摘?要：以“分子動(dòng)理論的初步知識(shí)”為例闡述 ：如何以物理觀念為統(tǒng)領(lǐng)、原始物理問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)、探究為主線(xiàn)、思維為手段、滲透科學(xué)態(tài)度與責(zé)任進(jìn)行作業(yè)設(shè)計(jì)，幫助學(xué)生形成學(xué)科核心素養(yǎng).

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);分子動(dòng)理論;作業(yè)設(shè)計(jì)

文章編號(hào)：1008-4134（2020）02-0024?中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

作者簡(jiǎn)介：潘碧霞（1965-），女，江西南昌人，本科，中學(xué)高級(jí)教師，研究方向：初中物理和物理實(shí)驗(yàn)教學(xué).

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》提出物理學(xué)科核心素養(yǎng)由“物理觀念”“科學(xué)探究”“科學(xué)思維”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”構(gòu)成.要通過(guò)物理教學(xué)活動(dòng)實(shí)現(xiàn)物理核心素養(yǎng)的課程目標(biāo)，關(guān)鍵是我們不僅要知道物理規(guī)律和概念的來(lái)龍去脈，經(jīng)歷物理規(guī)律和概念的探究過(guò)程，還要學(xué)習(xí)如何用科學(xué)的思維方法進(jìn)行探究;在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步弄清楚概念和規(guī)律的含義以及概念和規(guī)律之間的聯(lián)系與區(qū)別，形成正確的物理觀念，并運(yùn)用他們解釋和解決一些實(shí)際問(wèn)題.作業(yè)是物理教學(xué)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是課堂教學(xué)的補(bǔ)充，能夠幫助學(xué)生鞏固、活化物理觀念以及促進(jìn)科學(xué)思維和方法的內(nèi)化，形成關(guān)于科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境關(guān)系的認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生觀察、思考的興趣，養(yǎng)成通過(guò)分析、理解來(lái)學(xué)習(xí)物理的良好習(xí)慣.

核心素養(yǎng)是個(gè)體在解決未知性的、復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題時(shí)所需要的必備品格和關(guān)鍵能力，基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的作業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)該準(zhǔn)確地把握物理學(xué)科核心素養(yǎng)、真實(shí)情景、原始物理問(wèn)題、物理知識(shí)之間的關(guān)系.具體關(guān)系如圖1所示.

根據(jù)此框架，在具體的作業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向、以2011版初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，分析具體物理知識(shí)中所蘊(yùn)含的物理學(xué)科素養(yǎng)的成分，在此基礎(chǔ)上確定素養(yǎng)目標(biāo)維度和學(xué)習(xí)水平，再根據(jù)目標(biāo)水平選擇對(duì)應(yīng)的真實(shí)情景以及設(shè)計(jì)原始物理問(wèn)題.具體設(shè)計(jì)思路如圖2所示，并以“分子動(dòng)理論的初步知識(shí)”為例進(jìn)行闡述.

1?解讀課程標(biāo)準(zhǔn)

2011版初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中與“分子動(dòng)理論”相關(guān)的內(nèi)容要求屬于一級(jí)主題“運(yùn)動(dòng)和相互作用”中的二級(jí)主題“多種多樣的運(yùn)動(dòng)形式”的具體內(nèi)容.通過(guò)自然界和生活中的一些簡(jiǎn)單熱現(xiàn)象，了解分子熱運(yùn)動(dòng)的一些特點(diǎn)，知道分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn).解讀課程標(biāo)準(zhǔn)：能用“分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)”解釋生產(chǎn)、生活中的一些常見(jiàn)現(xiàn)象.例：觀察擴(kuò)散現(xiàn)象，能用分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)加以說(shuō)明.

2011版初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中與“分子動(dòng)理論”相關(guān)的活動(dòng)建議：利用常用物品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明組成物質(zhì)的微粒在不停地運(yùn)動(dòng).解讀課程標(biāo)準(zhǔn)：通過(guò)經(jīng)歷一系列的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，認(rèn)識(shí)分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)，領(lǐng)會(huì)從可以直接感知的現(xiàn)象推測(cè)不可直接感知的事物的間接研究方法.體驗(yàn)簡(jiǎn)單的現(xiàn)象里可能包含深刻的物理知識(shí)，激發(fā)學(xué)生觀察、思考的興趣，養(yǎng)成通過(guò)分析、理解來(lái)學(xué)習(xí)物理的良好習(xí)慣.

2?明確素養(yǎng)目標(biāo)與物理知識(shí)

依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，明確作業(yè)設(shè)計(jì)中學(xué)科核心素養(yǎng)的具體目標(biāo)以及對(duì)應(yīng)的物理知識(shí)，具體內(nèi)容如下：

物理知識(shí)：知道分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn);了解擴(kuò)散現(xiàn)象和分子熱運(yùn)動(dòng)，知道溫度越高，分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈;了解氣體、液體和固體的分子模型.

科學(xué)探究：通過(guò)經(jīng)歷一系列的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，認(rèn)識(shí)分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn).

科學(xué)思維：領(lǐng)會(huì)從可以直接感知的現(xiàn)象推測(cè)不可直接感知的事物的研究方法.

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：體驗(yàn)簡(jiǎn)單的現(xiàn)象里可能包含深刻的物理知識(shí)，感受科學(xué)· 技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境關(guān)系，養(yǎng)成通過(guò)分析、理解來(lái)學(xué)習(xí)物理的良好習(xí)慣.

3?設(shè)計(jì)作業(yè)——選擇對(duì)應(yīng)的真實(shí)情景以及設(shè)計(jì)原始物理問(wèn)題

如何將學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)有機(jī)地融入真實(shí)情景中，并在此過(guò)程中恰到好處地梳理有關(guān)分子動(dòng)理論的初步知識(shí)？可采用物理觀念為統(tǒng)領(lǐng)，原始物理問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)，探究為主線(xiàn)，思維為手段，滲透科學(xué)態(tài)度與責(zé)任.設(shè)計(jì)作業(yè)時(shí)，根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)知識(shí)的要求創(chuàng)設(shè)待解決的真實(shí)的問(wèn)題情景，適當(dāng)?shù)卦黾釉囶}的開(kāi)放性、可觀察性、可操作性，多設(shè)計(jì)具有研究性、探究性的試題.下面是基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的物理作業(yè)設(shè)計(jì)框架（如圖3所示）.

3.1?用實(shí)驗(yàn)加深物理知識(shí)的理解，并發(fā)展學(xué)生的能力

把隱藏在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中的物理知識(shí)挖掘出來(lái)，需要學(xué)生能夠透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì).在這個(gè)過(guò)程中學(xué)生一方面要把感覺(jué)器官接收到的形象和信息傳遞給大腦，另一方面又要從記憶系統(tǒng)中調(diào)出儲(chǔ)存的相關(guān)信息對(duì)接收到的形象和信息進(jìn)行更深入的思維加工，使他們能夠洞察事物的本質(zhì)，掌握其中內(nèi)在的規(guī)律，進(jìn)而有效促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展.把思維加工的結(jié)果以語(yǔ)言和文字的形式表達(dá)出來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力.

題目1?真實(shí)情景：小紅在一根試管中注入半試管水，再緩慢地注滿(mǎn)紅色液體，用塞子塞住試管口，上下顛倒幾次再豎起試管，顛倒試管前后的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖4所示.小紅根據(jù)聞到的氣味可以判斷紅色液體是酒精.

原始問(wèn)題：（1）請(qǐng)用語(yǔ)言描述如圖4所示的現(xiàn)象，此現(xiàn)象隱含什么物理知識(shí)？（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中根據(jù)聞到的氣味可以判斷紅色液體是酒精，此現(xiàn)象又隱含什么物理知識(shí)？（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)為什么要先在試管中注入水再注入酒精？能不能先注入酒精再注入水？

【設(shè)計(jì)意圖】運(yùn)用物理視角，觀察現(xiàn)象，把隱藏在現(xiàn)象中的物理知識(shí)挖掘出來(lái)，并體驗(yàn)簡(jiǎn)單的現(xiàn)象里可能包含深刻的物理知識(shí).

題目2?真實(shí)情景：把漆包線(xiàn)纏在彈弓的兩邊軌道上且保證漆包線(xiàn)可以在軌道上自由滑動(dòng)，豎直放置時(shí)漆包線(xiàn)處于軌道的底端（如圖5的左圖）.把銅絲框浸入肥皂水中，使它上面附著一層肥皂液膜，把銅絲框從肥皂水中提起并豎直放置，漆包線(xiàn)沿銅線(xiàn)軌道向上運(yùn)動(dòng)（如圖5右圖）.

原始問(wèn)題：根據(jù)此現(xiàn)象你認(rèn)識(shí)到分子間有什么特點(diǎn)？并闡述你的理由.

【設(shè)計(jì)意圖】考查學(xué)生能否正確地選擇觀察對(duì)象、能否運(yùn)用已學(xué)的知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析并得出結(jié)論.領(lǐng)會(huì)從可以直接感知的現(xiàn)象推測(cè)不可直接感知的事物的研究方法.解題的具體步驟：把漆包線(xiàn)作為研究對(duì)象，銅絲框附著一層肥皂液膜運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，說(shuō)明漆包線(xiàn)的受力情況發(fā)生變化，施力物體為肥皂液膜，力來(lái)自分子間的引力.激發(fā)學(xué)生觀察、思考的興趣，養(yǎng)成通過(guò)分析、理解來(lái)學(xué)習(xí)物理的良好習(xí)慣.

3.2?用所掌握的研究方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明物理知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》中指出：“科學(xué)探究”是指基于觀察和實(shí)驗(yàn)提出物理問(wèn)題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并做出解釋?zhuān)约皩?duì)科學(xué)探究過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估、反思的能力.讓學(xué)生應(yīng)用掌握的物理觀念、思想、方法以科學(xué)探究的形式體驗(yàn)物理知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，感悟物理知識(shí)中蘊(yùn)含的思想和方法，使學(xué)生通過(guò)思維活動(dòng)，加深對(duì)知識(shí)的理解.

題目3?真實(shí)情景：桌面上有兩瓶氣體和兩塊玻璃板，其中一瓶裝有密度比空氣大的紅棕色二氧化氮?dú)怏w，另一瓶裝有空氣，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明氣體發(fā)生擴(kuò)散.

原始問(wèn)題：（1）請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，擬定實(shí)驗(yàn)步驟;（2）根據(jù)怎樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知?dú)怏w發(fā)生擴(kuò)散;（3）擴(kuò)散現(xiàn)象說(shuō)明氣體分子.

【設(shè)計(jì)意圖】實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ)，也是科學(xué)探究最重要的手段，讓學(xué)生應(yīng)用已經(jīng)掌握的知識(shí)、思想、方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)搜集證據(jù)，進(jìn)行論證得出結(jié)論，落實(shí)科學(xué)探究能力的培養(yǎng).

3.3?用所學(xué)的知識(shí)解釋生活現(xiàn)象促進(jìn)知識(shí)的內(nèi)化，培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念

物理觀念是從具體的物理知識(shí)中抽象出來(lái)的關(guān)于物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念、能量觀念等的基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)，是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題的基礎(chǔ).解決現(xiàn)實(shí)生活中各種真實(shí)任務(wù)是促進(jìn)物理觀念內(nèi)化和深化的重要途徑.根據(jù)實(shí)際情景編制原始物理問(wèn)題，讓學(xué)生在綜合運(yùn)用相關(guān)知識(shí)、方法、思維模式解決問(wèn)題的過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解和掌握以及加深學(xué)生物理思維和方法的應(yīng)用，促使知識(shí)的內(nèi)化，培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念.

題目4?真實(shí)情景：陸游的《村居書(shū)喜》：紅橋梅市曉山橫，白塔樊江春水生.花氣襲人知驟暖，鵲聲穿樹(shù)喜新晴.坊場(chǎng)酒賤貧猶醉，原野泥深老亦耕.最喜先期官賦足，經(jīng)年無(wú)吏叩柴荊.

原始問(wèn)題：“花氣襲人知驟暖”這句詩(shī)中隱含著什么物理知識(shí)？并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明你的觀點(diǎn).

【設(shè)計(jì)意圖】考查學(xué)生能否判斷花氣襲人說(shuō)明花朵分泌的芳香油分子運(yùn)動(dòng)得劇烈，原因在于周邊的氣溫升高;以及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明：分子運(yùn)動(dòng)的快慢與溫度有關(guān)，溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)得越劇烈.讓學(xué)生經(jīng)歷對(duì)問(wèn)題情景去粗取精的過(guò)程，使他們能夠洞察事物的本質(zhì)，挖掘現(xiàn)象背后的物理知識(shí)，促進(jìn)知識(shí)的內(nèi)化，培養(yǎng)學(xué)生從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題的意識(shí).激發(fā)學(xué)生觀察、思考的興趣，認(rèn)識(shí)科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，逐漸形成探索自然的內(nèi)在動(dòng)力.

3.4?從微觀角度解釋物質(zhì)的三種形態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》中指出：“科學(xué)思維”主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素.設(shè)計(jì)作業(yè)時(shí)，把物質(zhì)的三種形態(tài)隱藏在生活、生產(chǎn)或自然現(xiàn)象中，讓學(xué)生進(jìn)行分析、提煉，確定自然現(xiàn)象和實(shí)際問(wèn)題針對(duì)什么科學(xué)現(xiàn)象和事實(shí)，弄清楚原始問(wèn)題是什么，再通過(guò)分解、簡(jiǎn)化、抽象等思維過(guò)程，把原始問(wèn)題轉(zhuǎn)化為科學(xué)模型，最后通過(guò)定性或定量的方式解決問(wèn)題.在此過(guò)程中學(xué)生需要經(jīng)歷基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)物理模型的抽象概括的過(guò)程，也需要經(jīng)歷分析綜合、推理論證等方法在解題中具體運(yùn)用的過(guò)程，可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力.

題目5?真實(shí)情景：魏焱明的《大自然的昭示》：太陽(yáng)文火燉地球，灑向人間光和熱！天人互動(dòng)傳能量，生命之水來(lái)做媒.太陽(yáng)灑能水蒸氣，人間采能氣凝水.陽(yáng)光雨露正能量，福澤蒼生眾歡騰.

原始問(wèn)題：（1）這首詩(shī)描述自然界中哪個(gè)物理現(xiàn)象？在該現(xiàn)象中物質(zhì)以哪些狀態(tài)存在？（2）輕輕的水流、晶瑩的冰晶、飄渺的水汽，它們的組成都是水分子，為什么它們有不同的狀態(tài)呢？物質(zhì)的宏觀特征可以從其微觀結(jié)構(gòu)上找到原因.請(qǐng)根據(jù)分子動(dòng)理論的知識(shí)解釋這個(gè)問(wèn)題.

【設(shè)計(jì)意圖】第一問(wèn)提示學(xué)生思考真實(shí)情景針對(duì)什么科學(xué)現(xiàn)象和事實(shí)，弄清原始問(wèn)題是什么;第二問(wèn)提示學(xué)生思考如何通過(guò)分解、簡(jiǎn)化、抽象把原始問(wèn)題轉(zhuǎn)化為科學(xué)模型，以及如何定性或定量地解決問(wèn)題.通過(guò)類(lèi)似題目的訓(xùn)練了解解決實(shí)際問(wèn)題的思維過(guò)程：通過(guò)對(duì)真實(shí)情景進(jìn)行描述，弄清原始問(wèn)題是什么;通過(guò)對(duì)原始問(wèn)題的簡(jiǎn)化、抽象、設(shè)置物理量，把原始問(wèn)題轉(zhuǎn)化為物理問(wèn)題;再通過(guò)分解、簡(jiǎn)化、抽象等方法把物理習(xí)題轉(zhuǎn)化為物理模型;最后通過(guò)分析論證解決問(wèn)題.落實(shí)科學(xué)思維能力的培養(yǎng).

4?結(jié)束語(yǔ)

基于物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)的原始問(wèn)題的作業(yè)設(shè)計(jì)主要分為三類(lèi)：第一，生活類(lèi)的原始問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題的意識(shí)，形成物理觀念;第二，實(shí)驗(yàn)探究類(lèi)的原始問(wèn)題，經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程，領(lǐng)會(huì)其中所蘊(yùn)含的科學(xué)思維，培養(yǎng)探究能力;第三，科學(xué)技術(shù)類(lèi)的原始問(wèn)題，使學(xué)生了解到科學(xué)技術(shù)的同時(shí)，逐漸形成探索自然的內(nèi)在動(dòng)力.在認(rèn)識(shí)科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，逐漸形成保護(hù)環(huán)境并推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感.

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（收稿日期：2019-10-09）