促进学生物理核心素养提升的渐进式教学实践研究

由军平 詹平 冯维 康莉莉

摘 要：物理核心素养是学生借助学校物理教育所形成的解决问题的素养与能力，是随着时间的流逝，抛开所学具体物理知识后，留在学生头脑中的思想意识，主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面构成。因此，我们需要以学生为本，从学生已有的物理知识和已经形成的物理观念出发，通过探究实验，科学思辨，理论升华和实践应用，在构建正确的物理观念的过程中，培养学生的科学思维、科学探究能力和科学态度与责任。

关键词：物理核心素养提升;渐进式教学实践

一、渐进式教学

渐进式教学是指在教学过程中，按照一定的步骤逐渐深入或提高，以达到预期教学的目的。课堂教学内容的组织要与学生的认知水平相适应，以学生已有的知识和经验为起点，合理设计教学，使学生能够主动探索知识的产生和发展，同时遵循由易到难、由具体到抽象的原则，逐渐使学生构建新知识，提高解决问题的能力。

二、在物理教学前，首先要了解学生的原有认识—前概念

学生在接受正式的概念和规律教学前，往往已经在生活和学习中积累了一定的相关知识储备，我们称之为“前概念”，在这些前概念中，有些与物理科学相符，可以作为新知识的生长点。而有些前概念则是片面的，甚至是错误的，这对学生学习新知识会产生很大的阻碍作用，如果这些前概念被忽视，特别是学生头脑中这一前概念从未受到过挑战，即便学生头脑中又建立了正确的概念，随着时间的推移，学生对该概念的理解还会回到原有的前概念，在新的问题情境中连连出错。

例如，在平面镜成像的教学时，通过对学生的前测，我们发现初二学生在平面镜成像方面已有错误前概念，具体见表一。

了解了学生的前概念，我们的教学就可以以此为出发点，开展概念进阶式教学设计，如何让学生产生认知冲突，发现自己认知的错误;如何让学生转化并建立正确的物理观念。

三、通过实验探究，打破错误前概念，构建科学的物理概念和规律，培养学生的科学思维、科学探究能力和科学的态度与责任

如何促进平面镜成像前概念的转变？以“物体离平面镜越近，所成的像越大”和“平面镜越大，所成的像越大”为例，我们是这样做的：

学生小组讨论说出已有的前概念，充分暴露他们的错误认识。然后通过探究实验促进学生的概念转变。首先让他们小组讨论，制定计划和设计实验：要探究“物体离平面镜越近，所成的像是否越大”，应该怎么做？要探究“平面镜越大，所成的像是否越大”，又应该怎么做？学生改变蜡烛到玻璃板的距离，分别测出其像的大小;再改变玻璃板的大小，分别测出其像的大小。结果发现：像的大小与物体到平面镜的距离和平面镜的大小无关！

利用实验将学生思维步步紧逼，不断创设和解决认知“冲突”。Shayer（2003）基于皮亚杰的认知理论提出了“认知加速”方案，该方案里说：“挑战或认知不平衡有利于心智发展，任何干预都应提供一定的认知冲突。”中学学生处于形象思维向抽象思维过渡的阶段，抽象思维的能力还较弱，从感性认识到形成规律是比较困难的一步。所以，在物理概念和规律的教学中，教师需要从学生已有的感性认识基础上，恰似合乎逻辑地设计一个个与学生认知不同的结果，一个个迫切需要寻求正确答案的悬念，从而激发学生强烈的探索欲望。当学生感到所要解决的问题有意义，还尚未找到答案时，就形成了心理學上的认知“冲突”，此时概念和规律的进阶教学就获得了最有效的时机。

四、理论和实验相互印证，深化概念和规律教学，巩固学生重构的主体经验

平面镜成像实验的现象用新学的平面镜成像特点的知识能很好解释！为了能深化概念，巩固学生重构的主体经验。接下来还可以让学生利用光的反射规律作平面镜成像的光路图，然后让物体远离平面镜，再画出物理的像，发现像的大小并没有变小，只是像远离了（见图1）。这样让学生就会把光的反射定律、平面镜成像特点和光路图的知识融会贯通，自觉否定他们错误的前概念，开始在头脑中建立正确的科学规律！

学生的物理学习过程，就是要从实物和实际现象中发现事实，并寻找其本质，通过物理学研究方法对现象建模的过程，就是提炼提升的过程，是发现事物本质的过程，也是重要的物理研究方法。

五、通过实践应用，培养学生运用物理观念解决问题的能力

《义务教育物理课程标准（2011年版）》在实施建议中提出，要注重联系生产和生活中的实例，把现实中的物理问题用于课堂交流，拉近物理学与生产和生活的距离。

例如，在学习电学中的欧姆定律后，学生已经掌握了串联电路中一个电阻的变化会引起电路中电流和各部分电阻两端电压的变化。这一规律与我们的生活有什么联系，对我们的生活有什么帮助呢？我们设计了《欧姆定律的应用-设计汽车油量表》一节。

首先，让学生建立一种联系：就是生活中我们常需要用显示表盘掌握某些量的变化，我们的动态电路变化能不能实现这一功能？这时学生就有了一个大概的方向，想将理论和实践进行结合。

然后，学生开始细节着手尝试着设计汽车油量表的模型，学生利用浮力的作用和杠杆的特点建立油量减少时转化成杠杆一端的转动，这一转动怎样与电路结合呢？当然就是滑动变阻器的滑片了。显示盘可以由电流表改装，这就给力学与电学搭建了桥梁，将知识综合使用起来了，初始模型如图2所示电路。

紧接着，学生要对这一简易模型进行可行性分析，发现油量最高的时候，电路中电阻接近于零，所以需要添加保护电阻，如图3所示电路。

最后，知识进行变通，如果没有电流表，只有电压表可以改装成油量表吗？学生进行设计、分析、改进最终由图4得到图5的电路图。

本节课老师采用渐进式教学，把学生的已有知识，作为他们新知识的生长点，引导学生建构电阻变化的电路模型，通过可视化的教学设计，逐步提出设计问题，小组讨论等方式让学生不断建模、分析、优化建模、再验证分析，最终得到可使用的油量表模型。在这一过程中，学生的设计是不完美的，这正是实践的魅力所在，学生利用所学的电学规律像工程师一样设计出了一款可以显示汽车油量多少的仪表，通过真实的问题情境，学生经历了在陌生环境中，构建物理模型，应用实践设计，迁移创新的发展过程，经历了物理学价值体现的过程，学生通过积极进行科学探究和思维加工，内化了物理观念和规律，形成了科学的思想，培养了学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。

六、在物理知识渐进性学习中不断强化正确的物理观念

学生物理观念的形成不是一日之功，也不是一种物理观点的永久性建立。比如学生错误的观念，往往是根深蒂固的，教师要在学生学习新知识的过程中，不断努力创造具体的真实情景中去观察、分析、比较、概括、抽象出物理规律，在物理知识的融会贯通中，才能真正改变错误的观念。循序渐进的教学，逐渐渗透物理观念，使学生体会观念的生成与发展。

例如：学生普遍认为力是维持物体运动状态的原因！学生给出的理由是：1.想让静止的小球运动起来需要施加力2.小球运动起来后，人撤掉对小球的推力后，小球就渐渐地停下来了。我们的做法是：

第一步：对学生的依据进行反驳创造认知冲突

分析小球从静止到运动是人给的动力和地面给的阻力的合力不为零，所以能加速起来;人撤掉外力后是只受阻力了才漸渐停了下来，并不是没有力了，那怎样才能真的不受力呢？

第二步：利用实验探究，打破错误的前概念，

教材中通过三次实验分别改变水平面的粗糙程度，让同一小车从相同的斜面高度上滑下来，发现水平面越光滑，小车行驶距离越远，速度减小越慢，推理得如果水平面绝对光滑，小车将会不再减速，而匀直线速运动下去，也就是说物体的运动不需要力来维持，学生第一次学习到这一正确的观念。但是学生由于不能看到推论结果，生活中也没有绝对光滑的情景，这一观念的还需要不断地加强和渗透，所以我们进行了。

第三步：设置真实情景强化正确的物理观念

在练习中，我们发现学生认为匀速上升的电梯受到的拉力应该大于重力，否则怎么能向上运动呢？基于学生的这个疑问，我们是这样做的：用弹簧测力计拉住两个50g的钩码，将测力计固定在电梯中，跟随电梯上升，经历静止-加速-匀速-减速-再静止的过程，学生根据自己坐电梯的经验，首先猜想测力计示数的变化，观察测力计示数分别是0.95N-1.25N-0.95N-0.5N-0.95N.经过这一真实情境，将学生的理性思考打通了，由静止平衡态到下一个匀速运动平衡态，中间经历了增加拉力使物体加速的过程，一旦物体拥有了一定的速度想要保持匀速直线运动，是不需要合力的，这是在事实上让孩子们打消了自己的疑虑。

参考文献

[1]刘增泽.初中物理核心素养之内涵与实践路径初探[D].上海师范大学，2019.