(重慶市南岸區(qū)茶園新城中學(xué)，重慶 401336)

基于核心素養(yǎng)的物理教學(xué)設(shè)計策略探討——以“科學(xué)探究：歐姆定律”為例

夏波

(重慶市南岸區(qū)茶園新城中學(xué)，重慶 401336)

基于物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，筆者以“科學(xué)探究：歐姆定律”的教學(xué)設(shè)計為例，通過“挖掘核心素養(yǎng)，確定教學(xué)目標(biāo)”“設(shè)計教學(xué)流程，培育核心素養(yǎng)”“整合創(chuàng)新習(xí)題，評價學(xué)生素養(yǎng)”三個流程，提出教學(xué)設(shè)計的策略。

核心素養(yǎng)；教學(xué)設(shè)計；歐姆定律

隨著《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》的發(fā)布，教育進(jìn)入了“核心素養(yǎng)時代”，物理教學(xué)發(fā)生了轉(zhuǎn)型。為了使物理課堂由“三維目標(biāo)”轉(zhuǎn)型為“核心素養(yǎng)”的培育，基于核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計成為研究焦點。筆者著力深度分析教材，以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，以下以滬科版九年級物理教材“科學(xué)探究：歐姆定律”一節(jié)為例，談一談基于核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計策略。

1 挖掘核心素養(yǎng)，確定教學(xué)目標(biāo)

《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》包含“三個方面”“六大要素”和“十八個基本要點”，物理核心素養(yǎng)主要由物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等四個方面的要素構(gòu)成。筆者認(rèn)為兩者及《課程標(biāo)準(zhǔn)》的關(guān)系為：《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》為學(xué)科核心素養(yǎng)的上位概念，《課程標(biāo)準(zhǔn)》為學(xué)科核心素養(yǎng)的下位概念。因此，在確定每堂課的教學(xué)目標(biāo)時，可以遵循“由下至上”的原則，即：首先從《課程標(biāo)準(zhǔn)》入手，并結(jié)合學(xué)科核心素養(yǎng)，對本堂課的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行初步設(shè)計；然后結(jié)合《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》，對初步設(shè)計的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行再審視，從而確定本堂課的教學(xué)目標(biāo)。

就“科學(xué)探究：歐姆定律”一節(jié)而言，《課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求為：“通過實驗，探究電流與電壓、電阻的關(guān)系。理解歐姆定律?！苯Y(jié)合學(xué)科核心素養(yǎng)，本節(jié)課培育的物理觀念為“歐姆定律”，用到的科學(xué)思維方法主要是控制變量法，涉及的科學(xué)探究主要是探究電流與電壓、電阻的關(guān)系，在整個探究過程中可以很好地滲透科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的教育。結(jié)合《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》，筆者認(rèn)為本節(jié)課可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)、責(zé)任擔(dān)當(dāng)和科學(xué)精神，基于此，筆者確定本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)如下：

(1) 通過實驗，探究電流與電壓、電阻的關(guān)系，建構(gòu)歐姆定律；

(2) 在科學(xué)探究的過程中，學(xué)會運(yùn)用控制變量法，培養(yǎng)正確的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

2 設(shè)計教學(xué)流程，培育核心素養(yǎng)

傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計側(cè)重于三維目標(biāo)的達(dá)成，而基于核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計，則肩負(fù)起培育“全面發(fā)展的人”的使命。因此，在教學(xué)設(shè)計中，應(yīng)該深度分析教材內(nèi)容，挖掘培育學(xué)生核心素養(yǎng)的素材。同時，還應(yīng)抓住學(xué)生的每一次“生成”，借力培育學(xué)生核心素養(yǎng)。就本節(jié)課而言，筆者在情境中引入，在探究中引導(dǎo)，抓住整個教學(xué)過程中的每一個契機(jī)，培育學(xué)生的核心素養(yǎng)。

2.1 創(chuàng)設(shè)情境，引入新課

情境1：通過觀察教室中的電風(fēng)扇的旋鈕，它能調(diào)節(jié)電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，提出問題：是什么原因?qū)е码婏L(fēng)扇的轉(zhuǎn)速發(fā)生了變化？

設(shè)計意圖：通過教室中的生活電器作引入，不僅可以吸引學(xué)生的注意力，還可以讓學(xué)生容易地答出：“這是電流變化導(dǎo)致了電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化”，進(jìn)而追問：“什么因素導(dǎo)致了電流發(fā)生了變化？”學(xué)生結(jié)合上一節(jié)變阻器的知識，會答出：“電阻的變化導(dǎo)致了電流發(fā)生變化”。

情境2：筆者展示兩個電路，兩電路中都由導(dǎo)線將電池盒、開關(guān)、燈泡串聯(lián)在一起。兩個電池盒外觀相同、并且?guī)w子，其中一個電池盒僅安裝一節(jié)干電池，而另一個電池盒安裝兩節(jié)干電池，兩電路中的燈泡規(guī)格相同。閉合開關(guān)后，讓學(xué)生觀察兩電路中燈泡的亮暗情況，并提出問題：是什么原因?qū)е铝藷襞莸牧涟登闆r不同？

設(shè)計意圖：通過實驗觀察，學(xué)生會答道：“這是電流導(dǎo)致了燈泡的亮暗情況不同”，然后打開蓋子，發(fā)現(xiàn)電池盒中電池的節(jié)數(shù)不同，即兩電路的電壓不同，從而得出“電壓的變化導(dǎo)致了電流發(fā)生變化”的猜想。

由以上兩個情境，學(xué)生很容易猜想出影響電流的兩個因素：電阻和電壓，從而順利地引入下一個環(huán)節(jié)。

2.2 提出問題，引發(fā)思考

筆者提出問題：為了探究電流與電壓、電阻的關(guān)系，我們應(yīng)運(yùn)用什么研究方法？

設(shè)計意圖：物理學(xué)留給學(xué)生的財富之一就是分析和解決問題的科學(xué)方法。控制變量法作為初中物理學(xué)的一個重要的科學(xué)方法，在以后的學(xué)習(xí)和生活中起到了非常重要的作用。因此，在實驗探究前，筆者引導(dǎo)學(xué)生選擇合適的科學(xué)方法。同時，這一環(huán)節(jié)也能理清本實驗的探究思路：控制電阻不變時，研究電流與電壓的關(guān)系；控制電壓不變時，研究電流與電阻的關(guān)系。

2.3 交流合作，設(shè)計電路

設(shè)計正確的實驗電路是完成實驗的前提和保證，筆者引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行個人設(shè)計、小組交流討論、小組展示，完成實驗電路的設(shè)計。

設(shè)計意圖：“個人設(shè)計”可以培育學(xué)生設(shè)計實驗電路圖的科學(xué)思維能力；“小組交流討論”不僅可以彌補(bǔ)學(xué)生個人設(shè)計的實驗電路的不足，而且還能在爭辯中培育學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任；“小組展示”不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力，還可以培育學(xué)生批判質(zhì)疑、樂學(xué)善學(xué)、勤于反思等素養(yǎng)?？偟膩碚f，這一環(huán)節(jié)較好地體現(xiàn)了“學(xué)生為主體”的教學(xué)原則。

2.4 進(jìn)行實驗，分析數(shù)據(jù)

實驗前筆者提醒學(xué)生實驗過程中的注意事項，然后學(xué)生進(jìn)行分組實驗，同時收集實驗數(shù)據(jù)，最后由學(xué)生分析實驗數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。

設(shè)計意圖：在動手實驗過程中，主要培育學(xué)生科學(xué)探究能力；在收集證據(jù)的過程中，主要培育學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度；在分析與論證過程中，主要培育學(xué)生的科學(xué)思維。在整個環(huán)節(jié)中，教師巡回指導(dǎo)，對學(xué)生出現(xiàn)的問題進(jìn)行糾正，對得出結(jié)論的小組給予肯定。值得一提的是：在這一環(huán)節(jié)中，學(xué)生可能會暴露出實驗操作不當(dāng)、虛構(gòu)實驗數(shù)據(jù)等問題，甚至還有讓教師意想不到的問題。筆者認(rèn)為：發(fā)現(xiàn)這些問題時，教師不應(yīng)該立即指出錯誤，而應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自我反思，讓學(xué)生自己找出“錯誤源”，從根本上培養(yǎng)學(xué)生的糾正錯誤、勤于反思、問題解決等素養(yǎng)。

2.5 總結(jié)結(jié)論，得出定律

筆者在學(xué)生得出的實驗結(jié)論的基礎(chǔ)上，總結(jié)得出歐姆定律，并對該定律進(jìn)行解讀，同時對相關(guān)物理學(xué)史進(jìn)行講解。

設(shè)計意圖：物理學(xué)史是培育學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)的有效途徑，本節(jié)課可以通過了解德國物理學(xué)家歐姆執(zhí)著的科學(xué)探索精神，培養(yǎng)學(xué)生勇于探究的素養(yǎng)。

3 整合創(chuàng)新習(xí)題，評價學(xué)生素養(yǎng)

在核心素養(yǎng)時代，對學(xué)生的評價也成為大家關(guān)注的焦點。筆者認(rèn)為，為了全面評價學(xué)生的素養(yǎng)，應(yīng)該做好“過程性評價”和“形成性評價”。其中，“過程性評價”應(yīng)對學(xué)生在各環(huán)節(jié)的參與度、達(dá)成度等方面進(jìn)行評價；“形成性評價”是通過習(xí)題，對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評價，而在習(xí)題設(shè)計方面，應(yīng)對已有習(xí)題進(jìn)行整合或創(chuàng)新，將學(xué)生在實驗中出現(xiàn)的問題編入習(xí)題進(jìn)行考查。在本節(jié)課中筆者設(shè)計了一道例題，對學(xué)生進(jìn)行評價。

例題：在探究“電流跟電壓、電阻關(guān)系”的實驗中，某同學(xué)選用了這些器材：兩節(jié)干電池、電流表、電壓表、開關(guān)、滑動變阻器、不同阻值的定值電阻、導(dǎo)線等進(jìn)行實驗。

(1) 不完整的電路如圖1所示，請用筆畫線代替導(dǎo)線，將實物圖連接完整(要求導(dǎo)線不交叉)。

圖1

(2) 為保證電路安全，連接電路時，開關(guān)應(yīng)___，閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動變阻器滑片置于___端(選填“A”或“B”)，這是為了____________。

(3) 在探究“電流跟電壓的關(guān)系”時，實驗過程中，應(yīng)保持_____不變，然后閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器得到表1的數(shù)據(jù)。

表1

從實驗數(shù)據(jù)可以得出：通過電阻的電流跟它兩端的電壓成___比。

(4) 在探究“電流跟電阻關(guān)系”的過程中，該同學(xué)應(yīng)控制______不變。實驗中該同學(xué)將圖中的電阻R由10Ω更換為20Ω，閉合開關(guān)后，下一步的操作應(yīng)當(dāng)是：____________________________。

(5) 物理探究中常用的方法有類比法、等效替代法、控制變量法、轉(zhuǎn)換法等，本實驗運(yùn)用的方法是________。

設(shè)計意圖：本題較全面地考查了探究歐姆定律的全過程。其中，第(1)問考查了設(shè)計電路的能力；第(2)問考查了實驗過程中的注意事項；第(3)問考查了探究“電流跟電壓的關(guān)系”的實驗操作及結(jié)論；第(4)問考查了探究“電流跟電阻關(guān)系”的實驗操作；第(5)問考查了本實驗的研究方法。

4 結(jié)語

教育進(jìn)入“核心素養(yǎng)時代”，時代呼吁物理課堂“轉(zhuǎn)型”。培育核心素養(yǎng)不僅僅是教學(xué)的目標(biāo)，更是一種教育的思想。作為一線教師，務(wù)必要轉(zhuǎn)變觀念，深度挖掘培育學(xué)生核心素養(yǎng)的每一個素材，緊緊抓住培育學(xué)生核心素養(yǎng)的每一個契機(jī)，“潤物細(xì)無聲”般地培育學(xué)生的核心素養(yǎng)。

[1] 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)[S].北京：北京師范大學(xué)出版社,2012.

[2] 劉炳昇.從“物理核心素養(yǎng)”的視角思考物理復(fù)習(xí)教學(xué)問題——以“力與運(yùn)動”章后小結(jié)為例[J].物理之友，2017，33(1).