指向核心素养的初中物理教学——以“机械能与内能的相互转化”教学为例

中学教学参考2019·1 中旬来自48物理·教学研究
这相当于科学探究中的提出问题；其次，让学生带着这 个问题，分析课本上提供的汽油机的工作循环图（这个 时候不要给学生提供课件动画，一定要给学生一个构思 的空间），分析的主要方法实际上就是比较，而比较本身 就是探究过程中所用到的最直观的方式。学生需要比 较的是四个冲程的区别，主要包括各个冲程中进气门、 排气门是打开还是关闭，活塞是向上还是向下运动，曲 轴转动角度是多少，等等。一旦学生分析得出正确的 结论，就可以要求学生将静态的图片转换成动态的画 面，从而在大脑中形成热机完整的一个工作循环的表 象。这个过程中虽然没有猜想，但却有分析归纳、推理 论证等过程，对科学思维的培养特别有帮助；第三，用 动画来验证学生的表象，强化学生对热机工作原理的 认识。这实际上是探究结果的系统化、完整化；最后， 回顾一个工作循环中的能量转化，进一步强化能量转 化观念。
物理·教学研究
指向核心素养的初中物理教学
——以“机械能与内能的相互转化”教学为例
江苏省如皋经济技术开发区袁桥初中（226500） 周 翔
［摘 要］培养学生的物理学科核心素养，需要教师努力发掘教材中的核心素养元素，即物理观念、科学思维、科学探究、科学 态度与责任等四个方面的资料，并基于这些资料进行教学设计和教学反思。
二、基于核心素养进行物理教学设计 既然核心素养四要素普遍存在于物理教学内容中， 在教学设计的时候，如果有明确的意识与方向，那么基 于核心素养培育的教学设计就会自然形成。在“机械能 与内能的相互转化”这一内容的教学中，笔者确定了如 下三个教学设计的重点： 1. 基于实例分析，培养学生的物理观念与科学思维 能量本身是一个抽象的概念，要培养学生用能量的 观念观察生活中事物的意识与习惯，绝对不能脱离实 例。笔者以借鉴外国教材中的“能量携带者”的比喻来 实施教学，这样学生可以将抽象的能量理解为形象的 “可携带”的对象。比如说笔者让学生举出具有动能的 物体的例子，学生举出了行驶的汽车、下落的小球、飞行 的子弹等，其实仔细研究可以发现，这个时候学生都是 根据“运动”这一特征来举例的，因为他们知道物体在运 动，所以判断这些物体具有动能。虽然不错，但却不够 直接。笔者给他们打的比方是，这些运动的物体，“兜里 都揣着动能”——这就是“能量携带者”的另一说法，这 样的说法符合“具有能量”的标准，也更形象、更直接，因 而可以帮助学生顺利地建立能量观点。 2. 基于逻辑推理，培养学生的科学探究能力 苏科版的物理教材中，这节内容安排了“反复折弯 铁丝”“空气压缩引火”“观察点火爆炸”等活动或实验， 然后在此基础上，引导学生学习热机。前两个活动与 实验是机械能转化为内能的例子，后一个是内能转化 为机械能的例子，对应着热机工作的四个循环中的压 缩冲程与做功冲程。问题在于，学生并不能自主发现 这种对应，甚至在教师讲授之后他们仍然似懂非懂，这 就说明简单的讲授是不能解决这个问题的。于是笔者 设计了探究式教学：首先让学生知道利用热机工作的 所有复杂机械，最初的动力都来自于热机的曲轴，于是 研究对象就变成了“曲轴为什么会运动（持续转动）”。
机原理的简单或复杂反映，在感受热机改变人类生活的 同时，再思考热机的工作效率与带来的环境问题，可以 培养学生的科学态度与责任。
其实，笔者进行过梳理，可以说初中物理中的每一 个物理概念或规律的教学，都或多或少，或明或隐地存 在着核心素养要素，因此对物理教师而言，最为迫切的 是带着培养学生核心素养的目的研究教学内容并进行 教学设计，这是核心素养落地的前提。
［关键词］核心素养；初中物理；物理教学 ［中图分类号］ G633.7 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-6058（2019）02-0048-02
随着核心素养理念的日益普及，指向核心素养的 学科教学必然成为“新常态”。在这样的背景下，初中 物理教学怎样进行，才能体现核心素养元素，才能切实 培育学生的核心素养，成为物理教师需要思考的问题。 笔者认为要想达成这一目标，以下三点是必须遵循的。
一、发掘教材中的核心素养元素 著名物理教学专家、北京师范大学教授郭玉英在 研 究 物 理 学 科 核 心 素 养 的 时 候 ，从 物 理 观 念 、科 学 思 维、科学探究、科学态度与责任四个方面进行了界定， 并将之称为物理学科核心素养的四要素。其中，物理 观念是指关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认 识；科学思维强调的是认识方式，即从物理学的角度看 透事物的本质属性，说得通俗一点就是“以物理的眼光 看事物”；科学探究并不陌生，这是始于 2001 年的课程改 革给物理教学带来的最大变化的教学方式（同时也是教 学内容），科学探究中的提出问题、形成猜想与假设、设 计实验并制定方案、获取并处理信息、基于证据得出结 论、对探究过程与结果进行交流评估与反思等，形成了 建构物理概念与规律的异于传统教学的模式；科学态度 与责任是一个新提法，强调学生在物理学习中对科学与 技术要有一种正确的态度以及责任感。如果说前面三 个要素与核心素养这一上位概念中的“关键能力”相关 的话，那这一要素就与“必备品格”高度相关。 显然，要切实培育学生的物理学科核心素养，就必 须弄清所教的内容中，核心素养是如何存在的。这里， 笔者以“机械能与内能的相互转化”为例，谈谈此看法。 首先，能量本身就是课程标准界定的三大教学内容 之一，而机械能与内能是生活中最常见的两种形式的能 量，强化这一内容的教学，可以让学生形成从能量角度 看待事物的习惯，这是直接的物理观念的培养；其次，机 械能与内能的相互转化，可以让学生形成“转化”观念， 这在强化物理观念的同时还可以给学生提供认识生活 事物的一种思维的角度，从而培养学生的科学思维，最 直接的体现就是学生可以基于对生活实例的观察，生成 能量转化判断问题的直觉；再次，理解热机的工作过程， 充满了探究性。尽管这不是一个探究性的实验，但由于 热机的工作过程环环相扣，学生理解起来并不容易，这 就为学生的探究打开了空间，思考其工作过程与能量转 化过程，是一个充满探究的过程；最后，热机在生活中作 用巨大，从普通的摩托车，到航母上的蒸汽轮机，都是热