基于核心素养的初中科学教学探讨

摘 要：核心素养在教育改革进程中越来越受到人们的重视，基于核心素养的教学，则必然要求有与之匹配的变革行动。促进教师理解核心素养是关键，基于核心素养的课堂教学导向是广大一线科学教师必须面对的课题，如何将核心素养的培养落实到科学课堂教学中，本文以牛顿第一定律的创新教学为例介绍了基于科学课程核心素养的课堂教学。

关键词：核心素养；科学学科；牛顿第一定律；创新教学

一、 问题的提出

教育部在2014年研制印发《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》，提出“教育部将组织研究提出各学段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”。可见核心素养内涵是学生在接受教育的过程中，逐步形成的适应个人终生发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。

二、 初中科学学科核心素养

初中科学核心素养是初中学生在接受科学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品格和关键能力，是初中生通过科学学科学习内化成带有科学学科特性的品质。从专业角度讲，科学核心素养主要有以下几个方面：持续的学习能力、解决问题的能力、实践能力、创新思维能力等。从现实的科学教学现状的分析可以发现，大部分学校的科学教学只从知识、技能、方法等方面考虑和设计教学，而从核心素养大的教育观角度出发的教育性设计却不多，那么怎样才能在科学教学中更好地贯彻核心素养教育，使核心素养教育能更好地实施呢？本文将以牛顿第一定律的教学片段实践探索为例，阐释基于科学学科核心素养的教学设计理念。

三、 培养学生核心素养，依赖于微观的课堂教学

在进行“牛顿第一定律”教学设计的过程中，笔者发现如果按照科学教科书编写的思路实施课堂教学，较难对学生形成有效的科学思维方法教育，在一定程度上还会阻碍学生对科学规律的认识。

课本首先回顾力能改变物体的运动状态，提出了问题：物体运动状态的改变是否一定是因为力的作用？力又是怎样改变物体的运动状态的呢？随即让我们先思考一个问题：物体不受力作用时，将做什么运动？再用实验探究不同阻力对物体运动的影响，然后再推测出物体不受力作用时将做什么运动。教材这样处理存在着一个问题：“思考物体不受力作用时，将做什么运动？”是怎样想到的呢？用实验探究不同阻力对物体运动的影响的问题怎样想到？再去想象没有力时物体的运动情况的问题又是怎样想得到呢？

牛顿第一定律实验包含着丰富的科学思想和创造性思维，是对学生思维和科学方法教育的典型素材，同时也是《牛顿第一定律》教学的关键节点。然而教材只告诉学生，要先思考一个问题：物体不受力作用时，将做什么运动？再要用实验探究不同阻力对物体运动的影响，然后再推测出物体不受力作用时将做什么运动。但很少说明为什么能够想到用这个科学方法去研究力和运动的关系？大部分学生将不知道为什么要引入小车斜面实验。在科学教學中教师应抓住的这一实验探究的关键点，通过模拟重演科学家的思维过程，让学生经历这样的实验设计思想的由来，知道想象应该以事实为依据，想象依据和其事实依据的思维来源是什么？领悟观察、实验、科学想象和科学推理相结合的巧妙之处。下面笔者按照“声音在空气中传播实验启发——小车斜面实验——理想实验”对《牛顿第一定律》的教学进行了创新设计。

《牛顿第一定律》教学过程（片段）

[教学片段1]

学生实验：手用力推动木块，使其前进一段距离。

师：木块为什么会运动？

学生思考分析：有手的推力的作用。

师：生活中这样的例子还有吗？

学生举例：推桌子，风吹树摇等

师：据此，我们认为物体运动需要力的存在，是吗？（学生由实验现象的观察和直觉较容易推测导出错误的结论——物体运动需要力，力是维持物体运动状态的原因，教师说明2000多年前，古希腊哲学家亚里士多德也有相同的观点。）

师：但400多年前一位科学家伽利略提出了怀疑，并用有力的证据加以证明。

[设计意图]

让学生使木块运动起来，引导得到“力是维持物体运动的原因”。然后用亚里士多德的观点加以肯定，让学生错误的概念在教学情境中暴露出来。接下来，教师通过复习学过的知识，让学生意识到“力并不是维持物体运动的原因”，并用伽利略和亚里士多德的关于“力与运动”的争端的科学史知识，使学生的“认知冲突”进一步的升华，让学生在矛盾中碰撞出思维的火花。

师：先来看一个实验活动：用力推一下小车。大家看到什么现象？生：小车运动起来，后来又停下。

师：小车离开手后，没有了手的推力的作用为什么还会运动？生：（学生沉默）

师：小车又为什么会停下来？生：有阻力的作用。（学生思考分析：根据学生过去学过的知识得出另一个实验结论——力能改变物体的运动状态。）

师：那么整个过程中，力到底发挥什么作用呢？运动和力有什么样的关系？生：（沉默或小声议论）

师：研究一个事物的作用，简单的方法就是：把一个事物去掉，然后观察会怎样。如要认识手机（移动电话）对生活的作用，设想没有手机（移动电话）的生活将会怎样，同理要看力对物体运动的作用，就看物体没有受到力时怎样运动。

[设计意图]

经验表明，学生初遇一个问题或结论时，有时不一定能马上理解，但在有类似的例子进行“互解”的情况下，则更容易接受。举“手机（移动电话）对生活的作用”的例子就是为了与物体运动中力的作用互解，达到对研究物体运动与力的关系转化为没有力时，物体是怎样运动的目的。

[教学片段2]

师：物体不受力作用时，做什么运动呢？那么如何研究物体不受力作用时，将做什么运动？物体不受力的环境在自然界中又不存在？如何去研究？生：（思考中）

师：在研究声音在空中传播时，我们将一只小电铃放在密封的玻璃罩内，接通电源使电铃发声，逐渐抽取罩内的空气，使罩内的空气慢慢地减少，外界听到声音慢慢减弱，然后推理出声音不能在真空中传播，声音的传播需要介质的结论，即运用实验+推理的方法来解决这一个研究问题。

教师进一步引导提出：在研究运动和力关系时，能否转化为研究物体受到摩擦阻力慢慢减少后对物体的影响，然后再推测出物体不受力作用时将做什么运动。

[设计意图]

教学设计的一个重点安排在揭示科学家的研究问题的思想方法上，在教学的层面进行适当编制，让学生深入思考，使教学过程真正成为学生主动参与的“再发现过程”。科学家在科学研究的过程与学生学习科学的过程存在一定程度的相似性。这样，为什么先用实验探究不同阻力对物体运动的影响，然后再推测出物体不受力作用时将做什么运动的实验方法是自然得到的，而不是凭空得到的。学生很容易就设计出牛顿第一定律的具体实验方案。而且由声音在空气中传播实验启发了构思理想实验的思维来源，运用了类比推理的科学思想，教师还指出当年科学家是类似于这样的思维过程才得出的科学结论。

四、 反思与感悟

从以上可以看到，科学核心素养的主要内容：学习能力、解决问题的能力、创新思维能力在《牛顿第一定律》的教学过程中，学生有机会得到较好的培养。理想的科学学科教育应沿着前人的足迹，重演知识形成的过程，让学生亲历知识形成的过程，才能符合学生的认知水平，例如通过以上重演理想斜面实验设计思想的由来探讨，发散了学生的思维，引导学生从“知识”走向“智慧”，将培养学生在科学领域内的“核心素养”落到实处，提升学生的“自我生长”的能力，从而为学生的终身发展的挑战奠定良好的基础。

马云曾说：“一个人最需要学习的其实不是知识，而是学习的能力。”这就要求科学课堂教学不是仅仅交给学生知识，更应给培养学生的思维，培养学生持续学习的能力，从而才会提高学生的核心素养。通过上面的探讨，对基于核心素养的科学课程教学有以下幾点感悟：（一） 要认识到课本的知识是学生科学学习活动的载体而不是最终的目标。（二） 课堂教学尽可能让学生经历科学知识的形成过程，让学生重蹈人类思想发展中的那种最关键的步子，使学生成为真正的探究者。（三） 给学生提供应用科学方法研究问题的机会。课堂教学过程中教师要为学生学习科学知识创设适宜的情境，帮助学生借助科学家研究问题的方法探索自然界、建构知识，并在此过程中掌握基本的方法、感悟科学家研究过程中体现出来的科学精神，这样知识可以忘记了，能力却能带着走。

参考文献：

[1]教育部.初中科学学科标准（实验稿）[S].北京：北京师范大学出版社，2012.

[2]余自强.综合科学课程研究[M].杭州：浙江教育出版社，2011.

作者简介：

蒋晨晓，浙江省台州市，温岭市泽国镇第五中学。