路模型”：電路中某一處斷開，即可形成斷路，而不單純是開關(guān)斷開才能形成斷路.建立“斷路模型”，即可運用“斷路模型”分析解決電路中的實際斷路問題.（4）拆解電路，將元件整理歸位.

課后探究與實踐：從實驗室的“模型”元件到生活中的實際元件，提高學(xué)生認(rèn)知和解決實際問題的能力.如圖4所示，探究家用開關(guān)的結(jié)構(gòu)及其與導(dǎo)線的連接方式;如圖5所示，認(rèn)識家用導(dǎo)線內(nèi)芯的特點，思考導(dǎo)線與接線柱的接法及導(dǎo)線交叉的連接方法.

學(xué)習(xí)活動4 在“畫電路圖”學(xué)習(xí)活動中培養(yǎng)學(xué)生初步的模型建構(gòu)和規(guī)范畫圖素養(yǎng)

元件符號是對實物元件抽象概括而成的“符號模型”，電路圖是對實物電路抽象形成的“模型”，元件符號和電路圖的學(xué)習(xí)是學(xué)生對實物認(rèn)知基礎(chǔ)上的科學(xué)思維的訓(xùn)練和升華.

培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)畫圖的素養(yǎng).用工具規(guī)范畫圖，注意每個符號的規(guī)范性，追求畫圖美觀，一般的電路圖畫成長方形，注意四條邊的比例協(xié)調(diào)和每個元件的布局;畫電路圖時，要與畫圖要求及實物電路對照，注意電路結(jié)構(gòu)和元件的位置、順次，注意細節(jié)“開關(guān)的狀態(tài)”，注意區(qū)分電路元件符號與元件實物圖以及電路圖與電路實物圖之間的區(qū)別.

教師要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識實物與模型的聯(lián)系.在畫實驗電路圖的基礎(chǔ)上，指導(dǎo)學(xué)生嘗試畫出家里臺燈工作時的電路.通過畫電路圖，讓學(xué)生認(rèn)識理想化模型與實物之間的關(guān)系，既能從實際中抽象為理想化模型，識別出模型和原理，又能從理想化模型應(yīng)用到生活實際認(rèn)識和解決實際問題，加強理論與實際的聯(lián)系.

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（收稿日期：2021-04-06）