沙 莉

(宣城市教學(xué)研究室 安徽 宣城 242000)

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》已正式頒布,明確提出初中物理課程目標(biāo)要面向全體學(xué)生,著力培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng),核心素養(yǎng)包含物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任4個方面[1-3].面對剛開始學(xué)習(xí)物理的初中學(xué)生,如何讓學(xué)生在物理知識獲得的同時培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng),如何高質(zhì)量地全面落實(shí)這一目標(biāo)是我們每個義務(wù)教育階段教師面臨的新的挑戰(zhàn)[4].

“小資料”是人民教育出版社出版的2013年教育部審定的義務(wù)教育教科書《物理》中為學(xué)生提供一些重要物理常數(shù)的欄目.該教科書中共有“小資料”20個,八年級上冊中“小資料”有14個,八年級下冊中“小資料”有1個,九年級中“小資料”有5個.它不像其他教學(xué)內(nèi)容有非常明確的教學(xué)要求,因此一些教師在教學(xué)中,往往一帶而過,忽視了“小資料”所能反映的物理學(xué)科特點(diǎn),忽視了利用“小資料”對學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng).下面筆者主要通過以一些“小資料”為例進(jìn)行設(shè)計,談教學(xué)中如何重視利用“小資料”培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng).

1 重視閱讀“小資料” 引導(dǎo)學(xué)生建立正確的物理觀念

對于剛學(xué)習(xí)物理的學(xué)生,教師在對“小資料”的教學(xué)中,首先要教會學(xué)生認(rèn)真閱讀“小資料”,能從“小資料”中迅速找出所包含的物理信息,并能從物理學(xué)視角對其進(jìn)行表達(dá),培養(yǎng)學(xué)生正確的物質(zhì)觀、運(yùn)動和相互作用觀、能量觀.

1.1 養(yǎng)成閱讀并能正確表達(dá)“小資料”數(shù)據(jù)的習(xí)慣

“小資料”通常包含3個要素:研究的物理量、單位、數(shù)據(jù)(大小),是以表格或圖表方式呈現(xiàn)的,表格的上方是題目,明確表格表示的內(nèi)容,表格通常有兩行,物理量及對應(yīng)的大小.如“小資料”中“一些物體運(yùn)動的速度”,物理量——速度,單位——m·s-1,數(shù)據(jù)——對應(yīng)物體的速度大小,可以從表中由物體查出速度大小,也可由速度大小找出對應(yīng)物體.如同步衛(wèi)星的速度大小為3 070 m/s,也可由速度達(dá)到3 000多m·s-1時,對應(yīng)的是同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度.

1.2 養(yǎng)成分析“小資料”中數(shù)據(jù)的習(xí)慣 正確把握相應(yīng)單位的大小

分析“小資料”中所給的數(shù)據(jù),讓學(xué)生正確把握物理量單位大小、意義和表示方法.初學(xué)物理的學(xué)生對單位的意義感受不深,如“小資料”中“一些長度和距離”教學(xué)中可以設(shè)計這樣的問題:把太陽的半徑7×108m換算成μm和km,通過換算發(fā)現(xiàn)單位不同時,數(shù)值不同,從而了解沒有單位,數(shù)據(jù)就沒有意義.再如“小資料”中的“一些長度和距離”中給出了我國鐵道標(biāo)準(zhǔn)軌距是1.435 m,軌距是學(xué)生們熟悉的距離,通過想象,學(xué)生了解1 m的長度大概有多長,借此再讓學(xué)生估計教室的長、寬,估算教室的面積,培養(yǎng)學(xué)生的估算能力,養(yǎng)成建立正確物質(zhì)觀的好習(xí)慣.再如對“小資料”中的“人對不同強(qiáng)度聲音的感覺”部分,可讓學(xué)生通過拖拉機(jī)開動聲音強(qiáng)弱的等級是100 dB,感受dB大小與人的感受的關(guān)系,再進(jìn)一步舉例,超過115 dB的噪聲會造成耳聾,在平均70 dB的噪聲中長期生活的人,心肌梗死發(fā)病率增加30%,噪聲達(dá)到95 dB,40%的人瞳孔會放大等.這些數(shù)據(jù)可讓學(xué)生掌握噪聲強(qiáng)弱與對人造成的危害程度之間的關(guān)系,讓學(xué)生形成正確的關(guān)于噪聲強(qiáng)弱的能量觀.

2 重視思考“小資料” 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的能力

核心素養(yǎng)的科學(xué)思維能力包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證和質(zhì)疑創(chuàng)新4個方面.

2.1 利用“小資料”中的數(shù)據(jù)設(shè)置問題 加強(qiáng)學(xué)生對模型建構(gòu)方法的理解

建構(gòu)物理模型是學(xué)好物理必須掌握的一種方法.初中學(xué)生剛剛接觸物理,所以有意識地培養(yǎng)學(xué)生理解模型建構(gòu)的方法非常重要.比如在學(xué)習(xí)了勻速直線運(yùn)動這一理想模型后,可以設(shè)置這樣的問題:請問“小資料”的“一些物體運(yùn)動的速度”中物體都在做勻速直線運(yùn)動嗎?如果要說它們在做勻速直線運(yùn)動,各需要添加哪些條件?有沒有不可能做勻速直線運(yùn)動的物體?通過思考與討論及教師的引導(dǎo),得出答案如上海磁懸浮列車的速度可達(dá)120 m/s是正常平穩(wěn)時的速度,不考慮空氣阻力的情況下才具有的;同步衛(wèi)星的運(yùn)行軌道是圓周,不可能做勻速直線運(yùn)動等等.通過這樣的問題解決,學(xué)生可以理解勻速直線運(yùn)動是一理想情況,是物理學(xué)中為了研究問題的方便,忽略一些次要因素時建立的一種運(yùn)動模型,現(xiàn)實(shí)生活中很難達(dá)到,這一模型建構(gòu)的方法在今后的物理學(xué)習(xí)中會經(jīng)常用到.

2.2 利用“小資料”中的數(shù)據(jù)總結(jié)規(guī)律 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理及科學(xué)論證能力

通常在“小資料”給出前,該物理量的相關(guān)教學(xué)已完成,這時可通過“小資料”強(qiáng)化學(xué)生對該物理量概念和規(guī)律的理解和掌握,讓學(xué)生通過對“小資料”表中數(shù)據(jù)相關(guān)信息的觀察、比較、分析得出相關(guān)規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理、科學(xué)論證的科學(xué)思維習(xí)慣.如“小資料”中的“一些介質(zhì)中的聲速”,教師可引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合前面所學(xué)有關(guān)知識觀察表格,問:從表格中可以總結(jié)出哪些關(guān)于聲音方面的物理知識?學(xué)生們經(jīng)過對表格的分析發(fā)現(xiàn):

(1)從題目可以看出,聲音的傳播需要介質(zhì);

(2)從所給介質(zhì)可以看出,傳聲的介質(zhì)可以是氣體、固體和液體,真空不能傳聲;

(3)聲音在不同溫度的空氣中傳播的速度不同,說明聲速的大小除與介質(zhì)的種類有關(guān)外,還與介質(zhì)的溫度有關(guān);

(4)可以看出,一般來說聲音在固體中傳播速度比液體、氣體中大,等等.

鑒于義務(wù)教育的基礎(chǔ)性、全面性和實(shí)踐性,新課標(biāo)更強(qiáng)調(diào)教學(xué)要面向全體學(xué)生,選擇符合學(xué)生認(rèn)知水平的教學(xué)方式,在上面的問題設(shè)置中,可以根據(jù)學(xué)生的現(xiàn)有能力情況,設(shè)置一個大問題,也可以分成4個方面的小問題來設(shè)置,以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生善于思考、善于總結(jié)的科學(xué)思維習(xí)慣.

2.3 利用“小資料”中數(shù)據(jù)自編習(xí)題 培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新能力

利用“小資料”自編習(xí)題,習(xí)題形式可以多樣化,如選擇題、填空題、實(shí)驗(yàn)題、簡答題、計算題等.自編習(xí)題需結(jié)合學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)及認(rèn)知特點(diǎn),可聯(lián)系物理科技的發(fā)展及應(yīng)用,創(chuàng)設(shè)學(xué)生熟悉和感興趣的具體情境,如以下例題.

【例1】(簡答題)小明同學(xué)查看“小資料”中的“用電器的電功率”后說,一臺空調(diào)的耗電量相當(dāng)于50臺電扇的耗電量,所以為了節(jié)約用電,我們還是用電扇好.小明的說法對嗎?你認(rèn)為應(yīng)該如何說?你能否利用家庭電路設(shè)計一實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)?zāi)愕挠^點(diǎn)是否正確?

【例2】(填空題)我們從“小資料”中的“自然界的一些溫度”知道絕對零度是-273.15 ℃,絕對零度其實(shí)指絕對溫度零K,絕對溫度是絕對溫標(biāo)表示的溫度,它是1848年,英國科學(xué)家威廉·湯姆孫·開爾文勛爵(1824-1907)建立的一種新的溫度標(biāo)度,稱為絕對溫標(biāo),它的量度單位稱為開爾文(K).這種標(biāo)度的分度距離同攝氏溫標(biāo)的分度距離相同.它的零K相當(dāng)于-273.15 ℃,因此,絕對溫度T與攝氏溫度t之間的關(guān)系式是________,酒精的凝固點(diǎn)的絕對溫度是________K.

【例3】(實(shí)驗(yàn)題)媽媽買了一條金項(xiàng)鏈,讓你給她鑒別一下真?zhèn)?請你利用“小資料”里“一些固體的密度”中的數(shù)據(jù),設(shè)計一實(shí)驗(yàn),請寫出實(shí)驗(yàn)步驟.

【例4】(選擇題)關(guān)于“小資料”中的“一些物體的動能”,以下說法正確的是( )

A.拋出去的籃球的動能在空中約為30 J

B.從10 m高處落下的磚塊動能增大,重力勢能減小

C.從10 m高處落下的磚塊的動能大小與磚塊的初始狀態(tài)無關(guān)

D.一頭牛的質(zhì)量大約是一個人質(zhì)量的4倍,所以一個人行走時的動能約為15 J

3 重視觀察“小資料” 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的能力

讓“小資料”中的數(shù)據(jù)喚起學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究意識,加強(qiáng)學(xué)生對物理學(xué)科實(shí)驗(yàn)屬性的認(rèn)識,激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的興趣,培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計及操作能力.

3.1 讓“小資料”中的數(shù)據(jù)引發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究意識和興趣

教學(xué)中,要讓學(xué)生明白“小資料”中的數(shù)據(jù)不是憑空想象出來的,也不是單單計算出來的,而是通過測量儀器,通過實(shí)驗(yàn)方法得出來的,有的方法需要經(jīng)過幾代人甚至幾十代人的努力才探索出來,我們今天可以重溫科學(xué)家的探索之路,掌握科學(xué)探究的方法.如“小資料”“一些長度和距離”教學(xué)中,可以問學(xué)生:表格中的數(shù)據(jù)都是用測量儀器測出來的嗎?不都是.如從表中可以看出,人的肉眼是無法看到10-7m的,只能用特殊方法獲得,上高中后可以學(xué)到用油膜法測分子直徑的方法;教師還可以向?qū)W生介紹物理學(xué)史上科學(xué)家對微觀領(lǐng)域長度大小的實(shí)驗(yàn)探究方法等.

3.2 選擇“小資料”中的數(shù)據(jù) 布置具體的實(shí)驗(yàn)探究任務(wù)

教學(xué)中可以按照實(shí)驗(yàn)探究的步驟要求,讓學(xué)生設(shè)計探究“小資料”中數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)方法,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的能力.如“小資料”中的“一些固體的密度”“一些液體的密度”等,教學(xué)中可問學(xué)生:看到這些數(shù)據(jù),你們想過它們是怎樣測出來的嗎?規(guī)則固體的密度容易測量,但如果物體的形狀是不規(guī)則的呢?如果是液體呢?要用到哪些測量儀器呢?同學(xué)們回去想一想有哪些方法?也可讓有興趣的學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室去試一試.再如“小資料”中的“一些物質(zhì)的比熱容”教學(xué)中,同學(xué)們經(jīng)過分析比熱容表,找出水的比熱容最大;物質(zhì)的比熱容與物質(zhì)的種類有關(guān),不同物質(zhì)的比熱容一般不同,教師可引導(dǎo)學(xué)生設(shè)置實(shí)驗(yàn)“探究物質(zhì)的比熱容與物質(zhì)的種類有關(guān)”,讓學(xué)生拿出實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn),對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理等;通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生掌握控制變量法等科學(xué)探究的方法.

4 重視拓展“小資料” 培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任包括科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任3個方面.

4.1 追尋“小資料”的物理學(xué)史 培養(yǎng)學(xué)生正確的科學(xué)本質(zhì)觀

科學(xué)本質(zhì)是指對于科學(xué)知識、科學(xué)研究過程、科學(xué)方法、科學(xué)精神等方面最基本特點(diǎn)的認(rèn)識.有的“小資料”的數(shù)據(jù)可反映物理學(xué)在該領(lǐng)域發(fā)展的大體歷程,有的“小資料”數(shù)據(jù)的發(fā)現(xiàn)浸透了科學(xué)家們大量的心血.結(jié)合這些數(shù)據(jù),通過對數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的過程及產(chǎn)生的歷史背景等方面的介紹,讓學(xué)生意識到科學(xué)發(fā)展的艱辛與曲折,從中體會到科學(xué)研究方法、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神與物理知識同樣重要.如“小資料”中的“自然界中的一些溫度”,可通過對絕對零度的介紹,講述科學(xué)家們在超低溫領(lǐng)域的奮斗歷程及取得的輝煌成就,激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)、獻(xiàn)身科學(xué)的遠(yuǎn)大志向.再如“小資料”中的“一些物體的質(zhì)量”教學(xué)中,可以問學(xué)生:地球的質(zhì)量是6.0×1024kg,這么大的質(zhì)量能用天平測出嗎?由此引出牛頓的萬有引力定律,介紹牛頓從1665年開始研究到1685年正式發(fā)現(xiàn)萬有引力定律,花了整整20年的漫長時間,樹立學(xué)生對科學(xué)家的崇敬之心,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、持之以恒的科學(xué)品質(zhì).

4.2 聯(lián)系“小資料”中的數(shù)據(jù) 培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)系生活實(shí)際及勇于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度

義務(wù)教育新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)從生活走向物理,從物理走向社會.將“小資料”的數(shù)據(jù)結(jié)合生活中的數(shù)據(jù),讓學(xué)生充分感受到物理與生活實(shí)際的關(guān)系,體會物理知識在實(shí)際生活中應(yīng)用的重要性.如“小資料”中的“一些物體運(yùn)動的速度”教學(xué)中,可進(jìn)行以下聯(lián)系:“小資料”表中小轎車的速度是多少?家庭小汽車速度表中顯示的汽車速度是多少?為什么這兩個數(shù)據(jù)差別這么大?汽車速度表中通常用什么做單位?如何把表中小轎車的速度換算成汽車速度表中轎車的速度呢?通過這樣的換算,你們是否掌握了這兩個單位間的換算關(guān)系呢?像這樣的組合單位的換算以后我們經(jīng)常要用,你們是否掌握了這種方法?這樣我們不僅強(qiáng)調(diào)了學(xué)生對單位的重視,同時讓學(xué)生理解了國際單位制的單位與實(shí)際單位的區(qū)別,體會了不同單位的取舍與生活實(shí)際密切相關(guān).再如“小資料”中的“一些物質(zhì)的比熱容”教學(xué)中,將水的比熱容最大這一特點(diǎn)應(yīng)用到生活中,設(shè)計問題情境:水的比熱容最大在生活中有什么應(yīng)用? 為什么在海邊大家會發(fā)現(xiàn)海水和沙子在同一時刻的溫度會不一樣?在學(xué)生們的交流、討論、推理下,加深對比熱容概念的掌握,培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用于生活實(shí)際的科學(xué)態(tài)度.

同樣,“小資料”中的很多數(shù)據(jù)與現(xiàn)代科技發(fā)展也有很大關(guān)系,結(jié)合數(shù)據(jù)介紹與此有關(guān)的現(xiàn)代科技和發(fā)明成果,培養(yǎng)他們關(guān)心前沿科技發(fā)展的動態(tài),養(yǎng)成尊重事實(shí)、敢于質(zhì)疑、善于反思、勇于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度.如“小資料”中的“一些介質(zhì)中的聲速”中,教師可把海水中的聲速與回聲探測儀的發(fā)明聯(lián)系起來,講解利用回聲探測儀測出海水深度及物體到海水中障礙物之間距離的方法,介紹為什么回聲探測儀是現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于國防、海洋開發(fā)事業(yè)的聲吶裝置的雛形.可見,科技的發(fā)展與物理學(xué)的知識是緊密聯(lián)系的,培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注科技、勇于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度.

4.3 欣賞“小資料”的數(shù)據(jù) 培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷和社會責(zé)任感

每個“小資料”中的數(shù)據(jù)都飽含了自然界的科學(xué)美,“小資料”中定性與定量數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)方式不同,但每一個數(shù)據(jù)都與生活緊密聯(lián)系,都是人類探索自然付出的辛勞和智慧的結(jié)晶.表格中物理數(shù)據(jù)的規(guī)律呈現(xiàn)了自然界這種對稱、和諧、統(tǒng)一美.如“小資料”中的“人對不同強(qiáng)度聲音的感覺”,圖文并茂、文字簡潔、一目了然,結(jié)合圖教育學(xué)生在公共場合不能大聲喧嘩,在教室、圖書館等地要保持安靜,以免對別人的學(xué)習(xí)、休息造成干擾等,培養(yǎng)學(xué)生熱愛自然、保護(hù)環(huán)境的社會責(zé)任感.

利用“小資料”中的數(shù)據(jù)向?qū)W生介紹我國的科學(xué)技術(shù)成就,培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感和對社會主義祖國的熱愛,樹立為民族復(fù)興、祖國富強(qiáng)而努力學(xué)習(xí)的志向.如“小資料”中的“一些長度和距離”展示了物理學(xué)關(guān)于測量發(fā)展的大體歷程,結(jié)合這些數(shù)據(jù),可讓學(xué)生上網(wǎng)查《中國古代計量發(fā)展史話》等,了解中國古代創(chuàng)造發(fā)明了許多計量測量原理、方法和器具,達(dá)到當(dāng)時世界領(lǐng)先水平,增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感.再如,看到“小資料”中同步衛(wèi)星的速度,可結(jié)合我國現(xiàn)階段的航天大事向?qū)W生講述我國在航天領(lǐng)域的發(fā)展與成就,激發(fā)學(xué)生的愛國熱情等.

5 結(jié)束語

“小資料”,大作用,利用得好有助于學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng).本文從核心素養(yǎng)的4個方面進(jìn)行了關(guān)于課本小資料的設(shè)計利用,這只是拋磚引玉,希望更多教師能從“小資料”中設(shè)計出更多有效培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容,無論新教材是否再以“小資料”的方式呈現(xiàn),都希望教師們發(fā)現(xiàn)“小資料”或類似材料中物理量數(shù)據(jù)的更多可利用之處,設(shè)計更多更靈活的教學(xué)方式,培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng).