浅谈基于核心素养的物理课堂教学
叶成贵
摘 要：核心素养是三维目标的继承与发展，体现了物理学科文化层面的教学，以物理知识为载体，超越对知识的理解，引导学生科学思维，形成物理观念。本文以闭合电路欧姆定律教学为例，浅谈物理观念、科学思维、科学探究以及科学态度与责任的落实。
关键词：核心素养；课堂教学；物理观念；科学思维；科学探究 科学态度
2014年3月《教育部关于全面深化课程改革，落实立德树人根本任务的意见》首次提出了“核心素养”的概念，提出学生发展核心素养体系，明确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，突出强调个人修养、社会关爱、国家情怀，更加注重自主发展、合作参与、创新实践[ 1 ]。对物理学科而言，笔者认为物理学科核心素养是“三维目标”继承与发展。从以知识为中心，到2003年《高中物理课程标准》中提出了物理教学的三维目标，涉及知识，更重知识的形成过程，同时促进学生“情感态度和价值观”的发展。物理学科核心素养，相对于三维目标而言，提升到“物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任”，体现了物理学科文化层面的教学，以物理知识为载体，超越对知识的理解，引导学生科学思维，形成物理观念。当学生忘记物理知识本身的之后，还能够用物理的思维、方法、观念来解决问题，才是物理学科教育意义之所在。
下面以闭合电路欧姆定律的教学为例，浅谈物理观念、科学思维、科学探究、科学态度在教学过程中的落实，希望以此来抛砖引玉，共同探讨。`
从“三维目标”知识层面上升到物理观念层面，从基本物理知识、概念、规律、方法在头脑中的提炼和升华，是课堂教学的任务。在高中学习的过程中要形成经典物质观念、运动观念、相互作用观念以及能量观念等，并能用以解释相关物理现象和实际问题。
1 创设情境，形成观念
1.1 提出问题，引起学生注意
问题1：如图1所示，采用5路并联相同灯泡，逐一闭合开关，观察灯泡亮度变化。
学生或不暇思索，灯泡亮度不发生变化，据初中知识“电源电压不变”，灯泡亮度不变；有的学生或犹豫不决，不敢作答。
问题2：刚才的预判与结果会不会一致呢？
学生有的肯定、有的疑问、有的好奇，灯泡亮暗有没有变化，要以事实说话。进行演示时，让学生观察电路结构，用新电池组：逐个闭合开关的过程中亮度基本不变，或变化不明显这与学生前概念基本相吻合。换旧电池组：开关逐个闭合的过程中，灯泡逐步变暗。并且全部开关闭合后，用新电池组时全部灯泡比用旧电池组时亮。
1.2 矛盾冲突，对形成新知识产生兴趣与期待
与前概念冲突，从而激发学生的求知欲望，电路不变，只是改变电池的情况下，现象发生改变，那么问题肯定出在电池上。如此导入课堂，引导学生比较发现问题、解决问题，培养学生观察能力，科学思维能力。
1.3 形成观念：相互作用观念，形成全电路观念，以及相关概念构建
显然，对电路的解读上不应该局限于部分电路，应该具有全局观，明确电路全部要素之间的相互作用。
全电路（即闭合电路）：由电源、用电器、开关、导线等构成完整的电路称为全电路或闭合电路。闭合电路分为外电路和内电路。
外电路：电源外部的电路叫外电路，对应外电路电阻叫外电阻，用R表示，外路两端的电压为外电压，也就是电源两极间的电压，也叫路端电压。
问题3：长时间使用手机，手机会出现什么情况？（发热、温度升高）
问题4：为什么电池会发热呢？
电池温度会升高，说明部分电能转化成了内能，表明内电路也存在电阻，这电阻称为内阻，用r表示，内电阻上的电压称为内电压。
问题5：闭合电路的电流方向怎么表示？
外电路，电流从正极到负极，即从高电势到低电势；内电路，电流从负极到正极，即从低电势到高電势。
2 联合思维，科学探究
从“三维目标”过程与方法上升到物理观念形成过程中的科学思维与实验探究，科学思维是物理认识方式，以及科学思维方法的内化；是学生基于事实证据和科学推理的质疑、批判，提出创新性见解的能力品质。 主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素[ 2 ]。实验探究是提出物理问题，基于证据的猜想和假设，获取证据和处理信息，并形成对实验探究过程和结果进行分析、交流、评估、反思的能力。
从“三维目标”情感态度与价值观到科学态度与责任，具体落实到正确的态度与责任感，主要包括科学本质，科学态度，STSE等要素。
2.1 基于问题猜想和假设
问题6：在闭合电路中，路端电压与外电阻之间有什么关系呢？
灯泡变暗，说明灯泡两端电压减小；并联的支路越多，电阻越小。也是基于电路模型进行科学推理、定性分析。
2.2 获取证据处理信息
实验装置介绍：自制简易等效电源，内阻10Ω，（6V恒压学生电源和10Ω定值电阻串联）；电阻箱；电流表。
引导学生进行电路设计，学生基于串并联电路的特点，以及电流表电压表改装，通过思维很容易完成实验电路设计。师生交流确定方案可行性。
2.3 数据分析科学思维
利用问题串进行科学探究，①电流的变化与外电阻有什么关系？②路端电压与外电阻什么关系？③随着外电阻的变化，内电压又将如何变化？④内电压与外电压有什么关系？
形成知识：在静电场中，只有在电场力做功的情况下，电场力做正功，动能增加，电势能减少，总能量不变（即E=EK+EP）。那么同样道理在上述实验中，外电阻增大，引起外电压增大，内电压减小，从数据上看U内+U外基本保持不变，是一恒量。基于数字分析，误差是一种必然，特别是指针电表误差将更大，引导学生科学对待，不可一笔带过“误差允许范围”。
物理学中，恒量通常都有特定的物理意义，如电场中某点E=F/q是一常数表征电场本身的性质，对一电容器C=Q/U是一常数表征电容器本身的性质，显然此处恒量反应电源本身的性质。在物理上，引入新的物理概念电动势，展示各种型号1.5V干电池，2V蓄电池，3.8V手机锂电池等，并用电压表直接进行测量电池两端的电压，显示电压表数值基本与相应电池上标注电动势接近。对于农村薄弱校而言，对电动势概念简化教学，不予电动势下定义，明确两个特征：①电动势表征电源将其他形式的能转化为电能的本领，电动势越大转化本领越强；②电动势等于电源没有接入用电器时两极间的电压，可用电压表直接接电源两极近似测量，接入电路后，电动势等于内外电压之和。
在部分电路中欧姆定律描述这一部分电流、电阻、电压之间的关系，那么在闭合电路中，这些物理量之间又有什么关系呢？（进行闭合电路欧姆定律的教与学……第二课时从能量角度加以理解加深）
3 交流讨论科学认识
用新旧电池情况下，5个灯泡都点亮的时，为什么新电池组对应的灯泡更亮（如图3），你能否用闭合电路欧姆定律加以解释？同组之间进行交流讨论，并进行汇报。
引导学生从两个方面交流该问题①新旧电池组对比；②对于旧电池组，开关逐个闭合时，各个小灯泡将会逐步变暗。对于两种情况的交流讨论的过程中，加深对闭合电路欧姆定律的初步理解。对于新旧电池对比的过程中，引导学生认识电池，将化学能转化为电能的过程中，为不可逆的化学反应，并将使得电池内阻增大，有兴趣的学生可以收集相关资料进行论证。强调废旧电池不能乱扔，易造成镉中毒，从这个方面也能达到科学态度与責任的渗透。
总之，核心素养的提升，不是告诉学生概念、规律，然后进行刷题就完事，而是在教与学的过程中慢慢形成[ 3 ]。对于知识而言，集中式的训练刷题，对应试来讲容易见成效。而这种方式，学生忘记物理知识之后，剩下的只有物理的恐惧。而在科学思维、科学探究的过程中形成物理观念，当学生对知识遗忘之后，还会有物理思想方法的影子存在，这才是物理老师的责任。
参考文献：
[1]樊兰君. 基于“物理学科核心素养”下的课堂教学思考[J].陕西教育报，2017（1）.
[2]张新华.教学设计视角：关注学生的物理核心素养[J] .物理教学，2016（5）.
[3]林明华.高中物理核心素养的内涵与培养途径 [J].福建教育研究，2016 （2）.
摘 要：核心素养是三维目标的继承与发展，体现了物理学科文化层面的教学，以物理知识为载体，超越对知识的理解，引导学生科学思维，形成物理观念。本文以闭合电路欧姆定律教学为例，浅谈物理观念、科学思维、科学探究以及科学态度与责任的落实。
关键词：核心素养；课堂教学；物理观念；科学思维；科学探究 科学态度
2014年3月《教育部关于全面深化课程改革，落实立德树人根本任务的意见》首次提出了“核心素养”的概念，提出学生发展核心素养体系，明确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，突出强调个人修养、社会关爱、国家情怀，更加注重自主发展、合作参与、创新实践[ 1 ]。对物理学科而言，笔者认为物理学科核心素养是“三维目标”继承与发展。从以知识为中心，到2003年《高中物理课程标准》中提出了物理教学的三维目标，涉及知识，更重知识的形成过程，同时促进学生“情感态度和价值观”的发展。物理学科核心素养，相对于三维目标而言，提升到“物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任”，体现了物理学科文化层面的教学，以物理知识为载体，超越对知识的理解，引导学生科学思维，形成物理观念。当学生忘记物理知识本身的之后，还能够用物理的思维、方法、观念来解决问题，才是物理学科教育意义之所在。
下面以闭合电路欧姆定律的教学为例，浅谈物理观念、科学思维、科学探究、科学态度在教学过程中的落实，希望以此来抛砖引玉，共同探讨。`
从“三维目标”知识层面上升到物理观念层面，从基本物理知识、概念、规律、方法在头脑中的提炼和升华，是课堂教学的任务。在高中学习的过程中要形成经典物质观念、运动观念、相互作用观念以及能量观念等，并能用以解释相关物理现象和实际问题。
1 创设情境，形成观念
1.1 提出问题，引起学生注意
问题1：如图1所示，采用5路并联相同灯泡，逐一闭合开关，观察灯泡亮度变化。
学生或不暇思索，灯泡亮度不发生变化，据初中知识“电源电压不变”，灯泡亮度不变；有的学生或犹豫不决，不敢作答。
问题2：刚才的预判与结果会不会一致呢？
学生有的肯定、有的疑问、有的好奇，灯泡亮暗有没有变化，要以事实说话。进行演示时，让学生观察电路结构，用新电池组：逐个闭合开关的过程中亮度基本不变，或变化不明显这与学生前概念基本相吻合。换旧电池组：开关逐个闭合的过程中，灯泡逐步变暗。并且全部开关闭合后，用新电池组时全部灯泡比用旧电池组时亮。
1.2 矛盾冲突，对形成新知识产生兴趣与期待
与前概念冲突，从而激发学生的求知欲望，电路不变，只是改变电池的情况下，现象发生改变，那么问题肯定出在电池上。如此导入课堂，引导学生比较发现问题、解决问题，培养学生观察能力，科学思维能力。
1.3 形成观念：相互作用观念，形成全电路观念，以及相关概念构建
显然，对电路的解读上不应该局限于部分电路，应该具有全局观，明确电路全部要素之间的相互作用。
全电路（即闭合电路）：由电源、用电器、开关、导线等构成完整的电路称为全电路或闭合电路。闭合电路分为外电路和内电路。
外电路：电源外部的电路叫外电路，对应外电路电阻叫外电阻，用R表示，外路两端的电压为外电压，也就是电源两极间的电压，也叫路端电压。
问题3：长时间使用手机，手机会出现什么情况？（发热、温度升高）
问题4：为什么电池会发热呢？
电池温度会升高，说明部分电能转化成了内能，表明内电路也存在电阻，这电阻称为内阻，用r表示，内电阻上的电压称为内电压。
问题5：闭合电路的电流方向怎么表示？
外电路，电流从正极到负极，即从高电势到低电势；内电路，电流从负极到正极，即从低电势到高電势。
2 联合思维，科学探究
从“三维目标”过程与方法上升到物理观念形成过程中的科学思维与实验探究，科学思维是物理认识方式，以及科学思维方法的内化；是学生基于事实证据和科学推理的质疑、批判，提出创新性见解的能力品质。 主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素[ 2 ]。实验探究是提出物理问题，基于证据的猜想和假设，获取证据和处理信息，并形成对实验探究过程和结果进行分析、交流、评估、反思的能力。
从“三维目标”情感态度与价值观到科学态度与责任，具体落实到正确的态度与责任感，主要包括科学本质，科学态度，STSE等要素。
2.1 基于问题猜想和假设
问题6：在闭合电路中，路端电压与外电阻之间有什么关系呢？
灯泡变暗，说明灯泡两端电压减小；并联的支路越多，电阻越小。也是基于电路模型进行科学推理、定性分析。
2.2 获取证据处理信息
实验装置介绍：自制简易等效电源，内阻10Ω，（6V恒压学生电源和10Ω定值电阻串联）；电阻箱；电流表。
引导学生进行电路设计，学生基于串并联电路的特点，以及电流表电压表改装，通过思维很容易完成实验电路设计。师生交流确定方案可行性。
2.3 数据分析科学思维
利用问题串进行科学探究，①电流的变化与外电阻有什么关系？②路端电压与外电阻什么关系？③随着外电阻的变化，内电压又将如何变化？④内电压与外电压有什么关系？
形成知识：在静电场中，只有在电场力做功的情况下，电场力做正功，动能增加，电势能减少，总能量不变（即E=EK+EP）。那么同样道理在上述实验中，外电阻增大，引起外电压增大，内电压减小，从数据上看U内+U外基本保持不变，是一恒量。基于数字分析，误差是一种必然，特别是指针电表误差将更大，引导学生科学对待，不可一笔带过“误差允许范围”。
物理学中，恒量通常都有特定的物理意义，如电场中某点E=F/q是一常数表征电场本身的性质，对一电容器C=Q/U是一常数表征电容器本身的性质，显然此处恒量反应电源本身的性质。在物理上，引入新的物理概念电动势，展示各种型号1.5V干电池，2V蓄电池，3.8V手机锂电池等，并用电压表直接进行测量电池两端的电压，显示电压表数值基本与相应电池上标注电动势接近。对于农村薄弱校而言，对电动势概念简化教学，不予电动势下定义，明确两个特征：①电动势表征电源将其他形式的能转化为电能的本领，电动势越大转化本领越强；②电动势等于电源没有接入用电器时两极间的电压，可用电压表直接接电源两极近似测量，接入电路后，电动势等于内外电压之和。
在部分电路中欧姆定律描述这一部分电流、电阻、电压之间的关系，那么在闭合电路中，这些物理量之间又有什么关系呢？（进行闭合电路欧姆定律的教与学……第二课时从能量角度加以理解加深）
3 交流讨论科学认识
用新旧电池情况下，5个灯泡都点亮的时，为什么新电池组对应的灯泡更亮（如图3），你能否用闭合电路欧姆定律加以解释？同组之间进行交流讨论，并进行汇报。
引导学生从两个方面交流该问题①新旧电池组对比；②对于旧电池组，开关逐个闭合时，各个小灯泡将会逐步变暗。对于两种情况的交流讨论的过程中，加深对闭合电路欧姆定律的初步理解。对于新旧电池对比的过程中，引导学生认识电池，将化学能转化为电能的过程中，为不可逆的化学反应，并将使得电池内阻增大，有兴趣的学生可以收集相关资料进行论证。强调废旧电池不能乱扔，易造成镉中毒，从这个方面也能达到科学态度与責任的渗透。
总之，核心素养的提升，不是告诉学生概念、规律，然后进行刷题就完事，而是在教与学的过程中慢慢形成[ 3 ]。对于知识而言，集中式的训练刷题，对应试来讲容易见成效。而这种方式，学生忘记物理知识之后，剩下的只有物理的恐惧。而在科学思维、科学探究的过程中形成物理观念，当学生对知识遗忘之后，还会有物理思想方法的影子存在，这才是物理老师的责任。
参考文献：
[1]樊兰君. 基于“物理学科核心素养”下的课堂教学思考[J].陕西教育报，2017（1）.
[2]张新华.教学设计视角：关注学生的物理核心素养[J] .物理教学，2016（5）.
[3]林明华.高中物理核心素养的内涵与培养途径 [J].福建教育研究，2016 （2）.
