基于核心素养导向的初中物理教学设计

曾佑杰 洪进步

摘   要：以“科學探究：物质的密度”的教学设计为例，逻辑性串联课堂，创设支撑性的真实情境、引导学生经历概念建构与规律探究过程、解决真实物理问题，为物理课堂提升学生物理核心素养奠定基础。

关键词：核心素养;教学设计;密度

“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”是构成物理核心素养最主要的四个方面，物理核心素养是学生在物理学习的过程中逐渐养成的关键能力和必备品格，并将适应学生个体终身发展和社会发展的需要。新时代的物理课程、教材和教学的改革在物理核心素养的引领下，正步入一个全新的发展阶段[ 1 ]。物理核心素养整合、提炼、发展过去的三维课程目标，是有继承有创新的全新教育理念。

为有效落实物理学科的核心素养，在日常的物理教学中，教师应避免教授零散和脱离学生生活实际的科学知识，应注重以多样化的教学方式营造和调节良好的课堂氛围，通过创设支撑性的真实情境，从生活走向物理。通过引导学生经历规律探究与概念建构的完整过程，帮助学生建立完整的物理知识体系。通过让学生解决真实物理问题，使其对物理学与科技、社会、生活间的联系有一个充分的认识，做到从物理走向社会，帮助学生对物理世界形成一个完整的认识。

1  基于物理核心素养导向的教学设计理念

1.1  创设支撑性的真实情境

在日常的物理教学中，教师应当致力于创设贴合学生生活实际的真实情境，鼓励学生剖析和简化物理问题，引导学生构建物理模型和运用正确的科学研究方法，鼓励学生积极开展科学探究活动，唯有在真实情境中的科学探究，才能有效地培养学生的科学探究能力，并形成良好的科学素养。教师对创设的真实情境应以现实生活和社会中的真实情境为依托，唯具有现实性的真实情境才具有支撑性，方能使学生体会和感悟到学习的真实意义。此外，教师还可通过创设以物理学发展史为依托的真实情境，不仅可帮助学生真实感受物理学家严谨的科学态度和科学精神，还可有效地提高课堂的有趣性。

创设支撑性的真实情境不仅能有效地唤起学生的认知思维，还能激发学生学习和探究的内驱力，并帮助学生以主人翁的身份和探索者的角色参与到物理问题的探究和物理知识的学习[ 1 ]。此外，创设贴合学生生活实际的真实情境不仅可逻辑性地导入相关物理知识的学习，还可帮助学生将已有知识与当下要学的知识建立联系，从而达到激发和保持学生对物理知识的学习兴趣和对物理问题的探究兴趣。

1.2  经历规律探究与概念建构

为有效促进和发展学生的科学素养，在日常教学中，教师应当充分引导学生经历规律探究或概念建构的完整过程。经历规律探究或概念建构的物理学习过程不仅需要大量分析、综合、比较、抽象、概括等方法，还包含设计一系列概念形成、推理判断、问题解决等过程。

唯有经历规律探究或概念建构的过程，学生才能依据自身的过程性体验，形成个体的活动经验，进而提升为相应的能力。在日常教学中，教师应为学生提出问题、分析问题、解决问题创造情境和机会，以此激发学生的探究热情。此外，教师还可引导学生学习物理学家在探索自然规律的过程中形成的科学思想和在建构物理学科核心概念的过程中使用的科学方法，激发和保持学生的学习兴趣，让学生在知识的学习与问题的探究中，将所学的科学思想和科学方法内化为自身的科学品质，并具有良好的科学态度。

1.3  解决真实物理问题

物理的课堂教学应注重培养学生对真实物理问题的解决能力，将物理问题与学生的生活及现代科技的发展相联系，让学生获得对物理知识应用的体验的同时，能将所学物理知识运用于生活、生产实际，关心科技发展，并逐步树立科学的世界观。

解决真实物理问题的过程是学生探索和创造的过程，是学生将已学知识迁移和运用于问题解决的过程。同时，学生解决真实物理问题的过程，也是学生获得基本技能和掌握科学研究方法的过程，可促进学生正确认识物理学科，进而培养和提高学生的科学素养。

2  基于物理核心素养导向的初中物理教学设计

下面以沪科版八年级全一册中“科学探究：物质的密度”为例，研究基于物理核心素养导向下的初中物理教学设计。

2.1  教材分析

对在“科学探究：物质的密度”这一节中，课程标准要求：“通过实验，理解密度。会测量固体和液体的密度。解释生活中一些与密度有关的物理现象。”基于课程标准的要求，教材通过丰富的学生测量活动，合作搜集数据，让学生体会到质量与体积不同的同种物质，其质量与体积不仅成正比，且为一定值。而不同种物质的质量与体积之比一般不等，从而引入密度的概念和单位。“探究点拨”栏目对科学探究环节中的“交流与合作”进行了解析，培养学生形成敢于坚持原则又尊重他人的的科学素养。本节课的主要教学任务是：通过学生自主实验探究同种或异种物质的质量与体积的关系，引导学生通过比值定义法建构密度的概念，培养学生的科学探究和总结归纳能力。

2.2  学情分析

本阶段的学生具有较强的形象思维能力，但逻辑思维能力发展水平不高，且具有发展不平衡的特点。现阶段学生虽已初步掌握测量固体质量和液体质量的方法，且对实验有一定的兴趣，具有较强的动手欲望和基本的操作能力，但也存在语言表达能力仍有欠缺的不足。因此在本节课之前，学生已初步具备探究物质密度的能力，本节通过丰富的学生测量活动，巩固托盘天平和量筒的使用方法。在本节密度概念教学时，将通过支撑性的真实情境创设、规律探究与概念建构和解决真实物理问题帮助学生理解和掌握密度概念。

2.3  教学目标

（1）知识与技能

理解密度，记住常温下纯水的密度。会测量固体和液体的密度。运用密度公式解决实际问题。

（2）过程与方法

经历物体质量与体积关系的探究过程。体验利用比值来定义物理量的科学研究方法。学习从物理现象和实验中归纳简单的科学规律和方法。

（3）情感态度价值观

具有初步的分析概括能力。具有严谨的科学态度。形成良好的解题习惯。

2.4  教学重难点

（1）教学重点：密度概念的建立。

（2）教学难点：密度概念与公式的理解。

2.5  教法与学法

（1）教学方法：启发式综合教学法。

（2）学习方法：自主探究、小组交流合作。

教具

教师展示器材：天平（砝码）、校运会的金牌、银牌、红球、蓝球、毛线球、乒乓球、水、盐水、泡沫道具“大石头”。

学生实验器材：天平（砝码）、不同体积的木块若干、不同体积的铝块若干、不同体积的铁块若干、量筒、烧杯、水等。

3  教学过程

3.1  创设情境，设疑激趣

【教师活动】教师分别出示校运会的金牌和银牌，红球和蓝球，毛线球和乒乓球，让学生思考在日常生活中可根据什么来鉴别不同物质？在此基础上出示水和盐水，进一步让学生思考如何辨别外观完全相同的水和盐水？

【学生活动】学生通过观察独立思考，对教师的设问进行思考，结合生活经验进行合理解答和猜想。

【设计意图】从生活走向物理，以支撑性的真实情境设置疑问，激发学生学习兴趣，使学生参与到物理学习之中。同时为密度概念的建立打下基础。

3.2  提出问题，合理猜想

【教师活动】教师在讲台上放置一块“大石头”，让班级部分弱小的孩子上台尝试搬起“大石头”。引导学生思考体积庞大的石块质量是否就一定大，学生思考交流后进一步引导学生思考同种和异种物质的质量与体积存在什么关系？进而引导学生提出问题。

【学生活动】学生在教师引导下进行思考并提出问题：体积不等的同种物质，质量是否相等？体积相等的异种物质，质量是否相同？学生独立思考后进行猜想与假设，与组内同学交流讨论，在教师的引导下提出合理的猜想。

【设计意图】以支撑性的真实情境，让学生经历“提出问题”与“猜想假设”的探索规律过程。学生通过表达自己的看法，逐步形成从实验观察中发现和提出与物理学有关的问题，培养学生的科学探究能力。

3.3  设计方案，实验探究

【教师活动】为了验证“体积不等的同种物质，质量是否相等”和“体积相等的异种物质，质量是否相同”的猜想，教师将全班分成六个小组并对各小组的实验任务进行分配，如：1、2两组测量体积不等的木块的质量;3、4两组测量体积不等的铝块的质量;5、6两组测量体积相等的木块、铝块、铁块的质量，引导学生依据实验任务设计实验表格。

【学生活动】学生在教师的引导下进行独立思考并和组内成员交流，在教师的引导下画出实验记录表格。学生根据实验任务选取实验器材进行实验探究。

【设计意图】为验证猜想是否正确，学生对教师分配的实验任务必然有较高的极极性，从而主动经历探索规律的过程。为节约课堂时间和培养学生的合作意识，探究过程中进行分组探究。

3.4  汇报交流，归纳总结

【教师活动】各小组实验完成后，要求各小组与实验任务相同的小组交流实验结果，且要求最先完成测量任务的小组把数据结果输入电脑表格中并根据自己的数据进行描点作图，教师及时组织并引导学生对所有的数据结果进行分析，得出正确的实验结论。在得出实验结论的基础上，教师可引导学生进一步思考在此过程中用到的科学方法。

【学生活动】在教师引导下，学生交流讨论并依据1、2组和5、6组木块数据（3、4组和5、6组铝块数据）得出：同种物质，体积相同，质量相等;依据1、2组或3、4组内木块、铝块的数据得出：同种物质，体积不同，质量不相同;在教师的引导下学生将数据结果输入电脑表格中并根据测量的数据结果进行描点作图分析，得出：同种物质组成的物体的质量与其体积的比值是一定的，由不同物质组成的物体的质量与其体积的比值一般是不同的。学生在教师引导下领悟实验结论，同时思考在此过程中用到的科学研究方法。

【设计意图】通过已有的实验结果，学生为主，教师为辅，让学生经历分析、综合、比较、概括等方法，主动经历探索规律的过程，学习科学研究方法，培养学生的科学思维能力。

3.5  升华概念，引入密度

【教师活动】依据上述的实验结论，引导学生建立密度概念，即在物理学中把物质的质量与体积的比值作为物质的一种特性总结为一个新的物理量：密度。由此提问学生，让学生翻阅课本回答在物理学中对密度的定义。通过让学生回忆速度的定义，引导学生归纳理解比值定义法。最后，在学生建构密度概念后引导学生理解密度仅仅是物质的特性之一。

【学生活动】学生翻看教材查找密度定义回答：在物理学中，把由某种物质组成的物体的质量与其体积的比称为密度。学生在教师的設问和引导下归纳理解比值定义法。在教师的引导下，学生思考并理解密度作为反映物质的一种特性，同种物质的密度是恒定的;密度的大小与物质种类有关，与质量和体积均无直接关系。

【设计意图】让学生深刻理解比值定义的科学定义方法，建构物理学科核心概念，增强学生的科学思维能力，让学生经历概念建构的完整过程，深刻理解物理概念，培养学生的物理观念。

3.6  精细学习，深化理解

【教师活动】在学生理解密度概念的基础上，通过类比速度公式的导出过程引导学生思考、讨论通过密度的定义导出密度的公式，教师总结并依次讲解公式中对应的符号及单位。在理解密度公式的基础上，引导学生依据密度公式推导密度的国际制单位和常用单位，接着让学生通过类比速度单位换算完成水的密度单位换算，并让学生牢记水的密度大小。最后在掌握密度单位换算的基础上引导学生思考水的密度表示的物理意义。

【学生活动】学生依据密度概念通过思考、讨论得出密度公式。在理解密度公式的基础上，依据质量和体积的单位推理得出密度的国际制单位和密度的常用单位。学生通过类比速度的单位换算，在教师的引导下自主推导密度的单位换算。在教师的要求下，学生牢记水的密度并理解其表示的物理意义。

【设计意图】在学生理解概念的基础上，创设类比速度的学习情境，让学生真实体验建构理解密度过程所使用的思想方法，以此形成活动经验，提升为相应的能力，让学生在主动学习与探究中逐步将分析推导的能力及类比学习的学习方法内化成自身的科学品质，形成良好的科学态度。

3.7  联系实际，解决问题

【教师活动】教师给出实际场景：某考古工作者考古挖掘中获得一尊“金佛”，测得其质量为4.45 kg，体积为500 cm3，要求学生通过计算和查找密度表判断“金佛”的材质。教师简要介绍文物保护工作面临的严峻挑战。

【学生活动】学生通过计算得出“金佛”密度，通过查找密度表确定“金佛”的材质。学生认真聆听教师对文物保护面临的严峻挑战的介绍，形成文化自豪感和保护文物的社会责任感。

【设计意图】通过创设真实物理问题及解决过程渗透文物保护，培养学生分析和解决问题的能力，培养学生的科学态度与责任感，增强学生的文化自豪感和社会责任感。

3.8  课后实践活动

【教师活动】给每位学生分发一小块金属圆柱体，要求学生利用所学知识自主设计实验并通过查找密度表确定该金属圆柱体的材质。

【学生活动】认真思考，制定计划并收集数据，分析并得出结论。

【设计意图】给学生提供科学探究实际问题的时间和空间，通过待解决的真实问题，引导学生运用已学的知识和方法，自主开展科学探究，可促进学生体会物理学的价值，增强学生综合实践能力和创造性思维。

4  基于核心素养的教学设计反思

本设计以贴近学生生活实际的物质，创设真实情境，使学生进入积极的学习状态。学生从真实情境中认识问题，进而形成学习过程，激发学习动机，增强学习兴趣。

从真实情境中提出有探究价值的问题，让学生通过合作自主完成科学探究，增强问题解决能力。在科学实验探究过程中，让学生经历概念建构与规律探究，领悟科学知识，增强科学思维能力和科学探究能力，使学生从感性认识上升到理性认识。通过对实际问题的解决渗透文物保护意识，增强学生的文化自豪感和社会责任感。

在经历规律探究与概念建構的基础上，给学生新的挑战和任务，学生在解决真实物理问题的同时，形成科学素养。课后解决实际问题中，要求学生依据已学知识自主设计实验求出给定物品的密度，不但可以促进学生体会物理学的价值与生活的联系，同时有助于增强学生的创造性思维和综合实践能力。

参考文献：

[1]赵再琴.核心素养下普通物理立体式教学策略研究[J].中学物理教学参考，2019，48（6）：2-3.