王 雄

嘉興經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)教研中心，浙江 嘉興 314000

物理學科核心素養(yǎng)是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，主要包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任四個方面[1]。如何讓核心素養(yǎng)這顆美好的“種子”在課堂的“土壤”里“生根”，是每一位教師需要解決的難題。

1 問題的提出

學科素養(yǎng)的養(yǎng)成關(guān)鍵載體是課堂，然而從素養(yǎng)到課堂中間有一段很長的“路”要走。以目標為例，我們需要經(jīng)歷單元目標—課時目標—活動目標的遷移過程，這無疑挑戰(zhàn)著教師的專業(yè)素養(yǎng)。把學科素養(yǎng)落實到課堂目前主要存在兩個問題：第一，學科素養(yǎng)下行遷移路徑不通。物理核心素養(yǎng)像課堂的“指南針”，指引著課堂實踐的方向。因此，教師在課堂實踐時要明確相應的學科素養(yǎng)，但真正能做到這一點卻很難。第二，課堂實踐上行遷移路徑不暢。教師因其“強實踐少理論”的工作特點，導致課堂實踐上行遷移很難實現(xiàn)。

教材是專家結(jié)合核心素養(yǎng)及課程標準內(nèi)化的教育資源，是眾多專家的智慧結(jié)晶，有很強的科學性與專業(yè)性。為此，我們嘗試以不同版本的教材為研究對象，對比教材設計，從異尋同，從同尋異，在素養(yǎng)與課堂之間“建橋”，在課堂教學中落實學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。本文選取了2013年出版的五版教材進行對比分析，分別是人民教育出版社出版的《義務教育教科書物理九年級全一冊》[2]（以下簡稱人教版）；上海科學技術(shù)出版社出版的 《義務教育教科書物理九年級全一冊》[3]（以下簡稱滬科版）；江蘇鳳凰科學技術(shù)出版社出版的《義務教育教科書物理九（上）》[4]（以下簡稱蘇科版）；教育科學技術(shù)出版社出版的《義務教育教科書物理九（上）》[5]（以下簡稱教科版）；浙江教育出版社出版的 《義務教育科學書物理八 （上）》[6]（以下簡稱浙教版）。

2 如何進行教材對比

2.1 通過實驗原理呈現(xiàn)方式看物理觀念滲透

物理觀念是學習者經(jīng)過物理概念與規(guī)律的學習之后,將其在頭腦中升華而形成的各種觀念。物理觀念的形成應注重物理大概念的學習,以物理概念和規(guī)律的深度理解與應用使學習者逐步形成整個物理課程體系的大概念[7]。

就實驗教學而言，實驗原理是最基本的大概念，是學習者對相關(guān)物理學習內(nèi)容進行深度加工后才能獲得的。具體到“伏安法測電阻”一課，我們可以從原理中升華出這節(jié)課的物理觀念：電阻是物質(zhì)的一種特性，是阻礙電流的一種能力，這種特性與能力是可以被認知的。但電阻這種特性與能力是隱性的，不能直接測量。為此，我們需要通過歐姆定律公式的變形，通過比值來認識電阻。

基于這樣的物理觀念，我們對五種版本教材中“伏安法測電阻”實驗原理的呈現(xiàn)方式進行對比，如表1所示。

表1 五種版本教材“伏安法測電阻”實驗原理呈現(xiàn)方式的對比

五種版本教材對于實驗原理的呈現(xiàn)方式可以分為兩種：（1）直接法，人教版、滬科版、蘇科版都是通過開門見山的方式引入實驗原理，簡單明了；（2）間接法，浙教版把電阻的測量作為歐姆定律的應用環(huán)節(jié)，而沒有獨立的原理呈現(xiàn)，教科版是通過情境引入實驗原理。

分析兩種引入方法，其體現(xiàn)了兩種物理觀念形成的方式。一種方式是“開門見山”的方向引領(lǐng)，先直接給出相關(guān)的物理觀念，而后通過活動與探究慢慢深入。另一種是“潤物無聲”的潛移默化，在實驗過程中通過不斷步步深入，在滲透中形成物理觀念[8]。

當然，物理觀念的形成是一個螺旋上升的過程，所以不同版本的教材才有多種方式引入。同時，以上兩種物理觀念形成的方式并不是對立的，而是相對的，相互交疊的。

2.2 通過實驗方案對比看科學思維滲透

科學思維是根據(jù)物理學科的本質(zhì)特性而形成的關(guān)于物理概念與規(guī)律的認識方式，主要包括模型建構(gòu)、科學推理、科學論證和質(zhì)疑創(chuàng)新。其中，構(gòu)建理想模型的意識和能力是基礎與關(guān)鍵，它可以很好地促進學習者科學思維的發(fā)展。

設計實驗方案環(huán)節(jié)是基于實驗原理而嘗試形成的“理想圖”，可以很好地培養(yǎng)物理學科思維。具體到“伏安法測電阻”一課，通過模型構(gòu)建形成完善的電路圖是科學思維形成的關(guān)鍵。基于此，我們對五種版本教材中“伏安法測電阻”電路圖呈現(xiàn)方式進行對比。

從科學思維深度分析，五種版本教材的電路圖設計可以分為四層：

第一層：直接給出完整的電路圖，學生通過對電路圖每一個元件的分析，提升其科學演繹思維（圖 1）。

圖1 人教版、浙教版實驗電路圖

第二層：完整電路圖與實物圖相結(jié)合，學生通過兩種圖形的相互對比與轉(zhuǎn)換，提升其科學遷移思維（圖 2）。

圖2 滬科版實驗電路圖

第三層：給出部分基礎電路圖，空缺最核心的電路元件，讓學生通過思維聚焦，構(gòu)建科學分析思維（圖 3）。

圖3 教科版實驗電路圖

第四層：電路圖完全“留白”，要求學生根據(jù)實驗原理，自己建構(gòu)完整的電路圖，從而提升其科學整理性思維(圖4）。

圖4 蘇科版電路圖（留白）

支架式教學理論認為：通過“搭建腳手架”，可以使學習者掌握、建構(gòu)、內(nèi)化那些能使其從事更高認知活動的技能。一旦他獲得了這種技能，便可以更多地對學習進行自我調(diào)節(jié)[9]。分析五種版本教材的實驗電路圖呈現(xiàn)過程，我們認為，學科思維的形成與學習支架有關(guān)。支架越完善，學生科學思維形成過程的阻礙越少，但思維深度越淺；支架越不完善，學生科學思維形成過程的阻礙越多，思維深度越深。

當然，我們不能把支架數(shù)量與思維深淺簡單地畫等號。因為科學思維的發(fā)生與學生的“最近發(fā)展區(qū)”有關(guān)。教師幫助學生搭建的“腳手架”是與“最近發(fā)展區(qū)”密切相關(guān)的，只有根據(jù)學生的“最近發(fā)展區(qū)”搭建的“腳手架”對學生的發(fā)展才是最有效的。

2.3 通過實驗環(huán)節(jié)對比看科學探究滲透

科學探究是基于科學觀察和實驗提出科學問題，并形成基于已有事實的科學猜想或假設，設計收集證據(jù)和事實的有效方案,并對證據(jù)進行解釋、交流、評估和反思的科學活動[10]。

從完整的科學探究環(huán)節(jié)來分析“伏安法測電阻”一課，五種版本教材都十分重視通過實驗環(huán)節(jié)的設置來落實科學探究的問題、證據(jù)、解釋和交流四部分，但側(cè)重點有所不同。浙教版、滬科版設計了完整的實驗探究步驟，實驗過程清晰，突出探究的整體性；人教版設計“想想做做”環(huán)節(jié)，更側(cè)重于解釋能力；教科版設計生活情境引入環(huán)節(jié)，更側(cè)重于問題提出；蘇科版通過大量“留白”，給學生思維空間，更側(cè)重于實驗設計與交流能力。

科學探究是一種方式、一種方法，也是一種能力。它融合在物理學習的每一個環(huán)節(jié)，是物理核心素養(yǎng)的重要組成部分。在課堂實踐中，建議通過“整體把握，層層深入”的方式進行，先通過整體探究，讓學生對科學探究過程有一個完整的認識，形成科學探究大概念與認識，而后“聚焦”每一個環(huán)節(jié)，步步深入，從而把科學探究落到實處。

2.4 通過實驗拓展對比看科學態(tài)度的滲透

科學態(tài)度與責任是在認識科學本質(zhì)、理解科學·技術(shù)·社會·環(huán)境（STSE）關(guān)系的基礎上逐漸形成的正確態(tài)度和責任感。其培養(yǎng)過程主要是抓住兩點：一是科學本質(zhì)教育；二是STSE的融合[7]。

分析教材的實驗拓展材料，我們發(fā)現(xiàn)五種版本教材都通過介紹科學家歐姆來體現(xiàn)科學態(tài)度與責任的滲透。不同的是，對人物介紹描述細節(jié)處理上有較大差別，這也反映出不同的科學觀。為此，我們對五種版本教材歐姆的人物介紹中“科學態(tài)度與責任”的滲透進行對比，如表2所示。

表2 五種版本教材歐姆的人物介紹中“科學態(tài)度與責任”的滲透對比

同時，我們把課后作業(yè)也看成實驗拓展的一部分，結(jié)合科學本質(zhì)的科學知識、科學研究的過程與方法、科學研究的共同體、科學研究成果、科學應用與實踐五個維度[11]進行了分析與對比，發(fā)現(xiàn)在科學知識、科學研究的成果兩個維度各個版本教材的處理大致相同，但在另外三個維度卻各有側(cè)重。人教版作業(yè)設計側(cè)重于“動手動腦學物理”的科學研究共同體；浙教版通過“交流電”的作業(yè)設計側(cè)重于科學應用與實踐；蘇科版通過“方法鏈接”作業(yè)側(cè)重于數(shù)學方法的形成；教科版通過“電壓與電流圖像”側(cè)重于對實驗結(jié)果的方法處理。

3 對比研究的意義

以“伏安法測電阻”一課為例，通過五種版本教材的比較研究，嘗試教材設計環(huán)節(jié)與物理核心素養(yǎng)四層次進行融合。這樣的研究有利于對比物理觀念形成的不同方式；有利于對比科學思維形成的不同深度；有利于對比科學態(tài)度形成的不同側(cè)面。通過對比，可以體現(xiàn)教學設計思維豐富性，提升思維精準性，形成思維深刻性，從而最終指向物理核心素養(yǎng)的理解與養(yǎng)成。