核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的初中物理“功”概念進(jìn)階教學(xué)探索

余 瓊 王長(zhǎng)江 陳元霞

(安徽師范大學(xué)物理與電子信息學(xué)院,安徽 蕪湖 241002)

1 問(wèn)題提出

2022年4月，《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》頒布，核心素養(yǎng)正式成為義務(wù)教育階段物理教學(xué)的課程目標(biāo).物理學(xué)習(xí)是以物理概念的構(gòu)建為基礎(chǔ)，以物理知識(shí)的遷移為過(guò)程，以課程標(biāo)準(zhǔn)要求的落實(shí)為目的.新課標(biāo)指出，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4個(gè)方面(見(jiàn)表1).[1]物理概念作為物理知識(shí)的重要組成部分，其有效教學(xué)是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑.而學(xué)習(xí)進(jìn)階是以學(xué)生為主體，以學(xué)生認(rèn)知水平為“階”，以此對(duì)物理教學(xué)提供學(xué)習(xí)路徑.針對(duì)物理概念的基礎(chǔ)性、復(fù)雜性以及核心素養(yǎng)的導(dǎo)向性，將學(xué)習(xí)進(jìn)階理論運(yùn)用于初中物理概念教學(xué)中，有利于順應(yīng)初中生心理特征和認(rèn)知水平，讓學(xué)生從生活情境走向物理世界.雖然此前也有很多關(guān)于初中物理概念教學(xué)的研究，但是大都是根據(jù)《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》為基礎(chǔ)進(jìn)行的教學(xué)探討，其中少有以物理核心素養(yǎng)為目標(biāo)的物理概念教學(xué)研究.而物理概念本身的構(gòu)建過(guò)程不僅是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程，同時(shí)也是學(xué)生思維發(fā)展進(jìn)階的過(guò)程.因此，本文將以學(xué)習(xí)進(jìn)階理論為基礎(chǔ)，探究核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的物理概念教學(xué)模式，以期為核心素養(yǎng)在初中物理教學(xué)中的落實(shí)做出努力.

表1 義務(wù)教育階段物理課程核心素養(yǎng)

續(xù)表

2 PC-LPs教學(xué)框架的構(gòu)建

學(xué)習(xí)進(jìn)階是指“對(duì)學(xué)生在一個(gè)時(shí)間跨度內(nèi)學(xué)習(xí)和探究某一主題時(shí)，依次進(jìn)階、逐級(jí)深化的思維方式的描述”.[2]在中學(xué)物理教學(xué)中，對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究主要集中在能量主題、運(yùn)動(dòng)與相互作用主題和電磁學(xué)主題等.對(duì)于一些重要的物理概念而言，基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論開(kāi)展教學(xué)，有助于落實(shí)學(xué)生核心素養(yǎng).筆者基于核心素養(yǎng)基本內(nèi)涵，結(jié)合學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，以“經(jīng)驗(yàn)事實(shí)”“映射”“關(guān)聯(lián)”“系統(tǒng)”4個(gè)層級(jí)[3]為基礎(chǔ)，構(gòu)建基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的物理概念教學(xué)框架(簡(jiǎn)稱PC-LPs教學(xué)框架，如圖1)，旨在為初中物理教師進(jìn)行物理概念教學(xué)提供參考.

圖1 PC-LPs教學(xué)框架

基于新課標(biāo)要求和教科書(shū)內(nèi)容安排，結(jié)合物理學(xué)史，根據(jù)發(fā)展層次內(nèi)涵，明確起點(diǎn)階、錨點(diǎn)階以及中間階的具體表現(xiàn).通過(guò)引入生活中常見(jiàn)的物理情境，使學(xué)生體會(huì)物理概念的意義，從而實(shí)現(xiàn)從“經(jīng)驗(yàn)事實(shí)”到“映射”的進(jìn)階；通過(guò)概念圖等方式明確概念體系，從而將學(xué)生的認(rèn)知水平提高至“關(guān)聯(lián)”層次；通過(guò)預(yù)設(shè)問(wèn)題、組織考試等方式，使得學(xué)生思踐結(jié)合，進(jìn)而達(dá)到“概念”層級(jí).由于物理概念本身的基礎(chǔ)性，對(duì)于物理概念的把握意義重大，通過(guò)進(jìn)行概念學(xué)習(xí)進(jìn)階的分析后，可以更好地設(shè)計(jì)物理概念教學(xué).對(duì)比現(xiàn)有的傳統(tǒng)講授式概念教學(xué)方式，此種教學(xué)模式更有利于學(xué)生理解物理概念，學(xué)生的課堂主體性也更加突出，對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的落實(shí)具有重要作用.

3 基于PC-LPs教學(xué)框架的教學(xué)案例

“功”概念作為中學(xué)物理的重要概念之一，是進(jìn)一步研究簡(jiǎn)單機(jī)械的關(guān)鍵概念，同時(shí)作為力與能量之間的紐帶，對(duì)理解能量概念具有基礎(chǔ)性的作用.并且“功”概念的學(xué)習(xí)跨越整個(gè)中學(xué)物理教學(xué)過(guò)程，對(duì)該概念的掌握有助于學(xué)生形成能量觀念.新課標(biāo)要求學(xué)生結(jié)合實(shí)例，認(rèn)識(shí)功的概念，知道做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程；知道機(jī)械功和功率，用生活中的實(shí)例說(shuō)明機(jī)械功和功率的含義.[1]但對(duì)于剛接觸物理的初中生來(lái)說(shuō)，想要建立、理解“功”概念，有一定的難度.本文以“功”概念為例，基于PC-LPs教學(xué)框架的基本思想，進(jìn)行具體教學(xué)案例的設(shè)計(jì)，以期為初中物理概念教學(xué)提供思路.

3.1 “功”概念學(xué)習(xí)進(jìn)階的分析

初二學(xué)生學(xué)習(xí)“功”概念之前，大多數(shù)學(xué)生都能對(duì)于生活中的做功現(xiàn)象具有初步認(rèn)識(shí).根據(jù)教材內(nèi)容的安排，學(xué)生在學(xué)習(xí)“功”內(nèi)容之前也已經(jīng)對(duì)力和運(yùn)動(dòng)有了較為清晰的認(rèn)識(shí).基于學(xué)生的日常生活的認(rèn)識(shí)，結(jié)合對(duì)物理學(xué)史中“功”概念的演進(jìn)，指向新課標(biāo)要求，分析出初中階段“功”概念學(xué)習(xí)進(jìn)階劃分及學(xué)生表現(xiàn)情況(表2).

表2 初中階段“功”概念學(xué)習(xí)進(jìn)階

3.2 創(chuàng)設(shè)生活情境 體會(huì)“功”的意義

學(xué)生在日常生活中，已經(jīng)接觸到一些具有“功”含義的詞語(yǔ)，例如“徒勞無(wú)功”“勞而無(wú)功”等.通過(guò)創(chuàng)設(shè)生活中的情境，可以幫助學(xué)生建立起生活中的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)與即將學(xué)習(xí)的物理概念之間的聯(lián)系，進(jìn)而幫助學(xué)生了解物理概念.以引入“機(jī)械功”概念為例，進(jìn)行具體教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)(表3).

表3 教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)(部分)

通過(guò)創(chuàng)設(shè)生活中常見(jiàn)的情境，讓學(xué)生切身體驗(yàn)到“功”的意義；通過(guò)學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)的方式，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)；采用師生問(wèn)答的教學(xué)形式，使學(xué)生思維得到發(fā)展；將生活實(shí)際和物理學(xué)結(jié)合，讓學(xué)生體會(huì)到物理學(xué)對(duì)人類生活的影響.

3.3 構(gòu)建關(guān)聯(lián)架構(gòu) 明確“功”的體系

雖然通過(guò)將生活和物理學(xué)相聯(lián)系的方式使得學(xué)生初步了解物理概念的內(nèi)涵，但是學(xué)生尚未建立起物理概念的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)概念的學(xué)習(xí)也只是停留在表面.挖掘并構(gòu)建物理概念的關(guān)聯(lián)體系，可以幫助學(xué)生整合知識(shí)，進(jìn)而更好地掌握物理概念.依據(jù)教科書(shū)內(nèi)容，對(duì)與“功”概念相關(guān)物理概念進(jìn)行梳理，得到初中物理“功”概念關(guān)聯(lián)體系(如圖2).基于關(guān)聯(lián)體系，對(duì)相關(guān)概念進(jìn)行教學(xué)安排，在知識(shí)遷移的過(guò)程中，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力.

圖2 初中物理“功”概念關(guān)聯(lián)體系

3.4 強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用 落實(shí)“功”的外化

當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握了“功”概念關(guān)聯(lián)體系，對(duì)“功”及其相關(guān)聯(lián)的“功率”“機(jī)械能”等概念具備認(rèn)識(shí)后，教師要在教學(xué)中為學(xué)生合理設(shè)計(jì)相應(yīng)習(xí)題,讓學(xué)生能夠?qū)?duì)“功”概念的理解應(yīng)用于具體的物理習(xí)題中，進(jìn)而考查學(xué)生對(duì)“功”概念的掌握程度(表4)，在習(xí)題解答的過(guò)程中，鍛煉學(xué)生的科學(xué)推理、科學(xué)論證能力，強(qiáng)化學(xué)生科學(xué)探究的意識(shí)，同時(shí)讓學(xué)生體驗(yàn)解決問(wèn)題的喜悅和對(duì)待科學(xué)問(wèn)題嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度.

表4 習(xí)題案例(部分)

續(xù)表

4 結(jié)語(yǔ)

本文在《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》剛出爐之際，鑒于其中新提出的核心素養(yǎng)的培養(yǎng)研究存在不足的現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)物理學(xué)科核心素養(yǎng)內(nèi)涵和學(xué)習(xí)進(jìn)階內(nèi)涵的研究，構(gòu)建PC-LPs教學(xué)框架，并以初中階段“功”概念教學(xué)為例，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)具體的教學(xué)案例，以此為廣大初中物理教師在針對(duì)物理概念教學(xué)過(guò)程中如何有效落實(shí)核心素養(yǎng)提供了思路和方法.

另外，教師在使用PC-LPs教學(xué)框架時(shí)，應(yīng)注意探索并明確學(xué)生的認(rèn)知水平，以此來(lái)劃分學(xué)習(xí)進(jìn)階各層次及具體表現(xiàn).教師在授課時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同物理概念的實(shí)際情況進(jìn)行教學(xué)方法的調(diào)整，這樣才能更好地開(kāi)展實(shí)際教學(xué).