在物理建模中培育学生的核心素养——以初中物理电流模型的建立为例

沈 峰

(江苏省海安市紫石中学 226600)

核心素养背景下，如何培育学生的核心素养并使之落地，是当前教学一线讨论得比较热烈的问题.“传统初中物理课堂教学，通常是教师直接讲解或教师以提问的方式要求学生回答问题，然后再一起做题、讲题不断训练，提升学生解物理题的能力，这样做好吗？”答案自然是不好的，这种刷题式的教学对于物理学科核心素养的培育确实几无益处.有人对初中物理学科核心素养的要素进行了探究，并提出四个要素：物理认知、科学思维、科学探究和科学品格.从这四个要素的关系来看，可以发现学生的科学探究过程与物理认知过程，应当是核心素养培育的主要过程，而其中学生科学思维的培养则是关键，科学品格的形成则更多的是自然结果.

以上述理解结合初中物理优秀的教学传统，笔者以为物理建模过程，是一个很好的物理学科核心素养培育过程.简述如下：

一、物理建模过程中核心素养培育的可能性

物理建模在初中物理中不太显著，实际考查中也不常见，但实际上好多知识的学习过程都是一个建模过程.以电流概念为例，好多人以为电流的概念是在电流的定义学习的时候建立的，而事实上电流的表象是建立于前面的电路知识的学习过程中的.因为电路这一部分有一个重要的学习内容，那就是电路识别问题，而学生在初学电路时，识别电路的最佳方法就是利用建立的电流意向去判断，具体说就是让学生想像“电流(这个时候可以不给出‘电流’概念，就基于学生的生活经验说成是‘电’)从正极出来，然后看是如何流过用电器和开关，再流向负极的”.

这样的一个意向建立过程，实际上就是电流模型的最初形成过程.分析学生的生活经验，结合教学实践，笔者发现这样的一个电流模型建立过程是可行的：一方面，学生在生活中形成的关于电的认识，使得他们知道“只要有电通过用电器，那用电器就会工作”，这样的经验使得学生大脑中有最原始的“电流”表象；另一方面，“电在电路中流动”的表象变成了清晰的模型之后，学生可以借助于自己的想像去判断电路的连接方式，而且屡试不爽.因此可以认为，只要此时借助于学生的这一意向并使表象清晰化，就可以让电流模型形成，因而此时不需要给出“电荷的定向运动形成电流”的表述，学生即可以电流模型解决识别电路的问题.

说到底，这个电流建模的过程是从学生认知出发而不是从教材内容的逻辑顺序出发的，而这恰恰符合了“要始终以学生为主体，使学生在夯实文化基础的同时能得到自主发展和提升实践创新能力”这一认识.

二、电流模型的建立过程中核心素养的培育

那么，在这样的一个电流模型建立的过程中，学生的物理学科核心素养是如何得到培育的呢？笔者以为这需要分析学生在利用电流意向、形成电流表象、建立电流模型等环节中逐个分析.

如上所说，电流意向实际上是学生在生活中获得的经验.在学生的生活中，闭合开关，灯就亮了，这是因为“灯上有电”(多届的教学现场表明，学生都会用类似的话来解释)，因此，“有电”与“用电器工作”实际上已经形成了一个对应关系，这一经验经过思维加工之后，即可以让学生得到“有电经过用电器，用电器就会工作”这一意向.

这一意向形成之后，还不足以让表象清晰，表象清晰的过程主要形成于电路识别的过程中.此时，教师可以以讲授的方式为学生提供若干个范例，譬如在解释串、并联电路中用电器工作特点的时候，跟学生解释：在串联电路中，电流只有一条路径，因此两个用电器同时开始或停止工作；而在并联电路中，支路意味着电流有两个路径且互不影响，因此两个用电器的工作情况互不影响……一言以蔽之，在解释相关现象的时候，以电流为依据进行分析，可以让学生大脑中电流的意向更为清晰，进一步则可以成为想像表象.

表象形成之后，就可以让学生自己利用电流表象去识别更为复杂的电路，并完成电路图与实物图的互判，即根据电路图连接实物图，根据实物图画电路图.这个内容原本就是电路这一章教学的重点，如果没有清晰的思路，相当一部分学生都会感觉到困难，而有了电流这一工具模型，解决此类问题就比较顺利.

要注意的是，以上第三个环节中可以创设一个愤、悱的情境.即教师在带着学生使用电流模型这一工具之前，都可以让学生自己先去尝试去识别电路的连接方式，尝试用自己的方法去识别.经验表明，这个环节中，如果教师不特意强调，学生更多的会根据电路图或实物图的形状去判断，而结果不是出错就是思路的混乱，总之学生是寻找不到一个有效的办法来面对各种类型的电路图或实物图的.这个时候，教师再跟学生明确电流模型这一工具的使用，学生往往容易获得一种清晰的认识，从而让电流表象进一步模型化.

从核心素养培育的角度来看，这个过程中的核心素养培育显然是一个隐性且有效的过程.说隐性，是因为初中物理教学中本就没有必要将核心素养挂在口头上，说有效是因为从调用学生的生活经验，到初步运用于问题的解决，再到模型化的应用，实际上已经帮学生在大脑中建立了一个电流模型.这个模型的建立让学生认识到：物理问题的解决，总是要寻找规律性的方法的，而这些方法并非凭空形成的，是需要在自己的生活经验的基础上借助于想像与推理，并需要在实践中进行检验的.这样的认识形成，就是一个完整的物理认知过程，也是科学思维形成的过程，自然也就是物理学科核心素养的形成过程.

三、物理建模应当成为初中物理教学的重点

物理建模是物理教学中的重点，其在初中教学中容易被忽视，更多的因为初中物理概念、规律相对简单，有时候通过大量的习题训练，就可以让学生获得好的分数.这样的路径依赖，实际上使得学生很难形成建模的意识，从而对高中物理学习埋下一些隐患.而从核心素养培育的角度来看，物理建模的过程中，学生的思维量足，形成的物理认识深刻，更可以让学生形成基于物理过程分析去运用物理规律解决问题的意识与能力，这是刷题所无法替代的.

因此，在初中物理教学中重视建模，尤其是重视核心素养视角下的物理建模，是符合物理教学规律之举，应当成为物理教学的一个重点.