葉成貴

摘 要：核心素養(yǎng)是三維目標(biāo)的繼承與發(fā)展，體現(xiàn)了物理學(xué)科文化層面的教學(xué)，以物理知識(shí)為載體，超越對(duì)知識(shí)的理解，引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)思維，形成物理觀念。本文以閉合電路歐姆定律教學(xué)為例，淺談物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究以及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的落實(shí)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；課堂教學(xué)；物理觀念；科學(xué)思維；科學(xué)探究 科學(xué)態(tài)度

2014年3月《教育部關(guān)于全面深化課程改革，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見(jiàn)》首次提出了“核心素養(yǎng)”的概念，提出學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系，明確學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)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，突出強(qiáng)調(diào)個(gè)人修養(yǎng)、社會(huì)關(guān)愛(ài)、國(guó)家情懷，更加注重自主發(fā)展、合作參與、創(chuàng)新實(shí)踐[ 1 ]。對(duì)物理學(xué)科而言，筆者認(rèn)為物理學(xué)科核心素養(yǎng)是“三維目標(biāo)”繼承與發(fā)展。從以知識(shí)為中心，到2003年《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中提出了物理教學(xué)的三維目標(biāo)，涉及知識(shí)，更重知識(shí)的形成過(guò)程，同時(shí)促進(jìn)學(xué)生“情感態(tài)度和價(jià)值觀”的發(fā)展。物理學(xué)科核心素養(yǎng)，相對(duì)于三維目標(biāo)而言，提升到“物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”，體現(xiàn)了物理學(xué)科文化層面的教學(xué)，以物理知識(shí)為載體，超越對(duì)知識(shí)的理解，引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)思維，形成物理觀念。當(dāng)學(xué)生忘記物理知識(shí)本身的之后，還能夠用物理的思維、方法、觀念來(lái)解決問(wèn)題，才是物理學(xué)科教育意義之所在。

下面以閉合電路歐姆定律的教學(xué)為例，淺談物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度在教學(xué)過(guò)程中的落實(shí)，希望以此來(lái)拋磚引玉，共同探討。`

從“三維目標(biāo)”知識(shí)層面上升到物理觀念層面，從基本物理知識(shí)、概念、規(guī)律、方法在頭腦中的提煉和升華，是課堂教學(xué)的任務(wù)。在高中學(xué)習(xí)的過(guò)程中要形成經(jīng)典物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)觀念、相互作用觀念以及能量觀念等，并能用以解釋相關(guān)物理現(xiàn)象和實(shí)際問(wèn)題。

1 創(chuàng)設(shè)情境，形成觀念

1.1 提出問(wèn)題，引起學(xué)生注意

問(wèn)題1：如圖1所示，采用5路并聯(lián)相同燈泡，逐一閉合開關(guān)，觀察燈泡亮度變化。

學(xué)生或不暇思索，燈泡亮度不發(fā)生變化，據(jù)初中知識(shí)“電源電壓不變”，燈泡亮度不變；有的學(xué)生或猶豫不決，不敢作答。

問(wèn)題2：剛才的預(yù)判與結(jié)果會(huì)不會(huì)一致呢？

學(xué)生有的肯定、有的疑問(wèn)、有的好奇，燈泡亮暗有沒(méi)有變化，要以事實(shí)說(shuō)話。進(jìn)行演示時(shí)，讓學(xué)生觀察電路結(jié)構(gòu)，用新電池組：逐個(gè)閉合開關(guān)的過(guò)程中亮度基本不變，或變化不明顯這與學(xué)生前概念基本相吻合。換舊電池組：開關(guān)逐個(gè)閉合的過(guò)程中，燈泡逐步變暗。并且全部開關(guān)閉合后，用新電池組時(shí)全部燈泡比用舊電池組時(shí)亮。

1.2 矛盾沖突，對(duì)形成新知識(shí)產(chǎn)生興趣與期待

與前概念沖突，從而激發(fā)學(xué)生的求知欲望，電路不變，只是改變電池的情況下，現(xiàn)象發(fā)生改變，那么問(wèn)題肯定出在電池上。如此導(dǎo)入課堂，引導(dǎo)學(xué)生比較發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，科學(xué)思維能力。

1.3 形成觀念：相互作用觀念，形成全電路觀念，以及相關(guān)概念構(gòu)建

顯然，對(duì)電路的解讀上不應(yīng)該局限于部分電路，應(yīng)該具有全局觀，明確電路全部要素之間的相互作用。

全電路（即閉合電路）：由電源、用電器、開關(guān)、導(dǎo)線等構(gòu)成完整的電路稱為全電路或閉合電路。閉合電路分為外電路和內(nèi)電路。

外電路：電源外部的電路叫外電路，對(duì)應(yīng)外電路電阻叫外電阻，用R表示，外路兩端的電壓為外電壓，也就是電源兩極間的電壓，也叫路端電壓。

問(wèn)題3：長(zhǎng)時(shí)間使用手機(jī)，手機(jī)會(huì)出現(xiàn)什么情況？（發(fā)熱、溫度升高）

問(wèn)題4：為什么電池會(huì)發(fā)熱呢？

電池溫度會(huì)升高，說(shuō)明部分電能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，表明內(nèi)電路也存在電阻，這電阻稱為內(nèi)阻，用r表示，內(nèi)電阻上的電壓稱為內(nèi)電壓。

問(wèn)題5：閉合電路的電流方向怎么表示？

外電路，電流從正極到負(fù)極，即從高電勢(shì)到低電勢(shì)；內(nèi)電路，電流從負(fù)極到正極，即從低電勢(shì)到高電勢(shì)。

2 聯(lián)合思維，科學(xué)探究

從“三維目標(biāo)”過(guò)程與方法上升到物理觀念形成過(guò)程中的科學(xué)思維與實(shí)驗(yàn)探究，科學(xué)思維是物理認(rèn)識(shí)方式，以及科學(xué)思維方法的內(nèi)化；是學(xué)生基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理的質(zhì)疑、批判，提出創(chuàng)新性見(jiàn)解的能力品質(zhì)。 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[ 2 ]。實(shí)驗(yàn)探究是提出物理問(wèn)題，基于證據(jù)的猜想和假設(shè)，獲取證據(jù)和處理信息，并形成對(duì)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行分析、交流、評(píng)估、反思的能力。

從“三維目標(biāo)”情感態(tài)度與價(jià)值觀到科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，具體落實(shí)到正確的態(tài)度與責(zé)任感，主要包括科學(xué)本質(zhì)，科學(xué)態(tài)度，STSE等要素。

2.1 基于問(wèn)題猜想和假設(shè)

問(wèn)題6：在閉合電路中，路端電壓與外電阻之間有什么關(guān)系呢？

燈泡變暗，說(shuō)明燈泡兩端電壓減小；并聯(lián)的支路越多，電阻越小。也是基于電路模型進(jìn)行科學(xué)推理、定性分析。

2.2 獲取證據(jù)處理信息

實(shí)驗(yàn)裝置介紹：自制簡(jiǎn)易等效電源，內(nèi)阻10Ω，（6V恒壓學(xué)生電源和10Ω定值電阻串聯(lián)）；電阻箱；電流表。

引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，學(xué)生基于串并聯(lián)電路的特點(diǎn)，以及電流表電壓表改裝，通過(guò)思維很容易完成實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)。師生交流確定方案可行性。

2.3 數(shù)據(jù)分析科學(xué)思維

利用問(wèn)題串進(jìn)行科學(xué)探究，①電流的變化與外電阻有什么關(guān)系？②路端電壓與外電阻什么關(guān)系？③隨著外電阻的變化，內(nèi)電壓又將如何變化？④內(nèi)電壓與外電壓有什么關(guān)系？

形成知識(shí)：在靜電場(chǎng)中，只有在電場(chǎng)力做功的情況下，電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能增加，電勢(shì)能減少，總能量不變（即E=EK+EP）。那么同樣道理在上述實(shí)驗(yàn)中，外電阻增大，引起外電壓增大，內(nèi)電壓減小，從數(shù)據(jù)上看U內(nèi)+U外基本保持不變，是一恒量?；跀?shù)字分析，誤差是一種必然，特別是指針電表誤差將更大，引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)對(duì)待，不可一筆帶過(guò)“誤差允許范圍”。

物理學(xué)中，恒量通常都有特定的物理意義，如電場(chǎng)中某點(diǎn)E=F/q是一常數(shù)表征電場(chǎng)本身的性質(zhì)，對(duì)一電容器C=Q/U是一常數(shù)表征電容器本身的性質(zhì)，顯然此處恒量反應(yīng)電源本身的性質(zhì)。在物理上，引入新的物理概念電動(dòng)勢(shì)，展示各種型號(hào)1.5V干電池，2V蓄電池，3.8V手機(jī)鋰電池等，并用電壓表直接進(jìn)行測(cè)量電池兩端的電壓，顯示電壓表數(shù)值基本與相應(yīng)電池上標(biāo)注電動(dòng)勢(shì)接近。對(duì)于農(nóng)村薄弱校而言，對(duì)電動(dòng)勢(shì)概念簡(jiǎn)化教學(xué)，不予電動(dòng)勢(shì)下定義，明確兩個(gè)特征：①電動(dòng)勢(shì)表征電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，電動(dòng)勢(shì)越大轉(zhuǎn)化本領(lǐng)越強(qiáng)；②電動(dòng)勢(shì)等于電源沒(méi)有接入用電器時(shí)兩極間的電壓，可用電壓表直接接電源兩極近似測(cè)量，接入電路后，電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)外電壓之和。

在部分電路中歐姆定律描述這一部分電流、電阻、電壓之間的關(guān)系，那么在閉合電路中，這些物理量之間又有什么關(guān)系呢？（進(jìn)行閉合電路歐姆定律的教與學(xué)……第二課時(shí)從能量角度加以理解加深）

3 交流討論科學(xué)認(rèn)識(shí)

用新舊電池情況下，5個(gè)燈泡都點(diǎn)亮的時(shí)，為什么新電池組對(duì)應(yīng)的燈泡更亮（如圖3），你能否用閉合電路歐姆定律加以解釋？同組之間進(jìn)行交流討論，并進(jìn)行匯報(bào)。

引導(dǎo)學(xué)生從兩個(gè)方面交流該問(wèn)題①新舊電池組對(duì)比；②對(duì)于舊電池組，開關(guān)逐個(gè)閉合時(shí)，各個(gè)小燈泡將會(huì)逐步變暗。對(duì)于兩種情況的交流討論的過(guò)程中，加深對(duì)閉合電路歐姆定律的初步理解。對(duì)于新舊電池對(duì)比的過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程中，為不可逆的化學(xué)反應(yīng)，并將使得電池內(nèi)阻增大，有興趣的學(xué)生可以收集相關(guān)資料進(jìn)行論證。強(qiáng)調(diào)廢舊電池不能亂扔，易造成鎘中毒，從這個(gè)方面也能達(dá)到科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的滲透。

總之，核心素養(yǎng)的提升，不是告訴學(xué)生概念、規(guī)律，然后進(jìn)行刷題就完事，而是在教與學(xué)的過(guò)程中慢慢形成[ 3 ]。對(duì)于知識(shí)而言，集中式的訓(xùn)練刷題，對(duì)應(yīng)試來(lái)講容易見(jiàn)成效。而這種方式，學(xué)生忘記物理知識(shí)之后，剩下的只有物理的恐懼。而在科學(xué)思維、科學(xué)探究的過(guò)程中形成物理觀念，當(dāng)學(xué)生對(duì)知識(shí)遺忘之后，還會(huì)有物理思想方法的影子存在，這才是物理老師的責(zé)任。

參考文獻(xiàn)：

[1]樊蘭君. 基于“物理學(xué)科核心素養(yǎng)”下的課堂教學(xué)思考[J].陜西教育報(bào)，2017（1）.

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[3]林明華.高中物理核心素養(yǎng)的內(nèi)涵與培養(yǎng)途徑 [J].福建教育研究，2016 （2）.