初中物理实践活动中培养学生核心素养的途径——以“家庭智能电路的连接”活动为例

王晓明

（大连教育学院）

最近两年，笔者有幸观摩了一系列围绕物理学科实践活动而开展的课堂教学，感触颇深。这些学科实践活动紧密结合现实生活，强调实际的应用，强化学生的实践能力。设计者从生活中选取与科学、技术、环境密切联系的问题，带领学生寻求解决问题的方法，并加以实践。这些学科实践活动不再以某些物理概念的教学为核心，而是真正让核心素养的培养“落地生根”。现以“家庭智能电路的连接”实践活动为例，探究在物理学科实践活动中培育学生物理核心素养的途径。

一、把握学科联系，内化物理观念

（一）强调物理本质，设计实践活动

物理学科实践活动以物理学科为知识背景，强调的是物理学科的本质、思想方法、特点，关注的是物理学科内部的知识体系、能力架构、情感发展，因此，在进行物理学科实践活动时，要依据《义务教育物理课程标准（2011年版）》，而不能偏离物理学科本质、无原则地随意融合。

本课所设计内容目标是：了解常用传感器在电路中的简单的智能控制功能；能连接简单智能电路，并描述电路的工作过程。与之相关联物理知识的是：电路的组成和连接、串联与并联，以及家庭电路的连接。在实践活动课中，这些物理知识既是实施学科实践活动的支撑，同时也通过实践活动应用和内化知识，促进学生形成物理观念。

（二）应用物理知识，形成物理观念

“家庭智能电路的连接”是在人教版九年级物理教材电学学习中安排的第一次综合实践活动，是学生学习电学两周后第一次应用物理研究方法来解决实际问题的尝试。所以，这个阶段的学生对基本电路构成和串并联电路有很大的兴趣。本次学科实践活动是基本电路和智能电路的一次融合，增加了一些智能电路元件的应用。

执教教师先向学生展示视频资料，介绍家庭智能电路的应用前景，以使学生对智能电路产生强烈的了解欲望。教学过程中，该教师通过演示实验组装简单智能电路，引导学生将智能电路与基本实验电路相对比，进而通过应用已学的物理知识来了解智能电路各个元件的功能和智能电路基本连接方法。（如图1、图2）

图1

图2

在这个过程中，学生使用已有的知识来构建对一个新事物的认知，是在学生对物理的基本认识基础上，物理概念和规律等在头脑中的提练和升华，将物理知识内化为物理观念的过程。在接下来的活动中，执教教师通过让学生自主选择智能电路元件，逐步完成多个探究性任务，自行讨论完成同一个任务的不同方案，分别从光控灯的连接（元件的基本连接），设计多功能智能电路并连接（功能模块的串并联），设计多条件智能电路并连接（感应开关的串并联），使学生对串并联电路和串并联关系有了全面的认识和深刻的理解，促进了物理观念的形成。

二、强化物理意识，促进科学思维

（一）强化物理视角，完善模型建构

模型建构是一种重要的科学思维，它既是一种思维过程，也是一种思维方法，其实质就是将隐藏在复杂物理情境中的研究对象或过程进行简化、抽象类比、提练，从而揭示客观事物的本质与规律。而在初中阶段，学生刚刚学习物理，他们形成物理学科科学思维的一个关键问题是能否能够从物理视角出发，应用物理知识解析已认知和未认知的事物。很多学生都存在一个适应期，就是虽然学习了相关的物理知识，但遇到一些问题时，仍习惯于使用“前概念”来思考。因此，强调在教师引领下从物理视角思考问题，并建构模型的过程就至关重要。在学生能够从物理视角建立一个物理模型的同时，也就解决了一个对应的“前概念”的影响。而物理模型的建构，不能只依靠教师的“教”，还必须要通过学生的“用”。模型不仅是用来解决一个问题的，也是可以解析一类事物的。所以，物理学科实践活动是师生完善模型建构的过程，教师要提出实际问题并强调物理视角，学生则需将“教”的模型“用”在实践中，形成自己思维中的模型。

（二）兼容思维方式，培养思维能力

科学思维作为物理核心素养之一，是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、检验和修正，进而提出创造性见解的能力与品格。在培养思维能力的过程中，不能泛泛为之，教师需要辨析不同的思维方式，并将其兼容到一个教学活动之中。例如，记忆、理解、应用等低阶思维和分析、评价、创新等高阶思维。在本次学科实践活动中，教师设计了由浅入深的5个思维阶段。

活动一：观察演示，描述现象。学生需要联系已学物理知识进行类比，认识智能电路及元件。这一环节既要记忆已学知识，又要利用其分析新认识。

活动二：连接光控灯电路。学生需要加深对新旧知识的理解，并完成对新知识的简单应用。

活动三：根据要求功能连接电路。教师给出3个任务，学生需要将声音感应开关、人体感应开关、蜂鸣器、录放音模块等元件按指定要求连接。这使学生的认识更全面的同时，思维的层级也在提升。他们对元件选择和识别、交叉的思维、模型理解的进一步深化，将记忆、理解、应用和分析提升到一定高度。（如图3）

图3

活动四：根据应用场景设计并连接电路。教师布置生活中的真实问题，安排仓“库防盗”和“自动开门迎宾”两项自选任务，并要求学生展示介绍自己设计的思路并点评其他组的设计。这样，将原有思维进一步综合化后，又关注了对评价思维的培养，并开始向创新思维引导。（如图4）

图4

活动五：挑战复杂智能电路。此环节则完全开放，学生可以利用现有的器材，自主设计一个生活可能需要的应用，并取名字写在白纸上后粘贴到黑板上展示，最终将课堂引向创新思维互动的高潮。

三、注重实验体验，激发科学探究

（一）挖掘实验资源

初中物理是一门注重实验的自然科学基础课程，实验是物理教学的重要组成部分，也是科学探究的重要方式之一。我们通过各种途径开发实验课程资源，本次学科实践活动课是跳出常规实验器材之外，通过对STEM课程的学习和研究，自主设计并采购器材，结合物理教学开发出的以实验为主体的学科实践活动。如感光模块、声控模块、人体红外线感应模块，蜂鸣器、语音模块等真实存在于生活应用中的电子元件。（如图2）还结合生活实践，将这些实际复杂的应用，简化并分化成不同层次问题和任务，这样不仅拉近了物理学科与生活的距离，而且还有利于增强学生的创新意识和实践能力。

（二）激发探究兴趣

本节课，执教教师非常注重物理学科与生产、生活的联系，为学生自主探究他们感兴趣的现实问题提供了时间和空间，让学生运用所学的知识和方法解决生活实际问题，以自主、小组合作探究的方式开展研究活动，学生在真实情境中的自主探究，充分体现了学生的探究能力和科学素养。基于这个实践活动内容，该教师无法在探究活动中让各个要素都面面俱到，在前两个活动中，她在提出问题、猜想与假设这两个要素上有所关注；在后三个活动中，在设计实验和进行实验两个要素上投入了足够的时间；尤其是在后两项活动中，她关注了对评估和交流讨论两个要素的培养，解决了常规教学中在两个要素培养上的相对薄弱的问题。这不仅有利于在有限的课堂时间内完成科学探究任务，而且学生能对自己的探究过程进行积极的展示和深入的反思，也有利于提高学生的科学探究兴趣。

四、培养科学态度，形成社会责任

（一）科学态度与责任的特征

科学态度与责任是指让学生了解科学的本质，具有科学的探索精神和实验精神，拥有社会责任感，其内容主要包括科学本质、科学态度、社会责任等要素。当学科知识与实践活动融为一体时，能促使学生养成严谨的态度、质疑的精神、思考的习惯，进而就能逐渐形成学科核心素养。

（二）科学态度与责任的形成

在本次学科实践活动中，执教教师在多处体现了对学生科学本质、科学态度、社会责任等要素的培育，真正实现了能力的迁移。例如，课前向学生展示视频资料，介绍家庭智能电路的应用前景，认识物理学习的实际意义；实验中，不干预学生出现部分错误，在活动总结时鼓励学生反思分享经验，并重新实验体验成功；交流展示中，积极引导学生总结优点，同时鼓励学生提出质疑和改进方案；利用生产生活的真实问题设问，让学生的设计可以发挥实际的效用；鼓励学生自由创设，思考新应用，并鼓励学生为自己的设计命名，增强创新的自信感。这些活动都能激发学生解决社会问题的责任感和改变世界的使命感，学有所用、学以致用，真正彰显了物理学科的育人价值。

本次学科实践活动中，学生经历了“学习理解—实践应用—创造迁移”的全过程，发展了综合运用知识解决问题的能力、交流与合作能力、实践能力与创新精神，形成了应对未来生活的必备品格和关键能力。