素养取向：初中物理非重点单元的教学转型*——以“从粒子到宇宙”单元教学为例

□骆 波

（江苏省锡山高级中学实验学校，江苏无锡 214177）

在教学实践层面，初中物理课程中的“小单元”常常被边缘化，这些单元是课程标准要求不高、学习难度不大、考试要求较低的非重点章节.典型表现如下：将教材中的几节内容合并为一节讲授；选取个别知识点讲授，其余则完全由学生自学；更有甚者，新授课学习中完全跳过该单元，只在中考复习时“蜻蜓点水”般地罗列该章为数不多的几个考点.究其缘由，囿于知识取向的应试，边缘化小单元是为了腾留充裕的时间保障大单元的重复训练.

当前，核心素养成为课程改革的支点，课程实施应从知识为本走向以素养为本.在把知识转化、内化和升华为能力与素养上下足工夫，目标是形成高于学科知识的学科素养.在编排上，小单元教材简明扼要，使教师有更多选择和发挥的空间；在内涵上，小单元往往包含科学发展史的线索、重要的物理思想方法、科学技术前沿的最新成果等.因此，小单元在培养学生物理学科核心素养上可以有较大作为.本文以苏科版初中物理教材第七章“从粒子到宇宙”单元教学为例，谈核心素养统领下的非重点单元设计.

一、物理观念：从碎片的观点到系统的观念

“物理观念”是从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识；是物理概念和规律等在头脑中的提炼与升华；是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础.[1]初中物理中的非重点单元是形成物理观念的重要阵地，如《物态变化》单元中的“物质的形态和变化”是“物质观”的重要内容，《能源与可持续发展》单元中“能量守恒”、“能源与可持续发展”的学习对“能量观”的形成至关重要.

为了使学生形成清晰、系统的物理观念，在单元设计时以“物质的结构与物体的尺度”为主线，逐步完成知识结构的拼图.在单元复习时安排学生自主进行知识梳理，围绕重要概念或规律的学习过程，对涉及的思维方法、实验、知识间的联系进行反思.

案例1：形成“知识结构”的活动设计

活动①：用图形、文字或语言描述原子的核式模型.

图形如图1的原子核式结构模型所示，类似行星绕日，原子由带正电的原子核和带负电的电子组成，位于中心的原子核几乎集中了原子的全部质量，电子受原子核吸引而绕核高速转动.

图1

图2

活动②：根据物体尺度的大小设计图表，按电子-原子-分子-生物体-地球-太阳系-银河系的顺序排列并标出大致尺度.

游戏：排排序——先把各对象按尺度大小排序，再把对应的长度拖拽到对应位置，如图2所示.图2反映了物理学研究对象的尺度，小到粒子、大到宇宙，面对宇宙万物，人们从没有停止过探索.

活动③：梳理通过本单元“向物质世界的两极进军”学习所形成的认识，如图3.[2]

图3

图1引导学生对照图片用语言描述原子的核式结构模型，体现“物质是可分的”、“物质由微粒组成”的观念.图2通过排序游戏，使学生认识到物体的尺度大小，感受到物理学研究范围之广，图片还反映了物理学的对称、和谐之美.图3揭示了物质的层次结构及其研究工具，是单元学习后形成的系统观念.

非重点单元的学习内容往往比较零碎，容易陷入碎片化的知识点教学，因此在单元设计时要突出“大概念”这一主线索，转向系统的物理观念的形成.比如，《电磁转换》单元要凸显“电和磁的相互联系”的观念，《光现象》单元要强化“光的传播路径”的观念.教学实现从知识到素养的转型，使学生具有清晰、系统的物理观念，能从物理学的视角正确描述和解释自然现象，能灵活应用所学的物理知识解决实际问题，能有效指导工作和生活实践.

二、科学思维：从学习知识到学会研究

“科学思维”是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑和批判，进行检验和修正，进而提出创造性见解的能力和品格.“科学思维”主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素.

在探究微观世界和宇宙世界的物理现象和性质时，充分应用了建立模型的方法，这是科学家采用的一种非常有效的办法.科学家应用这种方法进行科学研究时，通常先根据观察到的现象提出一种模型，然后收集证据验证自己的猜想，说明该模型的合理性.

案例2：关于“选择一种模型”的教学

上述活动是“走进分子世界”一课的核心活动，微粒模型的建构是认识到“粒子世界是具有结构的层次系统”的基础.在模型建构过程中，要通过实验、实例为合理的猜想提供充足的证据，要给予学生质疑、批判的空间，体现模型的选择和修正过程.

科学家常常利用模型来解释他们的思想和发现，模型能方便我们解释那些难以直接观察到的事物内部构造、事物的变化以及事物之间的关系.本节正是按科学家研究物质的过程与方法来展开教学内容的，这样处理对提高学生的逻辑推理能力是极为有益的.上述教学片段的深层蕴意是从学习知识转向学会研究，即从吸收知识转向生产知识.随着研究素养的积淀，部分学生会将物理学习兴趣深化为物理研究志趣，这或许是“钱学森之问”的基础教育应答.

三、实验探究：从简单演示到真实探究

认识自然界只有两种电荷及其作用规律是“静电现象”一节课的重点也是难点，可以参考教材做好演示实验.直接展示电荷间的相互作用规律，并告之自然界只有两种电荷.对于基础较好的学生，为丰富其核心素养，可以将演示实验改为探究性实验，如案例3.

案例3：关于“两种电荷”的实验教学

（1）通过学生实验认识用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷跟用毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷不同

现象：用丝绸摩擦过的两根玻璃棒相互排斥.

分析：由此，可以认为“同种电荷，相互排斥”吗？（应多次实验，才能找出普遍规律）

现象：用毛皮摩擦过的两根橡胶棒也相互排斥.

归纳：同种电荷，相互排斥.

思考：怎样判定上述玻璃棒、橡胶棒所带电荷种类是否相同？

分析：若彼此排斥，则是同种电荷；若不排斥，则可能带不同电荷.

现象：带电玻璃棒与带电橡胶棒相互吸引.

（2）提出自然界有没有第三种电荷的问题

讲述：人类发现采用任何方式使物体所带的电荷，它们或者跟用丝绸摩擦过的玻璃棒相吸引、跟用毛皮摩擦过的橡胶棒相排斥，或者跟用丝绸摩擦过的玻璃棒相排斥、跟用毛皮摩擦过的橡胶棒相吸引，所以自然界有且只有两种电荷存在.

（3）通过探究性实验验证自然界只有两种电荷

操作：分别把用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒悬挂起来，选择其他各种不同的材料相互摩擦，然后分别靠近上述玻璃棒和橡胶棒.

现象：这些材料摩擦之后总是与其中一个相吸引而与另一个相排斥.

结论：自然界只存在两种电荷.

上述教学过程突出以下几点：一是做好实验，采用演示实验和学生探究性实验相结合、以学生实验为主的方法，充分发挥实验的教育价值；二是多启发、多引导，使教学过程真正成为学生的学习过程；三是注重渗透物理科学方法，让学生在探索学习知识的过程中领会物理学研究的方法，提高学生的探究能力和创新能力.

非重点单元的教学内容相对较少，难度也不大，因此可以安排充足的时间让学生经历完整的科学探究过程.在教学转型中，我们倡导从简单演示走向真实探究或项目学习，使学生具有较强的科学探究意识，能在观察和实验中发现问题并提出合理的猜想与假设，有设计探究方案和获取证据的能力，能使用不同手段分析信息，能准确表述和评估探究的过程与结果.

四、科学态度与责任：从空洞说教到体悟价值

在课程目标的落实中，“情感·态度·价值观”一直是短板.因其“难教难评”而走向“不评不教”的极端，部分教师只有在叙写教学目标时才想起它，使“情感·态度·价值观”目标陷入“贴标签”的尴尬境地.这一现状与“引领学生认识科学的本质，形成科学态度和正确的价值观，为做有社会责任感的公民奠定基础”的课程愿景相去甚远，对“科学态度与责任”的形成极为不利.

在实现素养取向的教学转型过程中，就“科学态度与责任”要素而言，有两个主要抓手：一是建设课程资源，创设情境，使学生体悟物理学的价值与魅力；二是开发与学习过程相伴随的表现性评价，显化科学态度与责任.

案例4：体现“科学态度与责任”的活动设计

课程资源我国载人航天事业的新成就人类在探索宇宙历程中的大事记科普影片《宇宙与人》汤姆生等科学家的贡献及趣闻轶事微观粒子的名称学习方式参观展览查阅资料观看影片查阅资料查阅资料学习评价将相关成就标注在时间数轴上将相关成就及国家标注在时间数轴上口头或书面交流观后感写一篇小论文，并进行交流列成清单，并进行交流科学态度与责任①认识到物理研究是一种对自然现象进行抽象的创造性工作②养成事实求是、尊重自然规律的科学态度，有判断大众传媒信息是否符合科学规律的初步意识③关注科学技术的新进展，有将科学服务于人类的意识，热爱祖国，有振兴中华的使命感与责任感

上述单元学习活动设计中，主要呈现了两类课程资源：一是多媒体教学资源，弥补了实验在创设物理情境中的局限性，同时有助于提升学生获取信息、概括信息的素养；二是社会教育资源，参观科技展览具有科学教育、思想品德教育等多种功能，对扩大知识面很有益处.就学习评价而言，设置了表现性任务，倡导“表达即评价、记录即评价”的思想，形式上注重可视化，内容上凸显价值的体悟.

非重点单元在教材编排上为教师开发课程资源留足了发挥的余地，在学习评价上为教师设计评价任务留足了选择的空间.但在进行上述活动时，教师要牢牢把握素养取向，为物理学科核心素养（特别是科学态度与责任）的落地创造条件.

五、结语

为实现物理教学的素养取向转型，非重点单元是很好的突破口.教师应从知识呈现、思维显化、实验设计、评价设计等多个维度，重构教学思路，加强单元设计，使教学活动指向物理学科核心素养.