基于核心素养的初中物理教学设计

孙峰

学科核心素养为学科教学改革指明了方向。在初中物理教学中，很多教师只注重知识教学，不重视物理思维和学习能力培养。“长度和时间的测量”是苏科版初中物理第五章“物体的运动”的第一节，内容相对简单，且学生在小学阶段已有刻度尺和计时器的使用经验，对长度单位和时间单位有一定的了解，教师在本节教学中容易忽视对学生核心素养的培养，将知识一带而过。笔者基于学生经验，通过八个活动的驱动对本节内容的第一课时“长度的测量”教学做出改进，以促进学生核心素养的形成。

一、生活引入，促进学科融合

体育中考项目是学生比较熟悉的内容，播放苏州市中考现场新闻报道引入新课学习，让学生感受到身体素质提升的必要性和体育学科的重要性。视频中展示了男子1000米、女子800米及立定跳远考核现场，教师提问：同学们是否知道这两个运动项目的满分标准？大屏幕出示跳远和跑步的满分数据（不带单位），学生很容易就能讲出这两个数据分别代表跳远的长度和跑步的时间。引入体育中考，很容易让学生共情，代入感强，有助于提高学生的学习兴趣。

二、设计套路，认识目测难度

本节课设计的第一个活动是“比眼力”，让学生比较地图上京沪铁路“上海—徐州”段和“徐州—北京”段的直线距离。学生都有目测经验，因此先通过简单的长度目测让学生找到成就感，随后增加目测难度，出示红色宽磁条和黄色窄磁条，组成一个T字形吸附在黑板上，请学生比较长短。学生通过抖音等媒体已经见识过视觉误差问题，大部分学生即使觉得是竖着的红磁条长也会说是一样长，防止被套路。教师设计之初就考虑到了这一点，因此故意将黄色磁条做得稍短于红色磁条。教师：要判断究竟谁长谁短该怎么办？学生：放在一起比一比。当看到是黄色磁条略短时学生已能认识到目测的不足，教师同时指出很多时候物体是不能直接放在一起比较的，如课桌的长、宽、高。通过活动总结自然过渡到课本活动，学生可以保持思路的连贯性，带着理性思考进入活动二“比较课桌的长、宽、高”。

三、巧用实践，定义测量和单位

不能直接比较长短，学生结合本节课“测量”的主题，首先会想到用尺量，所以先明确不能用尺，让学生挑战困难。学生很容易联想到用身边的其他物体去丈量长、宽、高，总结出要找到一个标准。请两位学生用拃比较一下课桌的长、宽、高，多媒体展示两位学生的长宽高数据。教师讲述：同学们，刚才的行为就叫测量，像未知的“长、宽、高”叫待测量，你们所选取的拃、书本等叫标准量，测量就是用待测量和标准量作比较的行为。那同学们能不能根据展示的数据比较一下谁的课桌更长？学生表示无法比较，进而总结出要选取公认的标准，得出单位概念。结合情境帮助学生理解测量的定义和单位存在的现实必要性。在此基础上介绍古代使用的单位，很多以人体长度作为标准，让学生知道古人制订单位的思路和自己不谋而合，了解科学研究是沿着古人的足迹在不断发展，在此基础上介绍国际单位制中长度单位的由来。通过故事化情境展示单位发展史，让学生体会到古人解决问题的智慧，教师顺着学生的思路逐步引出国际制中的长度单位，过渡自然，效果较好。

四、立足教材，图形结合完成单位换算

长度单位及换算小学阶段已经涉及，本节内容有三个新单位：千米、微米和纳米。让学生观察自己的分度值为1 mm的尺，分成1000份是1 μm，再分成1000份是1 nm。通过实物对照，学生认识到微米和纳米是很微小的长度单位。在讲解单位的时候，教师通过板书完成进制图，同时请学生在学案上完成梯形图，结合图形帮助学生更好地理解不同单位之间的进制关系。在此基础上指导学生学习阅读课本103页其他单位到米的换算表和104页图5-4， 完成三个单位换算填空，用贴近生活的事物帮助学生巩固单位换算，同时帮助学生了解三个单位的空间尺度。

五、巧用估测，增强长度感知

学生对长度单位的学习仅停留在数学层面，而新课标要求学生“会选用适当的工具测量长度和时间，会根据生活经验估测长度”。学生不但要知道长度单位，还要对不同的长度單位有生活感知。教师出示木制米尺，让学生知道1 m有多长，同时用米尺比画自己肩膀到另一侧手指之间，让学生知道这个长度大约是1 m， 请学生说出拳头的宽度约为1 dm，手指的宽度约为1 cm，硬币的厚度约为1 mm，让学生用自己的身体去感知不同长度单位的尺寸大小。

接下来，让学生交流自己的身体还有哪些长度可以利用，进而顺利引入本节课的活动三“用人体尺子估测教室宽度”。大部分学生会想到用步子去量，可以顺水推舟，请两名学生上台演示，一名学生用米尺量步长，记录在黑板上，另一名学生用脚步丈量，班级其他同学一起为他数步子，最后根据步数算出教室的大致宽度。这一环节气氛热烈，学生参与度高，能将估测学以致用。请学生评估测量是否准确，学生提出步子大小可能不同，步长测量也不准，进而引入更精确的测量工具 “刻度尺”的学习。

六、任务驱动，领悟测量方法

首先介绍不同种类的刻度尺，特别展示木质米尺的刻度是印在尺子表面，且尺子有一定的厚度，而常用塑料尺是透明的，刻度是印在尺的底面，为后面学习刻度尺使用时的摆放方法做铺垫。大部分教师在“刻度尺的使用”教学环节直接让学生阅读课本自学刻度尺的使用方法。学生本身就有刻度尺的使用经验，阅读方法之后更难发现自己在刻度尺使用过程中出现的问题。因此，笔者设计了两次测量活动来帮助学生归纳总结刻度尺的使用方法。首先是学生活动四“制作规定的工件”，让每个4人小组从1～4号规格不同的尺中各选一把，1～3号尺量程为20 cm，4号尺量程为10 cm，其中1号尺和2号尺是用竹片制作的，分度值为0.5 cm和1 cm，3号尺和4号尺为塑料尺。用尺和剪刀制作12.8 cm的工件，由于刻度尺量程和分度值不同，同小组制作的工件长度也会存在差异。在学生发现同小组制作的工件长度不一样长后，教师提问：同学们，观察一下同组的四把尺，你们觉得组内几号尺制作的工件最准确？学生都会选3号尺，1号尺分度值0.5 cm，不透明且比较厚，2号尺分度值1 cm，也不透明，比较厚，3号尺分度值1 mm，4号尺分度值虽然也是1 mm，但是12.8 cm超出了量程。教师总结：选择分度值和量程更合适的刻度尺可以让我们的测量更准确。为进一步发现问题，请一位学生上前演示用米尺测量磁条的长度。在学生演示的过程中总结出：要用有刻度的一边去紧贴被测物体，零刻度线要与被测物体的一端对齐，尺要放正，视线要与刻度尺垂直。极少有学生能注意到木尺有一定的厚度，使用塑料尺一样的方法测量刻度并不能紧贴被测物体，上台演示的学生也是当中的一例，如何让学生发现自己摆放的问题也是教学中的一个难点。教师将木尺和塑料尺平放，让学生观察两把尺的侧面。提出问题：这两把尺你觉得哪把更好用？学生立马就说出塑料尺，因为塑料尺透明，可以看清楚刻度，而且刻度印在下面，可以紧贴在被测物体上。教师紧接着提问：水平摆放木尺的刻度并没有紧贴在被测物体上，该怎样摆放？学生很快会想到让木尺有刻度的一侧垂直立在被测物体上。通过这样的安排，学生先实践，后纠错，再反思，自己总结出刻度尺的正确摆放方法，印象深刻。

估读的必要性是学生难以理解的内容，因此设计了第二次测量活动，即活动五“测量工件的长度”。让学生从四把尺中选取最合适的一把，测量工件长度，长度约为12.8 cm。学生都会选择三号尺，测量之后请学生交流测量结果，不同小组的工件长度略有不同，有的是12.80 cm，有的是介于12.80 cm～12.90 cm之间，学生在交流读数的时候有的读12.8 cm，有的读12.80 cm，有的读12.85 cm等，将这些数据列在黑板上，找一位有估读的学生交流读数过程。教师提问：你觉得你的读数准确吗？学生：不准确，前面12.8 cm是可以直接看到的，后面多了一点出来，我估计是0.05 cm，所以得到结果12.85 cm。教师提问：刻度尺分度值是0.1 cm，前面的12.8 cm叫准确值，后面的0.05叫估读值，同学们觉得是估读之后准确还是不估读准确？学生：估读后更接近真实值，更准确。教师继续提问：有同学读到12.8 cm和12.80 cm，大家觉得最后一位这个零可不可以去掉？学生：不可以，人眼看上去正好，实际可能是有偏差的，还是得估读，体现了读数的准确性。教师继续提问：那为什么读到12.80 cm，不读成12.80123 cm呢？学生：本来最后一位就是估读的，再往下估读就没有任何意义了。教师总结：所以我们只需要估读到分度值的下一位。

通过这样的处理，学生在实践过程中发现估读的必要性，自己总结，体现了对学生核心素养的培养。随后请学生比较同小组测量的数据，发现读数还是有所不同。教师提出问题：使用同一把刻度尺测量同一个工件，为什么大家读出来的结果还是有差异？学生：因为有估读，每个人的感觉是不同的。教师讲述：不光不同的人读数有差异，测量工具自身及其使用方法都会造成测量值与真实值之间有或大或小的差异，我们把这种差异叫作误差。误差是客观存在的，不能避免，但是我们可以尽量减小。那请同学们思考一下，有没有什么好的办法把你们同小组的四个数据综合一下得到一个更准确的测量结果。学生回答：求平均值。教师提问：如果还觉得不够准确怎么办？学生：再多测几次。教师提问：那我们可以把全班的数据放在一起求平均值吗？学生：不可以，每个小组测量的工件长度不同，只有测量同一个工件的数据才能求平均值。通过一系列有梯度的提问逐步深入，学生认识到误差的存在，并自己找出减小误差的方法，一气呵成。

七、延伸教材，拓展提升

减小误差的方法除了多次测量求平均值外，还可以用更精密的测量工具。课本给出了游标卡尺和螺旋测微器的图片，并未做介绍。因此，笔者设计了一次学生体验活动，即活动六“用电子游标卡尺测一测工件的长度”，简单了解更精密的测量工具，做好初高衔接。出示两种测量工具，介绍两种测量工具的测量功能和精度，学生听后必然十分感兴趣。教师讲述：这两种测量工具的使用方法我们到高中会进一步学习，今天老师带来了一种使用方法更简单的电子屏显游标卡尺，请每个小组的组长用游标卡尺重新测量工件长度。把学生各小组测得的数据写在黑板上，并与之前的数据做对比，让大家评一评哪一组估读最准确。设计这个环节还是考虑到学生学习体验不能浅尝辄止，在时间允许的范围内给学生最大程度的体验空间，同时可以增强学生对估读必要性的认同。

在此基础上设计了活动七“用激光测距仪测量教室的宽度”。在“光的直线传播”一节，教材已经对激光测距做了介绍，教师出示便携激光测距仪，现场测量教室的宽度。班级学生有极大的好奇心，想知道这种方法究竟准不准。教师现场测三次，激光测距仪比较稳定，正常数据应该相同，让学生读出数值写在黑板上。笔者使用的激光测距仪可以读到毫米位，如读数为8.425 m，最后一位并不精确，为估读位，让学生分析测距仪精确到什么单位，从而巩固估读知识点，让学生通过数据也能判断测量工具的精度。

八、回归生活，寻求特殊测量方法

最后一个学生活动是活动八“测算地图上京沪铁路的长度”。材料包里为学生提供了形变小的棉线和橡皮筋，学生很容易想到要用线去重合路线再拉直测量，再请学生交流选用棉线还是橡皮筋，讨论得出要用弹性小的棉线化曲为直。

由于这节课设计的学生活动较多，出于时间考虑，课本活动“测量一张纸的厚度”放在了学生课后实践任务里：分别是：（1）测量一张纸的厚度;（2）测量身边人的身高;（3）估测教学楼楼层高度。课上让学生讨论特殊测量的方法：测多算少，三角尺夹逼测量，台阶高度乘以台阶数，既达成了教学目标，又给了学生课后实践的机会。

八个课堂活动串联的教学设计前后呼应，学生全程在实践—反思—再实践的循环中不断实现核心素养能力提升，让简单的内容生动有趣，环环相扣。笔者通过与同行交流发现，如果将课上活动成果与希沃投屏相结合，可视化手段会让课堂活动的呈现程度和学生交流效果更好。

参考文献：

[1]陈刚.生命关联视阈下的课堂教学探索与实践：以初中物理“长度和时间的测量”教学为例[J].教育实践与研究（B），2021（1）：57-60.

[2]管宇宸.主题式教学的实践：以初中物理“长度和时间的測量”为例[J].初中生世界，2020（40）：73-75.

[3]徐志红，张世成，钱嘉.指向深度学习区域教科研的顶层设计：关于“长度和时间的测量”的教科研实践[J].中学物理教学参考，2020，49（9）：25-28.

（作者单位：江苏省昆山礼仁外国语学校）

编辑：赵飞飞