初中物理教学中物理核心素养的培养

曾丽红 宋静

摘   要：物理学科的核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。本文从培养学生的物理核心素养角度对“科学探究：杠杆的平衡条件”这节课进行深入挖掘，以期达到培养学生物理核心素养的目的。

关键词：核心素养;建立模型;科学探究;建立力臂概念

物理学科的核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质，是学生科学素养的重要组成部分[ 1 ]。

1  建立杠杆模型

建立模型就是通過对研究对象的分析、比较、综合、分类等思维过程，根据研究对象特点，对研究对象做出一定的简化和模拟。在建立杠杆模型时笔者注重以下三个方面进行建立物理模型的训练。

（1）创设物理情景，展现撬石头、羊角锤撬钉子等的过程，让学生直观感受怎么使用这些工具，再让学生进行分析，舍弃次要因素，抓住主要因素，抽取出共同点，建立模型。

（2）进行有效引导，以突出重点。分析的过程中，要进行适当地引导，需要做什么，观察什么等等，以突出观注重点。

（3）利用对比冲突，加深印象。可以拿不同的物体去撬石头，比如用一把软尺、一把锤子等，通过对比让学生感受到杠杆在形状、大小上没有要求，但必须是硬棒。通过对比，加深学生的印象。

2  建立力臂的概念

力臂概念的生成是本节课的难点。笔者的设计从学生的认知出发，先设计学生通过实验探究加上分析推理认识到影响杠杆平衡的因素有两个：一个是力的大小，一个是支点到力的作用线的距离。之后再通过一个实验验证确实跟这两个因素有关，因此，就把支点到力的作用线的距离定义为力臂。

第一个实验初探杠杆的平衡与哪些因素有关。先保持杠杆平衡，改变什么量之后会破坏杠杆的平衡，让学生动手探究。设计时要引导学生要明确实验目的，实验方法，具体操作，观察到什么实验现象，从而说明什么等等方面，通过一番探究后进行汇总分析。

分析过程也是要根据学生已有的认知由浅及深，步步引导。杠杆一端受到力的大小增大，杠杆就会朝这端倾斜。杠杆的平衡跟力的大小有关这一点学生轻松理解。但力的方向和力的作用点的改变，是怎么改变杠杆的平衡，尤其是力的作用点的改变，有的同学认为改变的是支点到力的距离，甚至有的学生认为改变的是支点到力的作用点的距离。那到底怎么描述会更严谨一点呢。当只把力的作用点远离支点，杠杆就会朝这端倾斜。进行类比，应该是有某个物理量增大了而引起的，学生会一致认定是增大了距离。这段距离，一端是支点，一端是力，那力这端到底用什么来描述更准确，用力的作用点描述可以吗？力是有三个要素，分别是大小、方向、作用点。所以相比较力的作用点，力这端用线来描述会更严谨。所以把过力的作用点，沿着力的方向的直线称为力的作用线。通过分析发现，只改变力的作用点或力的方向，支点到力的作用线会发生改变，并且对杠杆平衡的影响跟实验结果一致。因此初步得出，力的作用点和力的方向的改变是为了改变支点到力的作用线的距离，从而影响杠杆的平衡。

再次利用实验验证之前分析得出的结论，让学生能容易接受并能加深印象。实验初步分析得出，杠杆的平衡只跟力的大小与支点到力的作用线的距离有关。如果这结论是正确的，那么只要杠杆是平衡的，保持力的大小不变，不管力的方向和力的作用点怎么发生改变，支点到力的作用线的距离是不变的。如图2所示进行实验验证，结果确实是这样的。

3  杠杆平衡条件的探究

杠杆的平衡与力的大小和力臂有关，那具体的关系是什么。当F1、L1、F2、L2满足什么条件，杠杆会保持平衡。通过这个实验，可以对学生实验设计和数据分析方面进行很好地训练。

一个实验，明确实验目的，整个实验要怎么做很重要，所以，实验设计的训练很有必要。在实验设计的时候，先通过几个问题，问题例如：

①这个实验的实验目的是什么？

②怎么确保得出的实验规律具有普遍性？

③怎样有序地进行多次实验？该实验可以保持F1、L1不变，改变F2，调节杠杆，保持杠杆水平平衡。如此多次改变F2，重复实验，纪录F1、L1、F2、L2的数据。再改变F1、L1大小，重复上述实验，这样就可以得到多组数据，且数据具有普遍性。

④实验具体操作中要注意哪些问题？

通过对问题进行分析引导，让学生先从整体把控，再到细节关注，从而完善对整个实验的设计。

在进行实验数据分析时，要注意引导学生层层递进，进行分析，比如先引导学生理解每一栏数据代表什么，引导学生对数据先进行横向对比，再进行纵向对比，先进行定性分析，再进行定量分析。例如本实验数据分析时，发现当保持F1、L1不变，F2增大，L2会减小。且F2增大x倍，L2减小为原来的，即保持F1、L1不变，F2和L2的乘积不变，且F2和L2的乘积等于F1和L1的乘积。即得出杠杆平衡条件为：动力×动力臂=阻力×阻力臂。这样假以时日地进行训练，必能有效提高学生分析数据的能力，提高学生思维能力。

4  反思与感悟

（1）重组知识点，有机构成知识体系

在教学中，教师要关注知识的生成，关注是否能帮助学生建立一个较完善的知识体系，有必要时，还要对教材进行处理，甚至重组知识点。教材的处理要突出三点：一是让学生知道知识“从何而来”，二是让学生知道、体会到知识“到哪里去”，三是通过知识结构化，帮助学生理解、记忆和迁移。美国著名的教育心理学家、学科结构课程专家布鲁纳说过：越有结构的知识，越接近学科本质;结构化的知识有助于记忆，有助于迁移[ 2 ]。对教材进行处理，要让教学内容更加有趣，有用，有意义。本节课中，笔者对教材进行了重组，构建的知识体系如图3所示。

（2）关注学生的有效思维

研究表明，提问的主要功能是启动学生的思维，课堂提问要立足于如何启动学生的思维，而有效提问是学生思维的开始 [ 3 ]。

要想做到有效提问，教师在设计问题时要注意问题指向要明确，且问题要具有思考量;提问时则要关注时机是否恰当，对象是否具有代表性，方式是否多样化，还要注意及时进行反馈。通过有效提问及及时的反馈可以较好地确保学生思维的有效性。

（3）充分利用实验探究解决问题

苏霍姆林斯基说：“在人的心理深处都有一种根深蒂固的需要，这就是希望自己是一个发现者、研究者、探索者。而在少年儿童的精神世界中，这种需要特别强调[ 4 ]。”教学中，我们始终要以能充分激发学生兴趣為前提，以“凡学生能探索的绝不能替代，凡是学生能思考的绝不暗示” 为原则，创造条件，让学生能自己通过实验探究去进行感受，获得知识。本节设计演示实验和学生实验相结合，让学生在观察与分析过程中建立杠杆的模型，在实验探究过程中建立杠杆的知识体系。

（4）物理来源于生活，服务于生活

物理来源于生活，教学中，创设教学情境时要从学生熟悉的生活问题入手，本节除了杠杆的引入部分，还介绍杆秤，利用杆秤问题引入探究杠杆的平衡条件，利用羊角锤撬铁钉的问题引入杠杆的分类。把物理跟生活紧密联系起来，让学生充分感受到物理来源于生活，并能应用于生活。

总之，教师在进行新课授课的时候，要注重知识的生成。要以学生为主，关注学生的认知程度，关注学生的有效思维，进行有效提问;采用各种手段，为学生创设相关的生活化情景，训练学生的建模能力及知识迁移能力;给学生提供条件进行实验探究，让学生在体验中构建知识体系，在实践中提升思维及探究能力，并逐渐形成严谨的科学态度，提高学生的物理核心素养。让学生从生活中学习物理，并能把它用之于社会。

参考文献：

[1]胡卫平.物理学科核心素养的内涵与表现[J].中学物理教学参考，2017，46（15）：1-3.

[2]崔允漷.指向学科核心素养的教学即让学科教育“回家”[J].基础教育课程，2019（Z1）：5-9.

[3]段梅坤，魏荐诚.课堂有效提问提升学生思维品质[J].新课程学习（上），2014（6）.

[4]郭纪萌.新课程物理实验教学的有效性研究[J].中外教育研究，2009（1）.