核心素养导向下的初中物理“功”概念进阶教学探索

余 琼 王长江 陈元霞

(安徽师范大学物理与电子信息学院,安徽 芜湖 241002)

1 问题提出

2022年4月，《义务教育物理课程标准(2022年版)》颁布，核心素养正式成为义务教育阶段物理教学的课程目标.物理学习是以物理概念的构建为基础，以物理知识的迁移为过程，以课程标准要求的落实为目的.新课标指出，核心素养主要包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任4个方面(见表1).[1]物理概念作为物理知识的重要组成部分，其有效教学是发展学生核心素养的重要途径.而学习进阶是以学生为主体，以学生认知水平为“阶”，以此对物理教学提供学习路径.针对物理概念的基础性、复杂性以及核心素养的导向性，将学习进阶理论运用于初中物理概念教学中，有利于顺应初中生心理特征和认知水平，让学生从生活情境走向物理世界.虽然此前也有很多关于初中物理概念教学的研究，但是大都是根据《义务教育物理课程标准(2011年版)》为基础进行的教学探讨，其中少有以物理核心素养为目标的物理概念教学研究.而物理概念本身的构建过程不仅是一个比较复杂的过程，同时也是学生思维发展进阶的过程.因此，本文将以学习进阶理论为基础，探究核心素养为导向的物理概念教学模式，以期为核心素养在初中物理教学中的落实做出努力.

表1 义务教育阶段物理课程核心素养

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2 PC-LPs教学框架的构建

学习进阶是指“对学生在一个时间跨度内学习和探究某一主题时，依次进阶、逐级深化的思维方式的描述”.[2]在中学物理教学中，对学习进阶的研究主要集中在能量主题、运动与相互作用主题和电磁学主题等.对于一些重要的物理概念而言，基于学习进阶理论开展教学，有助于落实学生核心素养.笔者基于核心素养基本内涵，结合学习进阶理论，以“经验事实”“映射”“关联”“系统”4个层级[3]为基础，构建基于学习进阶理论的物理概念教学框架(简称PC-LPs教学框架，如图1)，旨在为初中物理教师进行物理概念教学提供参考.

图1 PC-LPs教学框架

基于新课标要求和教科书内容安排，结合物理学史，根据发展层次内涵，明确起点阶、锚点阶以及中间阶的具体表现.通过引入生活中常见的物理情境，使学生体会物理概念的意义，从而实现从“经验事实”到“映射”的进阶；通过概念图等方式明确概念体系，从而将学生的认知水平提高至“关联”层次；通过预设问题、组织考试等方式，使得学生思践结合，进而达到“概念”层级.由于物理概念本身的基础性，对于物理概念的把握意义重大，通过进行概念学习进阶的分析后，可以更好地设计物理概念教学.对比现有的传统讲授式概念教学方式，此种教学模式更有利于学生理解物理概念，学生的课堂主体性也更加突出，对学生核心素养的落实具有重要作用.

3 基于PC-LPs教学框架的教学案例

“功”概念作为中学物理的重要概念之一，是进一步研究简单机械的关键概念，同时作为力与能量之间的纽带，对理解能量概念具有基础性的作用.并且“功”概念的学习跨越整个中学物理教学过程，对该概念的掌握有助于学生形成能量观念.新课标要求学生结合实例，认识功的概念，知道做功的过程就是能量转化或转移的过程；知道机械功和功率，用生活中的实例说明机械功和功率的含义.[1]但对于刚接触物理的初中生来说，想要建立、理解“功”概念，有一定的难度.本文以“功”概念为例，基于PC-LPs教学框架的基本思想，进行具体教学案例的设计，以期为初中物理概念教学提供思路.

3.1 “功”概念学习进阶的分析

初二学生学习“功”概念之前，大多数学生都能对于生活中的做功现象具有初步认识.根据教材内容的安排，学生在学习“功”内容之前也已经对力和运动有了较为清晰的认识.基于学生的日常生活的认识，结合对物理学史中“功”概念的演进，指向新课标要求，分析出初中阶段“功”概念学习进阶划分及学生表现情况(表2).

表2 初中阶段“功”概念学习进阶

3.2 创设生活情境 体会“功”的意义

学生在日常生活中，已经接触到一些具有“功”含义的词语，例如“徒劳无功”“劳而无功”等.通过创设生活中的情境，可以帮助学生建立起生活中的经验事实与即将学习的物理概念之间的联系，进而帮助学生了解物理概念.以引入“机械功”概念为例，进行具体教学活动的设计(表3).

表3 教学活动设计(部分)

通过创设生活中常见的情境，让学生切身体验到“功”的意义；通过学生自主实验的方式，培养学生的科学探究意识；采用师生问答的教学形式，使学生思维得到发展；将生活实际和物理学结合，让学生体会到物理学对人类生活的影响.

3.3 构建关联架构 明确“功”的体系

虽然通过将生活和物理学相联系的方式使得学生初步了解物理概念的内涵，但是学生尚未建立起物理概念的知识网络，对概念的学习也只是停留在表面.挖掘并构建物理概念的关联体系，可以帮助学生整合知识，进而更好地掌握物理概念.依据教科书内容，对与“功”概念相关物理概念进行梳理，得到初中物理“功”概念关联体系(如图2).基于关联体系，对相关概念进行教学安排，在知识迁移的过程中，发展学生的科学思维能力.

图2 初中物理“功”概念关联体系

3.4 强调学以致用 落实“功”的外化

当学生学习并掌握了“功”概念关联体系，对“功”及其相关联的“功率”“机械能”等概念具备认识后，教师要在教学中为学生合理设计相应习题,让学生能够将对“功”概念的理解应用于具体的物理习题中，进而考查学生对“功”概念的掌握程度(表4)，在习题解答的过程中，锻炼学生的科学推理、科学论证能力，强化学生科学探究的意识，同时让学生体验解决问题的喜悦和对待科学问题严谨的科学态度.

表4 习题案例(部分)

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4 结语

本文在《义务教育物理课程标准(2022年版)》刚出炉之际，鉴于其中新提出的核心素养的培养研究存在不足的现状，通过对物理学科核心素养内涵和学习进阶内涵的研究，构建PC-LPs教学框架，并以初中阶段“功”概念教学为例，开发设计具体的教学案例，以此为广大初中物理教师在针对物理概念教学过程中如何有效落实核心素养提供了思路和方法.

另外，教师在使用PC-LPs教学框架时，应注意探索并明确学生的认知水平，以此来划分学习进阶各层次及具体表现.教师在授课时，应当根据不同物理概念的实际情况进行教学方法的调整，这样才能更好地开展实际教学.