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摘 要:物理学科的核心素养包括物理观念,科学思维,科学探究,科学态度与责任,如何在物理课堂教学中落实发展学生的核心素养,笔者认为,就物理学科的特点而言,基于情景发现问题,以问题为导向展开探究,通过问题引领、任务驱动,让学生在探究中发展科学思维,提升科学探究能力,在探究中提炼物理概念和规律,促进物理观念的形成,在探究实践中形成科学态度,树立科学责任,是物理教学发展学生核心素养的基本路径,要使这一教学过程发挥最大化效益,问题的提出要情境化,问题的探究要深度化.
关键词:核心素养;问题设计;情境化;深度化
中图分类号:G632 文献标识码:A 文章编号:1008-0333(2021)20-0070-02
收稿日期:2021-04-15
作者简介:陈敬华(1967-),男,广西北海市合浦人,本科,中学高级教师,从事中学物理教学研究.
问题是学生思维的引擎,学生的思维是围绕问题展开的,好的问题能直指课堂的核心知识,启迪学生思维,为探究过程指明方向,如何让学生发现问题,提出问题,就要创设物理情景,问题的提出要情景化,是基于物理学概念、规律、理论的形成特点.所以基于物理情景发现问题,提出问题,基于情景中的问题展开探究,在探究中形成和理解物理概念和规律,在探究中发展科学思维,利用所学的概念和规律通过科学思维解决情景化的问题,形成物理观念,是物理课堂教学发展学生核心素养的基本路径,必然要求;物理情景化的特质与要求告诉我们,物理情景的创设要基于生活与自然、体现物理学科特点、内含问题,简明扼要,要做到历史性与时代性相结合,要能激发学生的兴趣;其具体策略是:(1)通过联系生活、生产、自然现象创设情境,(2)通过实验创设情境,(3)通过动画、视频创设情境,(4)通过回顾物理学发展史创设情境,(5)通过复习旧知识创设情境.
一、闭合电路的欧姆定律的教学的情景创设
设计如图1所示的右侧电路,当灯泡接上两节干电池时,灯泡发光,但还不是最亮,为使灯泡更亮怎么办呢?(学生讨论)多数学生认为接上电压更大的电池,接着展示左侧电路,接上9V(旧)电池会怎么样?此时多数学生认为灯泡会烧掉,结果灯泡更暗,为什么?测出此时的灯泡的电压只有0.5V左右,是否旧电池的电压太低了,断开灯泡与电池的连接,测出此时电池的电压约7.5V,提出核心问题,7V的电压到哪里去?通过学生的讨论分析得出只能是电池的内部分掉那7V的电压,接着围绕丢掉的7V的电压到哪里去对电池展开探究.
点评 上述情景的创设简明扼要,没有一点的花架子,很容易让学生提出要探究的问题:9V的旧电池给灯泡供电不如3V的电池亮的原因是什么?问题打破了学生的原有认知,引起认知冲突,激发学生的探求欲望,朴素而高效,直指本课的教学核心.
物理问题的探究要深度化,即探究问题的结论要触及学科知识的内核,要能让学生通过探究过程及结果建立正确的物理概念,规律,及概念规律间的关联,进而形成体系化的学科核心知识架构,促进学生物质观、运动观、能量观的建构,探究问题的过程要凸显科学思维和方法,要具有层次性,由浅入深,层层递进,由低阶思维到高阶思维,突出模型建构、科学推理、科学论证、等科学思维的体验,通过对问题的深度探究,培养学生的批判性思维,使学生的思维是基于事实和证据的,独立而不盲从,具有创新和多元,敢于质疑;探究过程要致力于培养学生解析、分析物理现象、过程、结论的意识、角度和眼光,使学生学会猜想与假设,设计实验与制定计划,进行实验与收集证据,分析论证、评估、交流与合作,基于物理现象和过程,构建物理模型,运用分析综合、推理计算,联想与迁移,形成物理学科的概念、命题、理论的思维方式、认识模式和观念、思想,形成物理学科文化和物理学科本质的人文精神、科学精神、科学责任,形成物理学科的精气神,并能感悟到物理学科独特的魅力,产生对物理学持久的热爱和兴趣.
二、欧姆定律的探究过程设计如下
基于实验提出7V的电压到哪里去后,接着围绕这一问题设计实验展开探究,设计学生的活动程序如下:
活动1:学生给如图2所示的电路中的电压传感器标上正负极,后按电路图连接好电路;
活动2:学生通过实验探究内外电压的关系;
活动3:选取其中的两组进行分析、讨论,数据如下:
根据实验结果设计如下两个问题:
(1)等效电路如图3所示由实验数据可得内外电压之和为一常数,这个常数有何物理意义呢?引导学生先从能量守恒的角度去探究常数的意义,对问题(1)的探究路径可根据学生的实际设计如下阶梯问题:①设电路的电流为I,经时间Δt,通过电路的电荷量q是多少?②外电路消耗多少电能?内电路又消耗多少电能?消耗的电能从何而来?③由实验结论U外+U内=常数(k)两边同乘q后你有何发现?由此可得常数k表示什么意思?由qU外+qU内=q·k
及能量守恒可得:k表示单位电荷循环一周的过程中,电源把其它形式的能转化为电能的数值,即单位电荷循环一周的过程中非静电力所做的功,从而建立电动势概念及归纳总结出闭合电路的欧姆定律;再让学生利用移动探针按如图4所示的电路沿电流方向,测出各点的电势,并在坐标系中画出A、B、C、D、E、F各点的电势,(设A点的电势为0,结果如图5所示),学生从图像中容易得到k=ΔU1+ΔU2,且沿閉合电路一周,电势的总升高等于电势的总降落,使学生从另以侧面理解闭合电路欧姆定律,这样对定律的理解更完整、全面.
(2)内外电压随外电阻的变化如何变化?对此问题的探究可解析7V的电压到哪里去,回答开始提出的问题.
点评 把演示实验改为学生的分组实验突出学生在探究问题的主题地位,通过学生的实验操作,数据获取及分析讨论,能多维度提升学科素养,从能量守恒的角度对U外+U内=常数(k)中常数物理意义的探究,设计阶梯型问题可以降低探究的难度,培养学生利用能量观点分析物理问题的习惯,利于能量观念的形成,通过作电势分布图像,使学生更能深刻理解闭合电路欧姆定律,对概念、规律达到深度化理解.
学生学习新知识的过程本质是发现问题,解决问题的过程,物理概念、规律的教学过程要运用问题模型,使学生学习的知识问题化,经历情景—问题—探究—结论(概念与规律)的实践过程,形成物理观念,发展科学思维,提升科学探究能力,树立科学责任和态度.
参考文献:
[1]梁沛林.STEM活动教学对培养物理核心素养的价值探讨——以闭合电路欧姆定律为例[J].物理通报,2018(12):23-26.
[2]叶成贵.浅谈基于核心素养的物理课堂教学——以闭合电路欧姆定律教学为例[J].中学理科园地,2018,14(03):24-25+27.
[责任编辑:李 璟]
关键词:核心素养;问题设计;情境化;深度化
中图分类号:G632 文献标识码:A 文章编号:1008-0333(2021)20-0070-02
收稿日期:2021-04-15
作者简介:陈敬华(1967-),男,广西北海市合浦人,本科,中学高级教师,从事中学物理教学研究.
问题是学生思维的引擎,学生的思维是围绕问题展开的,好的问题能直指课堂的核心知识,启迪学生思维,为探究过程指明方向,如何让学生发现问题,提出问题,就要创设物理情景,问题的提出要情景化,是基于物理学概念、规律、理论的形成特点.所以基于物理情景发现问题,提出问题,基于情景中的问题展开探究,在探究中形成和理解物理概念和规律,在探究中发展科学思维,利用所学的概念和规律通过科学思维解决情景化的问题,形成物理观念,是物理课堂教学发展学生核心素养的基本路径,必然要求;物理情景化的特质与要求告诉我们,物理情景的创设要基于生活与自然、体现物理学科特点、内含问题,简明扼要,要做到历史性与时代性相结合,要能激发学生的兴趣;其具体策略是:(1)通过联系生活、生产、自然现象创设情境,(2)通过实验创设情境,(3)通过动画、视频创设情境,(4)通过回顾物理学发展史创设情境,(5)通过复习旧知识创设情境.
一、闭合电路的欧姆定律的教学的情景创设
设计如图1所示的右侧电路,当灯泡接上两节干电池时,灯泡发光,但还不是最亮,为使灯泡更亮怎么办呢?(学生讨论)多数学生认为接上电压更大的电池,接着展示左侧电路,接上9V(旧)电池会怎么样?此时多数学生认为灯泡会烧掉,结果灯泡更暗,为什么?测出此时的灯泡的电压只有0.5V左右,是否旧电池的电压太低了,断开灯泡与电池的连接,测出此时电池的电压约7.5V,提出核心问题,7V的电压到哪里去?通过学生的讨论分析得出只能是电池的内部分掉那7V的电压,接着围绕丢掉的7V的电压到哪里去对电池展开探究.
点评 上述情景的创设简明扼要,没有一点的花架子,很容易让学生提出要探究的问题:9V的旧电池给灯泡供电不如3V的电池亮的原因是什么?问题打破了学生的原有认知,引起认知冲突,激发学生的探求欲望,朴素而高效,直指本课的教学核心.
物理问题的探究要深度化,即探究问题的结论要触及学科知识的内核,要能让学生通过探究过程及结果建立正确的物理概念,规律,及概念规律间的关联,进而形成体系化的学科核心知识架构,促进学生物质观、运动观、能量观的建构,探究问题的过程要凸显科学思维和方法,要具有层次性,由浅入深,层层递进,由低阶思维到高阶思维,突出模型建构、科学推理、科学论证、等科学思维的体验,通过对问题的深度探究,培养学生的批判性思维,使学生的思维是基于事实和证据的,独立而不盲从,具有创新和多元,敢于质疑;探究过程要致力于培养学生解析、分析物理现象、过程、结论的意识、角度和眼光,使学生学会猜想与假设,设计实验与制定计划,进行实验与收集证据,分析论证、评估、交流与合作,基于物理现象和过程,构建物理模型,运用分析综合、推理计算,联想与迁移,形成物理学科的概念、命题、理论的思维方式、认识模式和观念、思想,形成物理学科文化和物理学科本质的人文精神、科学精神、科学责任,形成物理学科的精气神,并能感悟到物理学科独特的魅力,产生对物理学持久的热爱和兴趣.
二、欧姆定律的探究过程设计如下
基于实验提出7V的电压到哪里去后,接着围绕这一问题设计实验展开探究,设计学生的活动程序如下:
活动1:学生给如图2所示的电路中的电压传感器标上正负极,后按电路图连接好电路;
活动2:学生通过实验探究内外电压的关系;
活动3:选取其中的两组进行分析、讨论,数据如下:
根据实验结果设计如下两个问题:
(1)等效电路如图3所示由实验数据可得内外电压之和为一常数,这个常数有何物理意义呢?引导学生先从能量守恒的角度去探究常数的意义,对问题(1)的探究路径可根据学生的实际设计如下阶梯问题:①设电路的电流为I,经时间Δt,通过电路的电荷量q是多少?②外电路消耗多少电能?内电路又消耗多少电能?消耗的电能从何而来?③由实验结论U外+U内=常数(k)两边同乘q后你有何发现?由此可得常数k表示什么意思?由qU外+qU内=q·k
及能量守恒可得:k表示单位电荷循环一周的过程中,电源把其它形式的能转化为电能的数值,即单位电荷循环一周的过程中非静电力所做的功,从而建立电动势概念及归纳总结出闭合电路的欧姆定律;再让学生利用移动探针按如图4所示的电路沿电流方向,测出各点的电势,并在坐标系中画出A、B、C、D、E、F各点的电势,(设A点的电势为0,结果如图5所示),学生从图像中容易得到k=ΔU1+ΔU2,且沿閉合电路一周,电势的总升高等于电势的总降落,使学生从另以侧面理解闭合电路欧姆定律,这样对定律的理解更完整、全面.
(2)内外电压随外电阻的变化如何变化?对此问题的探究可解析7V的电压到哪里去,回答开始提出的问题.
点评 把演示实验改为学生的分组实验突出学生在探究问题的主题地位,通过学生的实验操作,数据获取及分析讨论,能多维度提升学科素养,从能量守恒的角度对U外+U内=常数(k)中常数物理意义的探究,设计阶梯型问题可以降低探究的难度,培养学生利用能量观点分析物理问题的习惯,利于能量观念的形成,通过作电势分布图像,使学生更能深刻理解闭合电路欧姆定律,对概念、规律达到深度化理解.
学生学习新知识的过程本质是发现问题,解决问题的过程,物理概念、规律的教学过程要运用问题模型,使学生学习的知识问题化,经历情景—问题—探究—结论(概念与规律)的实践过程,形成物理观念,发展科学思维,提升科学探究能力,树立科学责任和态度.
参考文献:
[1]梁沛林.STEM活动教学对培养物理核心素养的价值探讨——以闭合电路欧姆定律为例[J].物理通报,2018(12):23-26.
[2]叶成贵.浅谈基于核心素养的物理课堂教学——以闭合电路欧姆定律教学为例[J].中学理科园地,2018,14(03):24-25+27.
[责任编辑:李 璟]