物理学科核心素养视阈下“激活-探究”教学

张军民 陈喜

摘 要： 物理学科核心素养视阈下“激活-探究”教学，介绍了激活、探究等名词，同时以欧姆定律一节教学设计为例，阐述了物理学科核心素养视阈下“激活-探究”教学，并从“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面阐述促进学生物理核心素养发展.

关键词： 物理学科;核心素养;激活;探究

课堂教学不仅要传授知识，还要培养学生学科的思维方法与能力，提升学生的学科核心素养.物理学科核心素养是指学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，它包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面.

激活本意是“刺激有机体内某种物质，使其活跃地发挥作用”，寓意就是在物理课堂教学中激发学生的物理思维，调动学生的物理学习兴趣，使学生从“要我学”变成“我要学”.“学起于思，思源于疑”，“疑”即是我们所说的“问题”.要激活学生思维，教师就要善于设计有效的问题来启迪学生.在课堂教学过程中教师根据教学内容、学生学习情况适时提出有效问题引发学生思考、分析知识，并学会推理判断和逻辑分析，形成自己的物理思维，提高课堂学习的有效性.

探究也称发现学习，是学生在学习情境中通过观察、阅读，发现问题，搜集数据，形成解释，获得答案并进行交流、检验、研究性学习.

“激活-探究”是一种积极的学习过程，通过挖掘潜能，在学习中发现问题，通过探究来获取信息，整合知识，培养能力，获得自主发展.

下面以苏科版九年级物理上册“欧姆定律”为例，谈物理学科核心素养视阈下“激活-探究”教学.

1 教学设计及分析

1.1 发现问题.

创设情境：三个规格相同的小灯泡接在三个不同的电路中（其中包括一个调光灯电路），让学生观察小灯泡的亮度，教师根据灯泡的亮度情况提出一个物理问题：影响电路中电流大小的因素是什么？通过问题引领学生思考并能发现电流与电压、电阻之间可能存在某种关系.

分析：有趣、有味的教学情景，对调动学生的学习兴趣和求知欲望有很好的帮助，同时又能将已学知识与即将要研究的问题迅速建立联系.

1.2 提出猜想

问题导引：通过导体的电流与电压、电阻究竟有什么关系？你能否提出一种猜想，并说出支持你猜想的事实依据.

分析：学生根据前面所学的电压、电阻、电流的概念容易想到三者之间的存在某种定性关系.教师要引导学生对引入新课的情景回顾，参与讨论与猜想，并加以鼓励.

1.3 设计实验

提出问题：探究电流与电压和电阻的关系，你想到了什么方法？具体怎么做呢？实验需要哪些器材？如何设计实验电路呢？（要求学生独立设计，小组交流，然后再派代表展示汇报）

分析：学生在小组讨论中，从理论上理解“控制变量法”，在思维深度上深化这一研究方法，并清晰明确各方案中所要测量的物理量.通过展示学生设计的电路可能有两种情况进行分析讨论，指出电路的优缺点，以便对实验方案的完善达成共识，同时提高学生思考、分析、归纳的能力.

1.4 进行实验

布置学生对照电路图，检查实验器材并交流仪器使用的注意事项及应如何进行规范操作（利用投影展示电路连接中的注意问题）：开关应处于 状态;滑动变阻器的滑片处于阻值 位置;认清电压表、电流表的 接线柱;电压表、电流表的 选择要正确.教师再引导学生自主设计两个实验：实验1是电阻一定时，研究电流与电压的关系;实验2是电压一定时，研究电流与电阻的关系.学生在设计实验时，教师提醒学生注意设计表格、采集数据、并分析数据、总结得出结论.

分析：在一个电路中，同时使用电压表和电流表，对学生来说是第一次.因此在学生自主交流学习电流表、电压表的使用方法的同时，教师应适时参与学生的讨论中，共同分析连接电路时要注意的问题，对于存在的问题进行交流，并采集相关的图片，留作交流评估时使用.对于实验2，怎样使每次所更换电阻两端的电压保持不变？这一问题，应留给学生自己解决，让学生在动手的过程中自己去感悟、体会到研究方法的科学性、客观性与深刻性.通过以上实验活动，即培养学生观察、实验、交流合作的能力，又让他们感受探索与发现的乐趣.

1.5 分析论证

引导学生分析实验数据，得出结论.选取两个小组代表对实验1与实验2分别进行汇报，借助实物投影展示，学生代表对照表格中的数据进行分析讲解，引导学生以数学上数据的倍数关系寻求结论，过程中要注意倾听并指出学生得出结论中不恰当的语言表述，引导学生思考不恰当的原因. 还可以引导学生以电流I为纵坐标、电压U为横坐标，建立平面直角坐标系，并在坐标系中描出实验1表格中所测数据的对应点，画出I-U图像，由图像得出结论.为了便于学生综合归纳，发现电流、电压和电阻三者定量关系，借用数学上正比、反比关系，分析电流与电壓、电阻关系，巧妙将三个物理量表示在一个式子中，揭示欧姆定律.

分析：这一环节，师生之间互帮互学，即培养学生总结实验得失，又拓展学生的认知空间.同时也给予学生的一定自由空间，尽可能地激活他们的思维.学会用表格、图像等多种方法处理实验数据，揭示物理规律.学生上讲台，展示自己的数据，分析、概括出数据之间的关系得出结论，培养学生分析数据的能力，让学生上讲台讲，锻炼语言表达能力，提升他们的科学素养.

1.6 交流评估

这节课同学们经历了科学家的探究过程，并出色地找到了一条重要的电学规律——欧姆定律.大家思考，在探究过程中，同学们有没有走过弯路而影响实验结果？实验后你有没有新的发现呢？通过展示图片（学生在实验过程中操作上的失误及实验疑难问题），让学生交流讨论，评估实验中出现的问题并讨论解决的办法.同时抛出“滑动变阻器”在两个实验中的作用，让学生明晰.

分析：通过图片展示，再现学生实验过程中存在的问题，以及疑难问题，让师生对实验过程交流评估有形象直观素材，研讨有目标、抓手.使学生在交流中发现问题，突显学生在评估和思考中思维的碰撞，提高学生发现问题的能力，从而在交流中得到学习、提高，在交流中有新的发现.

1.7 迁移应用

通过出示例题，师生分析交流，提出解决电学问题的规范格式（建模-画出电路简图、公式及数据带入等），这由教师板演.接着让学生思考通过不同方法解决问题，并板演演算过程.这是为引导学生根据欧姆定律得出可能存在的两个变换公式.出示变换公式，引导学生理解公式R=U/I.接下来设置电压表、电流表能否直接连到电源两极，结合欧姆定律进行讨论.

分析：这环节是让学生熟悉如何用欧姆定律解决实际问题，是对欧姆定律的理解与应用，培养学生应用物理知识解决问题能力，既有效巩固新知识，又培养知识迁移能力.

1.8 课堂小结

通过本节课学习，你学到了什么，在实验探究中有哪些感悟？还想进一步学习和探究的内容是什么？

分析：让学生对这节课学习进行自我评价，发现自己在实验探究中的收获，并适时引导学生提出新问题，带着问题走出课堂.

2 “激活-探究”促进学生物理核心素养发展

2.1 促進学生物理观念的形成

学科核心素养是学科育人价值的集中体现，也是学生通过课堂学习过程逐步形成的.物理学科核心素养的“物理观念”，强调应用物理观念来解决实际问题，为此教学中教师要善于创设真实的教学情境，让学生经历科学探究和思维加工，将物理概念和规律等进行内化，形成科学的物理思想、物理观念.

本节课堂教学中关于例题解析，教师按教材提供方法——比较“电流”进行解析示范后，接着又让学生补充其它解法？其中有一位学生采用比较“电压”方法计算出安全电压45V（如图1左图所示板书）进行正确比较后教师总结说，还有其它方法就不说了，为什么不说呢？为什么要放弃比较“电阻”方法呢？这个例题是一题多解题，对于初学电学计算的学生来讲，它能很好训练学生发散性思维.同时笔者觉得有一个数据也值得商榷——安全电压是45V？因为在“WWW”课外实践与练习（是什么？为什么？怎么做？如图1右图所示）第2题中指出“36V是安全电压”，前面例题讲过后，学生很容易用45V来解释生活中的实际问题，当然这是考虑安全电压问题的一个因素，同时在学生头脑中树立科学用电的安全观.

另外关于电压表和电流表能否直接接到电源两极的问题，学生用欧姆定律很好地解决，对于前期所学生电流表使用要求：绝不允许把电流表直接连接到电源的两极，对为什么存在这样的要求学习了欧姆定律学生豁然开朗.

通过这两点教学，学生初步具有应用此规律解释之前存在的实际问题的能力，培养了学生的物理观念.

2.2 促进学生科学思维的养成

作为物理学科核心素养，“科学思维”是从物理学角度对客观事物本质属性、内在规律一种认识方式，它实质上就是理论探究.在物理教学过程中，不但要重视学生实验探究能力的培养，更要提高学生科学思维能力.任何一个物理规律的建立，都离不开实验探究和理念探究，二者是相互印证的.

结合“欧姆定律”这节课，谈谈笔者的看法.在本节课堂教学中，从两个实验结论提炼归纳出欧姆定律这一总体规律环节中，教师并没有像教材那样及时归纳出欧姆定律及其表达式，而是通过让学生先作出：在电阻R一定情况下I-U图像过原点的正比例直线，通过数学正比例、反比例表达通式写出两个实验规律通式，并通过实验数据计算出两个实验规律公式中的常数，引导学生发现常数与实验中控制变量的定值惊人的相等，从而写两个实验规律具有相同的表达式，规律合二为一，表达式也就水到渠成.可以说这一过程是分析综合、推理论证等方法在物理教学中的具体运用.

其二是在例题教学中关于物理模型的构建，面对复杂物理情景，教师做了很好的示范和要求：首先排除题中一些干扰因素时间t，在电学问题中，要注意画电路简图，本题中教师在黑板上将身体触电情景画成电路简图，非常直观清晰提炼出解题的要素，方便学生解题.

2.3 促进学生科学探究能力的提高

“科学探究”是物理学核心素养中的核心部分，它是学生在学习物理过程中探索和了解自然、获取知识的主要方法，是提出科学问题，形成猜想和假设，获取和处理信息，基于证据得出结论并做出解释的过程，是对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力.

本节课的探究活动主要是探究导体的电流与电压、电阻的关系.本节课探究环节紧凑，环环紧扣.如在保持定值电阻R不变，通过改变R的两端电压，来比较电路中的电流，紧接着教师跟进问题，激活学生思维，如何完成上述操作？学生通过思考，得出可以通过改变滑动变阻器连入电路中的电阻来完成.在学生测出几组数据后，并填到相应的表格后，教师启发学生画出I-U图像，由图像得出结论.整个过程流畅，自然，学生通过教师引导、启发，激活学生思维，学生通过实验探究，既掌握了知识，又体验了过程.

2.4 促进学生科学态度与责任的形成

“科学态度与责任”要求教师在课堂教学过程中要有正确态度和责任心，要尊重客观事实.学生在学习过程中克服紧张情绪，并以积极的情感投入到课堂学习过程中.

本节教学过程中，教师明显抓住两点生成性的内容，进行恰当的处理，一是在学生实验操作后的汇报，看到学生记录的实验数据不规范，并进行了示范纠错，在这一点上教师的做法很好，不能因为初中对学生有效数字要求不高，而放弃对实验科学规范性的要求，例如，学生记录电流是0.1A，0.16A，其中0.1A记录能及时更改为应该是0.10A等;二是在学生分组实验操作中，教师利用手机抓拍学生实验存在的缺陷，在介绍欧姆定律后，再进行回放让学生讨论其中存在的问题.这些做法表明教师的严谨教学态度与行为，将对学生的科学态度与责任起到潜移默化的影响.

本节教学中教师设计了一系列的活动情景，并通过活动情景实施激活学生的思维，调动学生的学习兴趣，激活的主语是教师，宾语是学生，可以说在这一教学环节中体现了教师的主导性.学生在教学活动情境中通过观察、阅读，思考，发现问题，搜集数据，获得答案并进行交流、检验，完成了学习任务的探究，可以说在这一教学环节中体现了学生的主体性.“核心素养”是教学纲领，是培养学生的目标，“激活”是实现学生“自主探究、合作探究”的基础和前提，教师指导下的“探究”则是学生学习的主要形式和有效途径.

参考文献：

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