(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。

1 挖掘核心素養(yǎng)，確定教學(xué)目標(biāo)

《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?！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(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。

2 設(shè)計(jì)教學(xué)流程，培育核心素養(yǎng)

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)。

3 整合創(chuàng)新習(xí)題，評(píng)價(jià)學(xué)生素養(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。

4 結(jié)語(yǔ)

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).