利用課本“小資料”培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)
——以人教版初中物理教科書為例

沙 莉

(宣城市教學(xué)研究室 安徽 宣城 242000)

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》已正式頒布,明確提出初中物理課程目標(biāo)要面向全體學(xué)生,著力培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng),核心素養(yǎng)包含物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任4個(gè)方面[1-3].面對(duì)剛開始學(xué)習(xí)物理的初中學(xué)生,如何讓學(xué)生在物理知識(shí)獲得的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng),如何高質(zhì)量地全面落實(shí)這一目標(biāo)是我們每個(gè)義務(wù)教育階段教師面臨的新的挑戰(zhàn)[4].

“小資料”是人民教育出版社出版的2013年教育部審定的義務(wù)教育教科書《物理》中為學(xué)生提供一些重要物理常數(shù)的欄目.該教科書中共有“小資料”20個(gè),八年級(jí)上冊(cè)中“小資料”有14個(gè),八年級(jí)下冊(cè)中“小資料”有1個(gè),九年級(jí)中“小資料”有5個(gè).它不像其他教學(xué)內(nèi)容有非常明確的教學(xué)要求,因此一些教師在教學(xué)中,往往一帶而過(guò),忽視了“小資料”所能反映的物理學(xué)科特點(diǎn),忽視了利用“小資料”對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng).下面筆者主要通過(guò)以一些“小資料”為例進(jìn)行設(shè)計(jì),談教學(xué)中如何重視利用“小資料”培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng).

1 重視閱讀“小資料” 引導(dǎo)學(xué)生建立正確的物理觀念

對(duì)于剛學(xué)習(xí)物理的學(xué)生,教師在對(duì)“小資料”的教學(xué)中,首先要教會(huì)學(xué)生認(rèn)真閱讀“小資料”,能從“小資料”中迅速找出所包含的物理信息,并能從物理學(xué)視角對(duì)其進(jìn)行表達(dá),培養(yǎng)學(xué)生正確的物質(zhì)觀、運(yùn)動(dòng)和相互作用觀、能量觀.

1.1 養(yǎng)成閱讀并能正確表達(dá)“小資料”數(shù)據(jù)的習(xí)慣

“小資料”通常包含3個(gè)要素:研究的物理量、單位、數(shù)據(jù)(大小),是以表格或圖表方式呈現(xiàn)的,表格的上方是題目,明確表格表示的內(nèi)容,表格通常有兩行,物理量及對(duì)應(yīng)的大小.如“小資料”中“一些物體運(yùn)動(dòng)的速度”,物理量——速度,單位——m·s-1,數(shù)據(jù)——對(duì)應(yīng)物體的速度大小,可以從表中由物體查出速度大小,也可由速度大小找出對(duì)應(yīng)物體.如同步衛(wèi)星的速度大小為3 070 m/s,也可由速度達(dá)到3 000多m·s-1時(shí),對(duì)應(yīng)的是同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度.

1.2 養(yǎng)成分析“小資料”中數(shù)據(jù)的習(xí)慣 正確把握相應(yīng)單位的大小

分析“小資料”中所給的數(shù)據(jù),讓學(xué)生正確把握物理量單位大小、意義和表示方法.初學(xué)物理的學(xué)生對(duì)單位的意義感受不深,如“小資料”中“一些長(zhǎng)度和距離”教學(xué)中可以設(shè)計(jì)這樣的問(wèn)題:把太陽(yáng)的半徑7×108m換算成μm和km,通過(guò)換算發(fā)現(xiàn)單位不同時(shí),數(shù)值不同,從而了解沒(méi)有單位,數(shù)據(jù)就沒(méi)有意義.再如“小資料”中的“一些長(zhǎng)度和距離”中給出了我國(guó)鐵道標(biāo)準(zhǔn)軌距是1.435 m,軌距是學(xué)生們熟悉的距離,通過(guò)想象,學(xué)生了解1 m的長(zhǎng)度大概有多長(zhǎng),借此再讓學(xué)生估計(jì)教室的長(zhǎng)、寬,估算教室的面積,培養(yǎng)學(xué)生的估算能力,養(yǎng)成建立正確物質(zhì)觀的好習(xí)慣.再如對(duì)“小資料”中的“人對(duì)不同強(qiáng)度聲音的感覺(jué)”部分,可讓學(xué)生通過(guò)拖拉機(jī)開動(dòng)聲音強(qiáng)弱的等級(jí)是100 dB,感受dB大小與人的感受的關(guān)系,再進(jìn)一步舉例,超過(guò)115 dB的噪聲會(huì)造成耳聾,在平均70 dB的噪聲中長(zhǎng)期生活的人,心肌梗死發(fā)病率增加30%,噪聲達(dá)到95 dB,40%的人瞳孔會(huì)放大等.這些數(shù)據(jù)可讓學(xué)生掌握噪聲強(qiáng)弱與對(duì)人造成的危害程度之間的關(guān)系,讓學(xué)生形成正確的關(guān)于噪聲強(qiáng)弱的能量觀.

2 重視思考“小資料” 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的能力

核心素養(yǎng)的科學(xué)思維能力包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證和質(zhì)疑創(chuàng)新4個(gè)方面.

2.1 利用“小資料”中的數(shù)據(jù)設(shè)置問(wèn)題 加強(qiáng)學(xué)生對(duì)模型建構(gòu)方法的理解

建構(gòu)物理模型是學(xué)好物理必須掌握的一種方法.初中學(xué)生剛剛接觸物理,所以有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生理解模型建構(gòu)的方法非常重要.比如在學(xué)習(xí)了勻速直線運(yùn)動(dòng)這一理想模型后,可以設(shè)置這樣的問(wèn)題:請(qǐng)問(wèn)“小資料”的“一些物體運(yùn)動(dòng)的速度”中物體都在做勻速直線運(yùn)動(dòng)嗎?如果要說(shuō)它們?cè)谧鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng),各需要添加哪些條件?有沒(méi)有不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體?通過(guò)思考與討論及教師的引導(dǎo),得出答案如上海磁懸浮列車的速度可達(dá)120 m/s是正常平穩(wěn)時(shí)的速度,不考慮空氣阻力的情況下才具有的;同步衛(wèi)星的運(yùn)行軌道是圓周,不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)等等.通過(guò)這樣的問(wèn)題解決,學(xué)生可以理解勻速直線運(yùn)動(dòng)是一理想情況,是物理學(xué)中為了研究問(wèn)題的方便,忽略一些次要因素時(shí)建立的一種運(yùn)動(dòng)模型,現(xiàn)實(shí)生活中很難達(dá)到,這一模型建構(gòu)的方法在今后的物理學(xué)習(xí)中會(huì)經(jīng)常用到.

2.2 利用“小資料”中的數(shù)據(jù)總結(jié)規(guī)律 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理及科學(xué)論證能力

通常在“小資料”給出前,該物理量的相關(guān)教學(xué)已完成,這時(shí)可通過(guò)“小資料”強(qiáng)化學(xué)生對(duì)該物理量概念和規(guī)律的理解和掌握,讓學(xué)生通過(guò)對(duì)“小資料”表中數(shù)據(jù)相關(guān)信息的觀察、比較、分析得出相關(guān)規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理、科學(xué)論證的科學(xué)思維習(xí)慣.如“小資料”中的“一些介質(zhì)中的聲速”,教師可引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合前面所學(xué)有關(guān)知識(shí)觀察表格,問(wèn):從表格中可以總結(jié)出哪些關(guān)于聲音方面的物理知識(shí)?學(xué)生們經(jīng)過(guò)對(duì)表格的分析發(fā)現(xiàn):

(1)從題目可以看出,聲音的傳播需要介質(zhì);

(2)從所給介質(zhì)可以看出,傳聲的介質(zhì)可以是氣體、固體和液體,真空不能傳聲;

(3)聲音在不同溫度的空氣中傳播的速度不同,說(shuō)明聲速的大小除與介質(zhì)的種類有關(guān)外,還與介質(zhì)的溫度有關(guān);

(4)可以看出,一般來(lái)說(shuō)聲音在固體中傳播速度比液體、氣體中大,等等.

鑒于義務(wù)教育的基礎(chǔ)性、全面性和實(shí)踐性,新課標(biāo)更強(qiáng)調(diào)教學(xué)要面向全體學(xué)生,選擇符合學(xué)生認(rèn)知水平的教學(xué)方式,在上面的問(wèn)題設(shè)置中,可以根據(jù)學(xué)生的現(xiàn)有能力情況,設(shè)置一個(gè)大問(wèn)題,也可以分成4個(gè)方面的小問(wèn)題來(lái)設(shè)置,以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生善于思考、善于總結(jié)的科學(xué)思維習(xí)慣.

2.3 利用“小資料”中數(shù)據(jù)自編習(xí)題 培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新能力

利用“小資料”自編習(xí)題,習(xí)題形式可以多樣化,如選擇題、填空題、實(shí)驗(yàn)題、簡(jiǎn)答題、計(jì)算題等.自編習(xí)題需結(jié)合學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)及認(rèn)知特點(diǎn),可聯(lián)系物理科技的發(fā)展及應(yīng)用,創(chuàng)設(shè)學(xué)生熟悉和感興趣的具體情境,如以下例題.

【例1】(簡(jiǎn)答題)小明同學(xué)查看“小資料”中的“用電器的電功率”后說(shuō),一臺(tái)空調(diào)的耗電量相當(dāng)于50臺(tái)電扇的耗電量,所以為了節(jié)約用電,我們還是用電扇好.小明的說(shuō)法對(duì)嗎?你認(rèn)為應(yīng)該如何說(shuō)?你能否利用家庭電路設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)?zāi)愕挠^點(diǎn)是否正確?

【例2】(填空題)我們從“小資料”中的“自然界的一些溫度”知道絕對(duì)零度是-273.15 ℃,絕對(duì)零度其實(shí)指絕對(duì)溫度零K,絕對(duì)溫度是絕對(duì)溫標(biāo)表示的溫度,它是1848年,英國(guó)科學(xué)家威廉·湯姆孫·開爾文勛爵(1824-1907)建立的一種新的溫度標(biāo)度,稱為絕對(duì)溫標(biāo),它的量度單位稱為開爾文(K).這種標(biāo)度的分度距離同攝氏溫標(biāo)的分度距離相同.它的零K相當(dāng)于-273.15 ℃,因此,絕對(duì)溫度T與攝氏溫度t之間的關(guān)系式是________,酒精的凝固點(diǎn)的絕對(duì)溫度是________K.

【例3】(實(shí)驗(yàn)題)媽媽買了一條金項(xiàng)鏈,讓你給她鑒別一下真?zhèn)?請(qǐng)你利用“小資料”里“一些固體的密度”中的數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn),請(qǐng)寫出實(shí)驗(yàn)步驟.

【例4】(選擇題)關(guān)于“小資料”中的“一些物體的動(dòng)能”,以下說(shuō)法正確的是( )

A.拋出去的籃球的動(dòng)能在空中約為30 J

B.從10 m高處落下的磚塊動(dòng)能增大,重力勢(shì)能減小

C.從10 m高處落下的磚塊的動(dòng)能大小與磚塊的初始狀態(tài)無(wú)關(guān)

D.一頭牛的質(zhì)量大約是一個(gè)人質(zhì)量的4倍,所以一個(gè)人行走時(shí)的動(dòng)能約為15 J

3 重視觀察“小資料” 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的能力

讓“小資料”中的數(shù)據(jù)喚起學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究意識(shí),加強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科實(shí)驗(yàn)屬性的認(rèn)識(shí),激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的興趣,培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及操作能力.

3.1 讓“小資料”中的數(shù)據(jù)引發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究意識(shí)和興趣

教學(xué)中,要讓學(xué)生明白“小資料”中的數(shù)據(jù)不是憑空想象出來(lái)的,也不是單單計(jì)算出來(lái)的,而是通過(guò)測(cè)量?jī)x器,通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法得出來(lái)的,有的方法需要經(jīng)過(guò)幾代人甚至幾十代人的努力才探索出來(lái),我們今天可以重溫科學(xué)家的探索之路,掌握科學(xué)探究的方法.如“小資料”“一些長(zhǎng)度和距離”教學(xué)中,可以問(wèn)學(xué)生:表格中的數(shù)據(jù)都是用測(cè)量?jī)x器測(cè)出來(lái)的嗎?不都是.如從表中可以看出,人的肉眼是無(wú)法看到10-7m的,只能用特殊方法獲得,上高中后可以學(xué)到用油膜法測(cè)分子直徑的方法;教師還可以向?qū)W生介紹物理學(xué)史上科學(xué)家對(duì)微觀領(lǐng)域長(zhǎng)度大小的實(shí)驗(yàn)探究方法等.

3.2 選擇“小資料”中的數(shù)據(jù) 布置具體的實(shí)驗(yàn)探究任務(wù)

教學(xué)中可以按照實(shí)驗(yàn)探究的步驟要求,讓學(xué)生設(shè)計(jì)探究“小資料”中數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)方法,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的能力.如“小資料”中的“一些固體的密度”“一些液體的密度”等,教學(xué)中可問(wèn)學(xué)生:看到這些數(shù)據(jù),你們想過(guò)它們是怎樣測(cè)出來(lái)的嗎?規(guī)則固體的密度容易測(cè)量,但如果物體的形狀是不規(guī)則的呢?如果是液體呢?要用到哪些測(cè)量?jī)x器呢?同學(xué)們回去想一想有哪些方法?也可讓有興趣的學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室去試一試.再如“小資料”中的“一些物質(zhì)的比熱容”教學(xué)中,同學(xué)們經(jīng)過(guò)分析比熱容表,找出水的比熱容最大;物質(zhì)的比熱容與物質(zhì)的種類有關(guān),不同物質(zhì)的比熱容一般不同,教師可引導(dǎo)學(xué)生設(shè)置實(shí)驗(yàn)“探究物質(zhì)的比熱容與物質(zhì)的種類有關(guān)”,讓學(xué)生拿出實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理等;通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生掌握控制變量法等科學(xué)探究的方法.

4 重視拓展“小資料” 培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任包括科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任3個(gè)方面.

4.1 追尋“小資料”的物理學(xué)史 培養(yǎng)學(xué)生正確的科學(xué)本質(zhì)觀

科學(xué)本質(zhì)是指對(duì)于科學(xué)知識(shí)、科學(xué)研究過(guò)程、科學(xué)方法、科學(xué)精神等方面最基本特點(diǎn)的認(rèn)識(shí).有的“小資料”的數(shù)據(jù)可反映物理學(xué)在該領(lǐng)域發(fā)展的大體歷程,有的“小資料”數(shù)據(jù)的發(fā)現(xiàn)浸透了科學(xué)家們大量的心血.結(jié)合這些數(shù)據(jù),通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程及產(chǎn)生的歷史背景等方面的介紹,讓學(xué)生意識(shí)到科學(xué)發(fā)展的艱辛與曲折,從中體會(huì)到科學(xué)研究方法、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神與物理知識(shí)同樣重要.如“小資料”中的“自然界中的一些溫度”,可通過(guò)對(duì)絕對(duì)零度的介紹,講述科學(xué)家們?cè)诔蜏仡I(lǐng)域的奮斗歷程及取得的輝煌成就,激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)、獻(xiàn)身科學(xué)的遠(yuǎn)大志向.再如“小資料”中的“一些物體的質(zhì)量”教學(xué)中,可以問(wèn)學(xué)生:地球的質(zhì)量是6.0×1024kg,這么大的質(zhì)量能用天平測(cè)出嗎?由此引出牛頓的萬(wàn)有引力定律,介紹牛頓從1665年開始研究到1685年正式發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律,花了整整20年的漫長(zhǎng)時(shí)間,樹立學(xué)生對(duì)科學(xué)家的崇敬之心,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、持之以恒的科學(xué)品質(zhì).

4.2 聯(lián)系“小資料”中的數(shù)據(jù) 培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)系生活實(shí)際及勇于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度

義務(wù)教育新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)從生活走向物理,從物理走向社會(huì).將“小資料”的數(shù)據(jù)結(jié)合生活中的數(shù)據(jù),讓學(xué)生充分感受到物理與生活實(shí)際的關(guān)系,體會(huì)物理知識(shí)在實(shí)際生活中應(yīng)用的重要性.如“小資料”中的“一些物體運(yùn)動(dòng)的速度”教學(xué)中,可進(jìn)行以下聯(lián)系:“小資料”表中小轎車的速度是多少?家庭小汽車速度表中顯示的汽車速度是多少?為什么這兩個(gè)數(shù)據(jù)差別這么大?汽車速度表中通常用什么做單位?如何把表中小轎車的速度換算成汽車速度表中轎車的速度呢?通過(guò)這樣的換算,你們是否掌握了這兩個(gè)單位間的換算關(guān)系呢?像這樣的組合單位的換算以后我們經(jīng)常要用,你們是否掌握了這種方法?這樣我們不僅強(qiáng)調(diào)了學(xué)生對(duì)單位的重視,同時(shí)讓學(xué)生理解了國(guó)際單位制的單位與實(shí)際單位的區(qū)別,體會(huì)了不同單位的取舍與生活實(shí)際密切相關(guān).再如“小資料”中的“一些物質(zhì)的比熱容”教學(xué)中,將水的比熱容最大這一特點(diǎn)應(yīng)用到生活中,設(shè)計(jì)問(wèn)題情境:水的比熱容最大在生活中有什么應(yīng)用? 為什么在海邊大家會(huì)發(fā)現(xiàn)海水和沙子在同一時(shí)刻的溫度會(huì)不一樣?在學(xué)生們的交流、討論、推理下,加深對(duì)比熱容概念的掌握,培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于生活實(shí)際的科學(xué)態(tài)度.

同樣,“小資料”中的很多數(shù)據(jù)與現(xiàn)代科技發(fā)展也有很大關(guān)系,結(jié)合數(shù)據(jù)介紹與此有關(guān)的現(xiàn)代科技和發(fā)明成果,培養(yǎng)他們關(guān)心前沿科技發(fā)展的動(dòng)態(tài),養(yǎng)成尊重事實(shí)、敢于質(zhì)疑、善于反思、勇于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度.如“小資料”中的“一些介質(zhì)中的聲速”中,教師可把海水中的聲速與回聲探測(cè)儀的發(fā)明聯(lián)系起來(lái),講解利用回聲探測(cè)儀測(cè)出海水深度及物體到海水中障礙物之間距離的方法,介紹為什么回聲探測(cè)儀是現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于國(guó)防、海洋開發(fā)事業(yè)的聲吶裝置的雛形.可見,科技的發(fā)展與物理學(xué)的知識(shí)是緊密聯(lián)系的,培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注科技、勇于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度.

4.3 欣賞“小資料”的數(shù)據(jù) 培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷和社會(huì)責(zé)任感

每個(gè)“小資料”中的數(shù)據(jù)都飽含了自然界的科學(xué)美,“小資料”中定性與定量數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)方式不同,但每一個(gè)數(shù)據(jù)都與生活緊密聯(lián)系,都是人類探索自然付出的辛勞和智慧的結(jié)晶.表格中物理數(shù)據(jù)的規(guī)律呈現(xiàn)了自然界這種對(duì)稱、和諧、統(tǒng)一美.如“小資料”中的“人對(duì)不同強(qiáng)度聲音的感覺(jué)”,圖文并茂、文字簡(jiǎn)潔、一目了然,結(jié)合圖教育學(xué)生在公共場(chǎng)合不能大聲喧嘩,在教室、圖書館等地要保持安靜,以免對(duì)別人的學(xué)習(xí)、休息造成干擾等,培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)自然、保護(hù)環(huán)境的社會(huì)責(zé)任感.

利用“小資料”中的數(shù)據(jù)向?qū)W生介紹我國(guó)的科學(xué)技術(shù)成就,培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感和對(duì)社會(huì)主義祖國(guó)的熱愛(ài),樹立為民族復(fù)興、祖國(guó)富強(qiáng)而努力學(xué)習(xí)的志向.如“小資料”中的“一些長(zhǎng)度和距離”展示了物理學(xué)關(guān)于測(cè)量發(fā)展的大體歷程,結(jié)合這些數(shù)據(jù),可讓學(xué)生上網(wǎng)查《中國(guó)古代計(jì)量發(fā)展史話》等,了解中國(guó)古代創(chuàng)造發(fā)明了許多計(jì)量測(cè)量原理、方法和器具,達(dá)到當(dāng)時(shí)世界領(lǐng)先水平,增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感.再如,看到“小資料”中同步衛(wèi)星的速度,可結(jié)合我國(guó)現(xiàn)階段的航天大事向?qū)W生講述我國(guó)在航天領(lǐng)域的發(fā)展與成就,激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情等.

5 結(jié)束語(yǔ)

“小資料”,大作用,利用得好有助于學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng).本文從核心素養(yǎng)的4個(gè)方面進(jìn)行了關(guān)于課本小資料的設(shè)計(jì)利用,這只是拋磚引玉,希望更多教師能從“小資料”中設(shè)計(jì)出更多有效培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容,無(wú)論新教材是否再以“小資料”的方式呈現(xiàn),都希望教師們發(fā)現(xiàn)“小資料”或類似材料中物理量數(shù)據(jù)的更多可利用之處,設(shè)計(jì)更多更靈活的教學(xué)方式,培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng).