(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(jì)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(jì)為例,通過(guò)“挖掘核心素養(yǎng),確定教學(xué)目標(biāo)”“設(shè)計(jì)教學(xué)流程,培育核心素養(yǎng)”“整合創(chuàng)新習(xí)題,評(píng)價(jià)學(xué)生素養(yǎng)”三個(gè)流程,提出教學(xué)設(shè)計(jì)的策略。
核心素養(yǎng);教學(xué)設(shè)計(jì);歐姆定律
隨著《中國(guó)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(shí)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(jì)成為研究焦點(diǎn)。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(jí)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(jì)策略。
《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》包含“三個(gè)方面”“六大要素”和“十八個(gè)基本要點(diǎn)”,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(gè)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(guó)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(shí),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(duì)本堂課的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行初步設(shè)計(jì);然后結(jié)合《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》,對(duì)初步設(shè)計(jì)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(guò)實(shí)驗(yàn),探究電流與電壓、電阻的關(guān)系。理解歐姆定律。”結(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(gè)探究過(guò)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(guó)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(huì)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(guò)實(shí)驗(yàn),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(guò)程中,學(xué)會(huì)運(yùn)用控制變量法,培養(yǎng)正確的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。
傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)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(jì),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(jì)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(shí),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(gè)教學(xué)過(guò)程中的每一個(gè)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(guò)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(wèn)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(jì)意圖:通過(guò)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(wèn):“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(shí),會(huì)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(gè)電路,兩電路中都由導(dǎo)線將電池盒、開(kāi)關(guān)、燈泡串聯(lián)在一起。兩個(gè)電池盒外觀相同、并且?guī)w子,其中一個(gè)電池盒僅安裝一節(jié)干電池,而另一個(gè)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(kāi)關(guān)后,讓學(xué)生觀察兩電路中燈泡的亮暗情況,并提出問(wèn)題:是什么原因?qū)е铝藷襞莸牧涟登闆r不同?
設(shè)計(jì)意圖:通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察,學(xué)生會(huì)答道:“這是電流導(dǎo)致了燈泡的亮暗情況不同”,然后打開(kāi)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(gè)情境,學(xué)生很容易猜想出影響電流的兩個(gè)因素:電阻和電壓,從而順利地引入下一個(gè)環(huán)節(jié)。
2.2 提出問(wèn)題,引發(fā)思考
筆者提出問(wèn)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(jì)意圖:物理學(xué)留給學(xué)生的財(cái)富之一就是分析和解決問(wèn)題的科學(xué)方法??刂谱兞糠ㄗ鳛槌踔形锢韺W(xué)的一個(gè)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(shí)驗(yàn)探究前,筆者引導(dǎo)學(xué)生選擇合適的科學(xué)方法。同時(shí),這一環(huán)節(jié)也能理清本實(shí)驗(yàn)的探究思路:控制電阻不變時(shí),研究電流與電壓的關(guān)系;控制電壓不變時(shí),研究電流與電阻的關(guān)系。
2.3 交流合作,設(shè)計(jì)電路
設(shè)計(jì)正確的實(shí)驗(yàn)電路是完成實(shí)驗(yàn)的前提和保證,筆者引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行個(gè)人設(shè)計(jì)、小組交流討論、小組展示,完成實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)意圖:“個(gè)人設(shè)計(jì)”可以培育學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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(gè)人設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路的不足,而且還能在爭(zhēng)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(lè)學(xué)善學(xué)、勤于反思等素養(yǎng)??偟膩?lái)說(shuō),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(shí)驗(yàn),分析數(shù)據(jù)
實(shí)驗(yàn)前筆者提醒學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的注意事項(xiàng),然后學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn),同時(shí)收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),最后由學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得出結(jié)論。
設(shè)計(jì)意圖:在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,主要培育學(xué)生科學(xué)探究能力;在收集證據(jù)的過(guò)程中,主要培育學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度;在分析與論證過(guò)程中,主要培育學(xué)生的科學(xué)思維。在整個(gè)環(huán)節(jié)中,教師巡回指導(dǎo),對(duì)學(xué)生出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行糾正,對(duì)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(huì)暴露出實(shí)驗(yàn)操作不當(dāng)、虛構(gòu)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等問(wèn)題,甚至還有讓教師意想不到的問(wèn)題。筆者認(rèn)為:發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題時(shí),教師不應(yīng)該立即指出錯(cuò)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(cuò)誤源”,從根本上培養(yǎng)學(xué)生的糾正錯(cuò)誤、勤于反思、問(wèn)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(shí)驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上,總結(jié)得出歐姆定律,并對(duì)該定律進(jìn)行解讀,同時(shí)對(duì)相關(guān)物理學(xué)史進(jìn)行講解。
設(shè)計(jì)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(guò)了解德國(guó)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)。
在核心素養(yǎng)時(shí)代,對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)也成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)。筆者認(rèn)為,為了全面評(píng)價(jià)學(xué)生的素養(yǎng),應(yīng)該做好“過(guò)程性評(píng)價(jià)”和“形成性評(píng)價(jià)”。其中,“過(guò)程性評(píng)價(jià)”應(yīng)對(duì)學(xué)生在各環(huán)節(jié)的參與度、達(dá)成度等方面進(jìn)行評(píng)價(jià);“形成性評(píng)價(jià)”是通過(guò)習(xí)題,對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià),而在習(xí)題設(shè)計(jì)方面,應(yīng)對(duì)已有習(xí)題進(jìn)行整合或創(chuàng)新,將學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題編入習(xí)題進(jìn)行考查。在本節(jié)課中筆者設(shè)計(jì)了一道例題,對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)。
例題:在探究“電流跟電壓、電阻關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)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(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器、不同阻值的定值電阻、導(dǎo)線等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
(1) 不完整的電路如圖1所示,請(qǐng)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線,將實(shí)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(shí),開(kāi)關(guān)應(yīng)___,閉合開(kāi)關(guān)前應(yīng)將滑動(dòng)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(shí),實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,應(yīng)保持_____不變,然后閉合開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器得到表1的數(shù)據(jù)。
表1
從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出:通過(guò)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(guò)程中,該同學(xué)應(yīng)控制______不變。實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)將圖中的電阻R由10Ω更換為20Ω,閉合開(kāi)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(lèi)比法、等效替代法、控制變量法、轉(zhuǎn)換法等,本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用的方法是________。
設(shè)計(jì)意圖:本題較全面地考查了探究歐姆定律的全過(guò)程。其中,第(1)問(wèn)考查了設(shè)計(jì)電路的能力;第(2)問(wèn)考查了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的注意事項(xiàng);第(3)問(wèn)考查了探究“電流跟電壓的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)操作及結(jié)論;第(4)問(wèn)考查了探究“電流跟電阻關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)操作;第(5)問(wèn)考查了本實(shí)驗(yàn)的研究方法。
教育進(jìn)入“核心素養(yǎng)時(shí)代”,時(shí)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(gè)素材,緊緊抓住培育學(xué)生核心素養(yǎng)的每一個(gè)契機(jī),“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”般地培育學(xué)生的核心素養(yǎng)。
[1] 中華人民共和國(guó)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(wèn)題——以“力與運(yùn)動(dòng)”章后小結(jié)為例[J].物理之友,2017,33(1).