摘要：培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)旨在讓學(xué)生從核心概念體系建構(gòu)入手，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，形成物理觀念，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物理與生活、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境之間的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力。文章以杠桿平衡條件的學(xué)習(xí)為例，展現(xiàn)物理課中基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)實(shí)施和探究。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)培養(yǎng);杠桿平衡條件;能力提升

初中物理核心素養(yǎng)是具有初中物理特征的、適應(yīng)學(xué)生個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。物理核心素養(yǎng)是物理課程目標(biāo)的集中體現(xiàn)，是在物理學(xué)習(xí)過程中逐步具備的良好思維品質(zhì)、掌握的科學(xué)探究方法、形成的物理觀念，以及養(yǎng)成的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任?；谶@種認(rèn)識(shí)北京師范大學(xué)在“中小學(xué)物理學(xué)科能力表現(xiàn)研究”的成果中，認(rèn)定初中物理核心素養(yǎng)由概括理解、實(shí)驗(yàn)探究、實(shí)踐運(yùn)用和求實(shí)創(chuàng)新四個(gè)方面構(gòu)成。在初中物理教學(xué)大綱中，對(duì)初中物理知識(shí)的掌握從概念、理解、應(yīng)用、創(chuàng)新幾個(gè)方面提出了學(xué)習(xí)要求，這與核心素養(yǎng)的要求是一致的。

在初中物理教學(xué)中，有物理量的出現(xiàn)就是秉承著核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)思路。例如：“光的折射”“物質(zhì)的屬性——密度”和“簡單機(jī)械”等，都可以讓學(xué)生的學(xué)習(xí)由概念入手達(dá)到原理的層面，再由原理的理解轉(zhuǎn)向生活應(yīng)用，同時(shí)留有了很大的余地讓學(xué)生結(jié)合自己已有的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)加以創(chuàng)新。在此，筆者結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合初中物理蘇科版《簡單機(jī)械和功》一章節(jié)中《杠桿》的學(xué)習(xí)，在此探究基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)實(shí)施。

一、 概括與理解是學(xué)生在進(jìn)行物理知識(shí)學(xué)習(xí)的過程中表現(xiàn)出來的能力

在杠桿的學(xué)習(xí)中教師通過日常生活中開瓶扳手、羊角錘撬起釘子等現(xiàn)象（如圖1）可以讓學(xué)生對(duì)杠桿的概念有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，但是這個(gè)認(rèn)識(shí)必須基于學(xué)生實(shí)際的操作。這就要求教師一定要把學(xué)生實(shí)驗(yàn)組織和實(shí)施起來，通過實(shí)際操作能夠讓學(xué)生對(duì)杠桿進(jìn)行建模，并在此基礎(chǔ)上引出力臂的概念。由以上實(shí)驗(yàn)操作過程引導(dǎo)學(xué)生去概括出杠桿的概念，并理解杠桿的五要素。基于核心素養(yǎng)的學(xué)習(xí)過程中，教師要帶動(dòng)學(xué)生回憶力學(xué)的概念、力的作用效果，鼓勵(lì)學(xué)生去操作、去實(shí)踐、去觀察具體扳手的運(yùn)動(dòng)情況、感受動(dòng)力和阻力帶來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變、從而去概括杠桿的概念、建構(gòu)杠桿的模型、理解力臂的定義，這是一個(gè)完備的學(xué)習(xí)理解過程。教師也要打破教學(xué)中陳舊的觀念“概念就是告知學(xué)生，記住就好”。教學(xué)中教師不是簡單概念的告知和灌輸者，而是帶動(dòng)、激發(fā)學(xué)生的思維，引領(lǐng)學(xué)生知識(shí)的遷移和能力的提升。

二、 實(shí)驗(yàn)與探究是學(xué)生在觀察、實(shí)驗(yàn)和科學(xué)探究過程中表現(xiàn)出來的能力

生活中有很多杠桿類的工具，杠桿的學(xué)習(xí)給學(xué)生提供了非常多的動(dòng)手機(jī)會(huì)，所以這一節(jié)的學(xué)習(xí)很容易讓學(xué)生產(chǎn)生興趣。但是，從實(shí)驗(yàn)表面的現(xiàn)象如何深入實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)和核心，體現(xiàn)學(xué)生的觀察、探究能力，這都是教師在教學(xué)中要重點(diǎn)關(guān)注的過程。

在探究杠桿平衡條件的教學(xué)中，教師從平衡條件入手，與物體的平衡條件做對(duì)比，由學(xué)生來判斷得出杠桿的平衡狀態(tài)的概念。學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)是杠桿平衡的條件是什么？教師要做好分組實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備如圖2，讓學(xué)生熟悉眼前的實(shí)驗(yàn)裝置。由于學(xué)生已有天平使用的經(jīng)驗(yàn)，所以教師不要過于擔(dān)心學(xué)生的認(rèn)知能力，在做好適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)后可以把實(shí)驗(yàn)交給學(xué)生來完成。這個(gè)實(shí)驗(yàn)中隱含的要點(diǎn)其實(shí)是很多的。如何考慮和處理杠桿自重的影響;鉤碼的加減如何去把握;力臂如何方便去測量等。如果學(xué)生沒有自己的親身體驗(yàn)其實(shí)很難去真正理解和掌握，而且對(duì)后期學(xué)習(xí)杠桿的應(yīng)用也會(huì)有影響。

學(xué)生在基于物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)下的實(shí)驗(yàn)過程中具體表現(xiàn)為能否根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，選擇適當(dāng)?shù)钠鞑?應(yīng)用科學(xué)方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn);正確使用測量工具和器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作;能否在問題驅(qū)動(dòng)下按照科學(xué)的規(guī)則進(jìn)行探究學(xué)習(xí)活動(dòng)。教師應(yīng)該以培養(yǎng)學(xué)生能力為出發(fā)點(diǎn)，做好學(xué)生實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)和協(xié)助，更多地把實(shí)驗(yàn)的理念和科學(xué)方法灌輸給學(xué)生。

三、 實(shí)踐與應(yīng)用是指學(xué)生綜合運(yùn)用物理知識(shí)解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題中表現(xiàn)出來的能力

學(xué)以致用是學(xué)生課本知識(shí)的一個(gè)延伸，也是學(xué)生學(xué)習(xí)能力的體現(xiàn)。學(xué)生在掌握杠桿平衡條件這個(gè)知識(shí)點(diǎn)后，教師就可以基于核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，將學(xué)生的學(xué)引導(dǎo)到生活中的用，桿秤就是杠桿平衡條件的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。教師要讓學(xué)生了解桿秤的人文知識(shí)，桿秤豐富的發(fā)展歷史，是學(xué)生了解中國幾千年文化的一個(gè)窗口。桿秤在初中物理中的出現(xiàn)，很好地將理論與實(shí)際串聯(lián)了起來。

（一）使用方法入手，以學(xué)生動(dòng)手應(yīng)用為主要目的

在這個(gè)階段，教師可以讓學(xué)生以認(rèn)知和操作為目的，進(jìn)行簡單的操作，體驗(yàn)桿秤的工作過程。讓學(xué)生用桿秤去稱量物體的質(zhì)量，這個(gè)學(xué)習(xí)階段不設(shè)置難度，讓同學(xué)在簡單操作中，了解秤盤、秤砣、秤桿、秤星的標(biāo)注等。

（二）步步為營，設(shè)置疑問，引導(dǎo)學(xué)生深入思考

在學(xué)生使用桿秤時(shí)，教師可以適時(shí)地拋出問題，讓學(xué)生理論結(jié)合實(shí)際來展開思考和討論。例如。

1. 實(shí)際生活中桿秤的自重是不能忽略的，如何來處理?xiàng)U秤自重在稱重的影響？

2. 實(shí)際上的桿秤的秤桿是粗細(xì)不均勻的，不均勻的秤桿對(duì)刻度的設(shè)置是否有影響？

3. 桿秤的刻度是否均勻，為什么？

4. 使用桿秤時(shí)，換用不同的秤紐時(shí)，最大測量值將如任何變化？

5. 如果在秤砣上粘一小磁鐵測得結(jié)果如何變化？

在簡單的使用桿秤過程中，對(duì)于問題1、2和3，學(xué)生從頭到尾都沒有去考慮過桿秤的自重是多少這個(gè)問題，那桿秤的自重去哪里了呢？學(xué)生深層思考就會(huì)發(fā)現(xiàn)：“如果提紐、掛盤位置，以及秤砣都已經(jīng)確定，桿秤是要先確定零刻度處（定盤星）的，不放待測物體時(shí)秤砣掛在某處剛好平衡，秤砣的作用與桿秤自身重力的作用就剛好抵消。利用杠桿平衡條件再確定刻度，提紐處為支點(diǎn)，秤砣質(zhì)量乘以力臂等于物體質(zhì)量乘以力臂，如圖3所示：G物×OA=GM×OB，秤砣質(zhì)量GM和OA是固定值，則有G物與OB成正比。所以桿秤的刻度是均勻的，在相應(yīng)的刻度線上標(biāo)上對(duì)應(yīng)的質(zhì)量數(shù)值就好了，由于在確定零刻度線時(shí)杠桿的自重與秤砣自重抵消了，所以刻度的設(shè)置與秤桿形狀是沒有關(guān)系的?！?/p>

其實(shí)問題5也是非常有趣的，學(xué)生在實(shí)際操作中會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)秤砣質(zhì)量發(fā)生改變后，稱量出的質(zhì)量就會(huì)改變。在這個(gè)時(shí)候教師就可以適當(dāng)?shù)那腥搿罢\信銷售”的話題，讓學(xué)生了解一些不良商販在桿秤上是如何做手腳來坑騙消費(fèi)者的，再次激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。

在桿秤的使用這節(jié)實(shí)踐課結(jié)束后，教師可以給學(xué)生布置一項(xiàng)課后作業(yè)：自制桿秤。學(xué)生在杠桿制作過程中去自主去選材、標(biāo)注刻度，安裝配件等，都可以讓學(xué)生的能力進(jìn)一步提升。在實(shí)踐和應(yīng)用的環(huán)節(jié)中，初中物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)的具體表現(xiàn)為學(xué)生能否完成分析和解釋與物理有關(guān)的實(shí)際情景問題、進(jìn)行推測與推理、借助適當(dāng)?shù)乃枷敕椒▉斫鉀Q實(shí)際問題等應(yīng)用性實(shí)踐活動(dòng)。

四、 求實(shí)與創(chuàng)新是指學(xué)生在學(xué)習(xí)與問題解決中能夠合理地進(jìn)行知識(shí)遷移，有新的思考和發(fā)現(xiàn)，具有質(zhì)疑和實(shí)證、知識(shí)遷移的能力

在學(xué)習(xí)了杠桿的平衡條件后，學(xué)生可以結(jié)合力、質(zhì)量、密度的關(guān)系，將桿秤改裝成為密度計(jì)，這個(gè)創(chuàng)新思路就是學(xué)生將知識(shí)遷移和創(chuàng)新的過程。結(jié)合不斷解決實(shí)際操作中出現(xiàn)的問題，學(xué)生可以將桿秤一步步地轉(zhuǎn)化為“杠桿密度計(jì)”。

學(xué)生自制測量液體密度的杠桿密度計(jì)，可以從桿秤上的刻度直接讀出液體密度的數(shù)值，結(jié)構(gòu)如圖4所示。

所用器材：輕質(zhì)杠桿、兩種規(guī)格的空桶（100mL和200mL）、質(zhì)量為m的物體A、細(xì)線。以問題引領(lǐng)設(shè)計(jì)的過程如下：

問題一：如何確定“杠桿密度計(jì)”的零刻度線？將杠桿在O點(diǎn)懸掛起來，空桶懸掛在B點(diǎn)，質(zhì)量為m的物體A懸掛在C點(diǎn)時(shí)，杠桿水平平衡。測出B點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為l，C點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為l0，此時(shí)C點(diǎn)的密度刻度線應(yīng)標(biāo)注為0。這與制作桿秤時(shí)候確定零刻度的方法是一樣的。

問題二：如何標(biāo)注不同液體的密度值？在B點(diǎn)的空桶內(nèi)注滿某液體，空桶容積為V，移動(dòng)物體A至C1位置，使杠桿在水平位置平衡。C1點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為l1，此時(shí)C1點(diǎn)對(duì)應(yīng)的密度值即可以計(jì)算得出。學(xué)生可以列式推導(dǎo)如下：設(shè)空桶質(zhì)量為m桶，由杠桿平衡條件可知：m桶gl=mglo，則m桶=mlo/l。在B點(diǎn)的空桶中注滿液體，則由杠桿的平衡條件可知：

（m桶+m）gl=mgl1，繼續(xù)推出（m桶+ρV）gl=mgl1，然后（mlo/l+ρV）gl=mgl1，所以ρ=m（l1-l0）/Vl。因?yàn)轶w積V、力臂l、桶的質(zhì)量m為定值，所以，只要知道力臂lo就可以得出所測液體的密度。

通過“杠桿密度計(jì)”的設(shè)計(jì)、制作，學(xué)生進(jìn)行了較為復(fù)雜推理和創(chuàng)意設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)反思、知識(shí)和方法遷移到新情景等基于物理知識(shí)的創(chuàng)新性活動(dòng)，這都是核心素養(yǎng)培養(yǎng)的體現(xiàn)。而且在這個(gè)過程中融入了學(xué)生能否尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)和自然規(guī)律，由依據(jù)得出結(jié)論。對(duì)現(xiàn)有的結(jié)論有質(zhì)疑和求證的意識(shí)，這也是物理學(xué)科一直強(qiáng)調(diào)的求真、求實(shí)的原則。

基于核心素養(yǎng)的教學(xué)實(shí)施，需要教師的關(guān)注發(fā)生轉(zhuǎn)向，即如何從關(guān)注知識(shí)點(diǎn)的落實(shí)轉(zhuǎn)向到素養(yǎng)的養(yǎng)成？如何從關(guān)注“教什么”轉(zhuǎn)向到關(guān)注學(xué)生學(xué)會(huì)什么？需要教師更多地思考如何讓知識(shí)成為素養(yǎng)，也就是說只有能成為素養(yǎng)或智慧的知識(shí)才有力量。

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作者簡介：

吉興邦，江蘇省蘇州市，蘇州市平江中學(xué)校。