基于核心素养的初高中物理教学衔接 *

郭本刚

(江苏省震泽中学，江苏 苏州 215200)

高中物理课程在义务教育的基础上，进一步提升学生的物理学科核心素养。[1]高中物理教师需要高度重视初高中物理教学的衔接，笔者根据教学实践，提出以下策略：在情境式问题的解决中引导学生自主反思、重新建构，实现核心概念的学习进阶，促进物理观念的层次进阶。核心概念学习进阶是物理观念层次进阶的有效途径，使学生的核心素养在初中学习的基础上吸收养分而茁壮成长。

1 “机械功和机械能”概念分析

核心概念是学生长久记忆、深刻理解其精华并能在忘记其具体碎片化内容后，仍能应用的陈述性知识。[2]核心概念具有持久价值，需要学生通过探究和反思去揭示，直到抓住这个学科“核心”。物理观念正是在核心概念内涵的广度和深度不断拓展的基础上进行提炼和升华的。

“功和能”是“能量观念”的重要要素，是物理学的核心概念，具有聚焦性、广泛性和抽象性，具有极大的迁移价值，是理解众多事实的关键。次一级核心概念“机械功和机械能”在高中物理教学中的意义突出，是初高中物理教学衔接的重要部分。

2 基于问题导向的反思型教学

学习进阶是对学生在一段较长的时间跨度内学习或研究某一主体时，学生的思维方式从新手型到专家型的连续且有层级的发展路径的描述。[3]教学前提是确定学习进阶的起点、终点和中间层级，弄清学生思维的层级发展之关键点、条件和路径。在此基础上，设计具有系列性、连续发展性的情境式问题，基于问题导向进行反思型教学，引导学生运用高阶思维批判性、整体性联通新旧知识，并进行重新建构。

反思型教学不同于“反思性教学”，是教师引导学生进行严肃、持续的自主反思，使个人态度和逻辑推理成为一个整体。基于问题导向的反思型教学要让学生在自省中有更新和提升，强调积极、自觉态度下的探究学习，强调师生间、生生间的合作和对话，注重元认知理论和批判理论的应用。情境式问题要能激发学生的反思意识，顺应核心概念学习进阶的思维发展。创设的情境要便于学生建构物理模型，提炼出的研究问题要贴合教学目标。教师要在引领学生在科学探究中运用反思策略，引导学生形成统一认识。

批判性思维是新时代学校教育的要求，而培养反思精神是培育批判性思维所必需的。[4]有学者提出：反思性思考的意识和行动能力是核心素养的核心。基于问题导向的反思型教学符合教育转型的时代要求，从培育“记忆者”的教育转型为培育“探究者”“思考者”的教育，应成为当下课堂转型的重要抓手。

3 “机械功和机械能”的学习进阶设计和发展层级描述

笔者对比初高中物理教学，以物理观念的层级进阶为主线，设计了高中“机械功和机械能”的学习进阶假设(图1)，从宏观上把握该教学单元，继而进行微观上的设计。

科学概念理解的“经验→映射→关联→系统→整合”发展层级模型，是针对某个具体概念的学习进阶描述。[5]笔者以此为依据，建构“机械功和机械能”概念理解的发展层级描述(表1)。

图1

表1

上述层级描述是物理观念水平层级的具体化，其发展能推动“机械功和机械能”的学习进阶，促进物理观念的层级进阶。

4 教学设计和实施

笔者通过具体课例的研究，提出以下教学模式：确定学习进阶的起点(衔接的原点)→创设反思情境→引导学生提出反思问题→指导反思策略→总结反思成果→到达学习进阶的终点(衔接的终点)→终点和起点的对接。接下来，以“功”的教学为例，展示教学设计和具体实施过程。

4.1 “功”概念学习情况分析和目标设定

笔者在教材分析、调查研究基础上对学生的“功”学习情况进行分析(表2)。

表2

基于上述情况分析，制定本节课的教学目标：(1) 会计算力、位移成一定夹角时的恒力做功；(2) 知道功的正负的含义，将功的正负与动能的变化联系起来；(3) 应用矢量分解方法解决问题；(4) 感悟功与能量的关系。第(1)、(2)两点属于知识性目标，第(3)点涉及思维方法的应用，第(4)点涉及概念学习进阶的高级阶段——物理观念的层级进阶。旨在促进学生的认知由定性到定量、由表象向抽象发展，由概念的特殊、片面理解向复杂深刻、全面系统的理解发展，在概念理解和应用中向观念提升发展。

4.2 基于问题导向的反思型教学设计

笔者从学生初中物理学习经验(以下四个情境均源自苏科版初中物理教材)中，寻找具有高中物理教学价值的情境，启发学生提出若干问题，达成上述教学目标。

情境1:竖直提升水桶(图1)。

问题1：拉力和重力分别对水桶做什么功？

问题2：若水桶匀速上升，水桶的动能和机械能如何变化？

问题3：上述变化和两力做功有关系吗？

设计思路：引导学生认识功有正负，以及功与能量转化相关联。

图2

图3

情境2:沿斜面拉小车(图3)。

问题1：小车所受各力分别沿什么方向？沿各力方向的位移情况如何？它们做的功怎么表示？

问题2：重力与位移间的夹角多大？若不用高度h而用位移s，怎么表示重力做功？

问题3：若用斜向上的恒力拉小车沿水平面运动，该力做功如何计算？

图4

设计思路：引导学生运用矢量分解等方法，从力与位移方向相同、垂直两种特殊情况过渡到一般情况下功的计算。

情境3:单摆小球的运动(图4)。

问题1：小球向下运动时重力做什么功？向上运动时呢？

引导学生选取一小段位移后发现：小球向下运动时，所受重力与位移的夹角为锐角，做正功；向上运动时为钝角，做负功。

问题2：小球向下运动时速度大小如何变化？向上运动呢？

学生的直观感受：向下运动时速度变大，向上时变小。

问题3：在运动过程中速度大小为何有上述变化？

学生回顾变速圆周运动的情景，将重力沿切向和径向分解后发现：重力的切向分量会改变速度大小。向下运动时重力的切向分量与速度同向，使速度变大；向上运动时重力的切向分量与速度反向，使速度变小。

问题4：在初中学过什么能量与速度大小有关？在此过程中，该能量如何变化？

学生回顾初中物理学习内容后总结：小球向下运动时，重力做正功，动能增加，重力势能减少；向上运动时，重力做负功，动能减小，转化为重力势能。

问题5：在此过程中动能的变化情况与功的正负有什么关系？

学生总结：力做正功(力与位移间夹角小于90°)时，使物体速度增大，动能增加，是动力；力做负功(力与位移间夹角大于90°)时，使物体速度减小，动能减小，是阻力。

问题6：若力与位移始终垂直呢？

学生回答：该力不做功，物体速度既不增大也不减小，动能不变，既非动力也非阻力。

情境4:足球被踢出后，在草地上滚动了一段距离。

问题1：运动员对足球做功了吗？

启发学生反思初中学习内容，给出解答：做功了，一则足球在被踢出的过程中动能增加了，二则脚对足球施加作用力时足球沿力方向有位移。

问题2：为确定做功的大小，需测定哪些物理量？

引导学生讨论：直接测定困难较大，一是作用力很难测定，二是力不恒定，三是位移很小。

问题3：能否进行间接测量？

学生回答：可以，定量定义了动能概念并建立功与动能变化之间定量关系后，可将过程量——功的测定转化为状态量——动能的变化来测量。

设计思路：通过课堂讨论、总结，使学生的功与能量的观念得到升华，领悟能量转化是通过做功实现的。

4.3 基于问题导向的反思型教学的过程性评价

基于问题导向的反思型教学的课堂评价要基于明确的任务，采用以学生为中心的过程性评价，要关注每一位学生的学习过程，可运用表3所示的评价量表。

表3

5 结语

笔者以学习进阶理论为指导，根据学生的初中物理学习基础创设情境式问题，运用基于问题导向的反思型教学培养学生的批判性思维，实现概念与规律学习的同步发展，推进核心概念的学习进阶，进而实现物理观念的层次进阶。以实现初高中物理教学的有效、全面衔接，提升学生的物理学科核心素养。