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0 引言
物理课堂教学是培养学生核心素养的主阵地,有着不可替代的作用。核心素养培养是从人文、社会等角度对接受素质教育的学生进行品质素养方面的培养。培养的过程是通过相关课程内容体现出来的。中学阶段是学生世界观与价值观形成的关键时期,在此时期对学生进行核心素养的培养有助于其未来的成长。因此,初中物理教师要采用多样化的实验教学策略,促进学生核心素养的形成和发展。
1 物理核心素养的内涵与重要性
核心素养是指针对时代和现代年轻人的特点所需的那些关键的、不可或缺的品质、能力、才干及精神面貌。在初中物理教学中培养学生的核心素养,应充分了解物理核心素养的内涵和重要性,便于教师有的放矢地落实教学改革措施。结合物理学科的特点与教学要求,核心素养的内涵包括四大方面:(1)物理观念。物理学科涉及的内容非常广泛,所以物理观念应包括基本的物质观念、能量观念、运动观念以及相互作用观念等。在物理观念的作用下,有助于学习者在脑海中加深对物理概念、物理规律和物理公式的理解与运用。(2)科学思维。以物理学科视角来观察问题和思考问题,探究物理现象的本质、规律及关系。科学思维主要包括构建模型、质疑推理、科学论证共三个方面,在科学思维的指引下运用分析、推理、论证等物理方法获得结论。(3)实验探究。实验探究的过程包括提出问题、事实证据、解释交流等环节,即提出具体的物理问题并列举假设,收集相关信息、整理证据,获得结论,同时还要进一步解释与交流实验探究的过程与最终成果。(4)科学态度。在把握“科学”“技术”“社会”与“环境”四大要素关系的基础上,以认真负责的科学态度对科学技术形成初步认知。
通过分析物理学科的核心素养内涵不难发现,初中物理教学除了传授基本理论知识以外,更要加强对学生知识运用能力的培养,注重引导学生“学以致用”,让他们体会物理实验的乐趣与重要性;围绕核心素养实施实验改革办法,有利于激发学生的物理求知欲望,从被动学习变成主动学习,加深对物理知识的理解与应用。另外,核心素养与物理能力二者相辅相成,一方面只有提高学生的物理核心素养,才能真正增强学生的物理思维与物理能力;另一方面,学生的核心素养离不开物理学科知识的支持。因此培养核心素养符合物理教学改革需要,也是落实物理教学目标的必要手段。
2 完善物理实验教学、培养学生核心素养的路径
2.1 创新实验教学方法,培养学生动手能力
在物理教学中重视实验内容,创新实验教学方法,不仅有利于学生加深物理知识的理解与记忆,提高实验操作技能,也可调动学生的学习积极性,创设有趣的物理学习情境,激活学生的创新意识与思维能力。因此结合核心素养培养目标,笔者在物理课堂创新多样化的实验教学方法:(1)演示实验与分组实验相结合。演示实验是物理实验教学的常用方法,教师要注重演示过程的规范性、趣味性和有效性,恰到好处地提出问题诱发学生思考,使学生集中注意力观察实验过程与实验现象。除了演示实验以外,还要以分组实验的方法给学生提供动手操作的机会,让学生通过自主设计实验、操作实验和观察实验结果,对物理概念及物理规律产生直观认识,加深印象。(2)引入趣味性与探究性实验内容。新课改要求初中物理教学要通过创新教学方法与学习方法的形式,着重培养学生的实践运用能力,激活创新精神。在实验教学中,教师要帮助学生树立课堂主体地位,设计丰富有趣的实验内容,让学生主动思考、深入探究,在思考问题与解决问题中把握学习物理的真谛。例如在学习“大气压强随高度的升高而减小”知识时,布置学生自制“水气压计”,用来观察大气压随高度变化的情况。学生拿到实验任务后,根据已学的物理知识点,整合实验室的器械设备与原材料,设计各种简单易行的实验方案,通过不断完善与调整实验过程,获得了可靠的测量结果。在学生自主设计实验和操作过程中,养成了认真负责的科学态度,遇到难题时主动与老师和同学沟通,提高了解决问题的能力。(3)以课外小实验促进学生动脑动手。一直以来,物理实验教学都在教室或者实验室完成,在物理实验改革中,教师可通过组织课外小实验的方式让学生在现实生活中开展实验制作、完成实验课题。根据物理教学的内容与目标,考虑学生的能力水平、认知水平、兴趣爱好等,设计有意义的课外实验内容,让学生在现实生活中观察实验现象、运用物理知识,体验实验的重要性。例如在学习简单机械一章时,学生虽然已学习了杠杆和轮轴,也熟悉了摩擦和压强的知识,但对于解决实际问题还是比较欠缺。于是,我设计了一个社会实践活动课题,让学生观察自行车的构造。有的学生回家自己拆装自行车,了解自行车的构造,观察它是如何运动的,运动的时候会有什么力;有的学生到修理自行车的摊位上去观察,看修车师傅如何修理自行车,如何轻松省力地将一辆自行车修好。学生每人交了一份实践报告,这种实践活动既锻炼了学生的观察能力和社会实践能力,也拓展了知识面,加深了对知识的理解能力,培养了学生的科学思维,提高了课堂教学效率。
2.2 理论结合实际,实验内容关联现实生活
初中物理知识只有和现实生活相结合,才能体现其实用价值。所以物理实验教学改革要多引入生活化的内容,将实验关联现实生活,介绍物理新理论、新技术,以此增强中学生的创新意识与创新精神。(1)教师要有善于观察生活的眼睛,从生产和生活中寻找物理要素,围绕中学生的生活实际设计实验内容。在讲《电路》时,布置学生仿照小实验利用一个电池组、一个小灯泡、两个单刀双掷开关和一些导线设计一个楼梯开关电路,使行人上下楼都能控制电灯的开和关。通过这样的实验能促使学生在实践中学会基本仪器的操作和使用,从而提高学生的动手能力。实验教学的开展,可引导学生了解、体会、掌握一些基本的科学方法,培养学生的思维能力和创造能力,充分发挥学生的主体作用,让学生直接参与、充分感知实验操作的过程,利用多种感官感受实验中的各种刺激,激起他们进行科学研究、探究自然奥秘的兴趣。(2)物理教学要紧跟时代步伐,引入最新科技成果,吸引学生的兴趣。改变过去枯燥、单一的教学模式,突破教材内容的限制,多给学生介绍先进的科技成果,如新能源的利用,让学生感受物理给生活带来的变化。(3)展示物理新理论与新技术,通过翻阅专业书籍、浏览网络资源等渠道,随时把握物理教育与物理技术的新动向,借助多媒体演示实验的方法,增强学生的技术创新意识,开阔视野。
2.3 强化思维意识,提高学生科学素养
在初中物理教学中,实验既是学习物理的重要内容,更是学习物理的重要方法。有效的实验教学有益于激活学生思维意识,提高科学素养。教师在设计实验课程时,应把握以下3个原则:(1)实验教学的内容要富有趣味性,能启发学生的思维。例如,教师在让学生讨论机械效率知识概念的时候,可以让学生带着是否机械效率越高就越省力的问题展开讨论。使得学生通过学习物理核心概念,提升自身的思维能力和分析、解决问题的能力,培养和发展自身的核心素养。(2)实验教学要凸显学生的主体地位。例如在学习力的核心概念时,教师通常会举手提东西、人推车等例子帮助学生理解力的概念。笔者将传统的演示实验改为探究性实验,学生全程参与实验操作,对知识的掌握更加牢固。(3)借助实验教学的机会培养学生的形象思维及逻辑思维。提高学生思维水平、形成科学素养是素质教育的客观要求也是核心素养的重要内容。当学生具备了一定的思维能力,才能进一步理解和运用知识,思维是推?哟葱铝Φ幕?础保障。
一、基于核心素养的深度教学内涵
核心素养具有复杂的结构,其所涉及的内涵,并非是单一维度,而是多元维度的,素养不只重视知识,也重视能力,更强调态度的重要性。(见图1)C=(S+K)A,即核心素养是人的技能、知识与态度的乘积,不是简单地相加。
核心素养是学生适应终身发展和社会发展所必备的品格和关键能力,核心素养的形成不仅是素养量的聚焦,更是素养质的提升。我国学生核心素养框架体系已初步确定,地理学科核心素养四大要素已经明确,我们需要怎样的课堂才能提高地理学科素养的质?答案只有一个,聚焦核心素养的深度教学。
李松林教授指出:“深度教学就是触及教学的底部和本质的教学” 。既然核心素养是知识、技能和态度的多维融合,基于核心素养的深度教学的底部必然指向知识的依托地“学科教材”、技能的生发地“学习过程”和态度的涵养地“学生心灵”。基于核心素养的地理深度教学是学科思想与方法、学生兴趣与情感和学习建构与发展交互融合的“S3”教学模式。(见图2)
二、基于核心素养的深度教学特点
根据深度教学内涵,结合地理学科核心素养,我们认为地理学科深度教学的特点有:
(一)从学科维度看:深度教学是基于地理学科思想和方法的教学
任何教学如果不能触及学科教材本质,其教学效果必然是浅显的。李松林教授认为:“知识涉及四个层面,即符号系统、信息系统、逻辑系统和意义系统,形成知识的四重结构。”(见图3)
地理符号系统是指地理教材的图表和文字,地理信息系统是指地理符号所传递出来的内容,地理逻辑系统是指地理知识各要素的综合,地理意义系统是指知识背后蕴含的价值和意义。初中地理教材有地球地图、世界地理、中国地理和乡土地理四部分知识内容(2011版义务教育地理课程标准)。“什么知识最有价值”,斯宾塞之问今天又成为地理教师的重要议题,深度教学究竟要教什么知识最有价值。义务教育人教版《地理》七年级下册学习一个大洲、五个地区和五个国家,世界按尺度不同可划分不同的区域、二百多个国家,如果让学生在学校期间一一学习显然是不现实的,但教材提供五个国家和五个地区的地理知识,显然不能代表对世界地理整体、全面、系统的把握。编者提供一洲、五区和五国家目的不仅在于让学生了解洲、地区和国家的具体知识,更重要地在于把握地理学科教材本|,让学生掌握地理学科思想和方法,并使之成为学生继续学习地理知识的羽翼,一言简之,就是学习对终身发展有用的地理知识。地理思想与方法是地理核心素养的重要组成部分,教学理念上要树立地理思想和方法的教学观念,教学目标上要重视地理思想和方法目标的设计,教材分析上要挖掘教材蕴藏的地理思想和方法,教学方法上要以地理思想和方法为指导设计学法和教法,教学评价上要注重地理思想和方法的评价。
(二)从学生维度看:深度教学是基于学习主体兴趣和情感的教学
地理课堂教学如果不能激发学生充分参与的热情,学生就会处于被动学习、被教育的境地,深度教学不可能真正发生。深度教学触及学生心灵深处,是一种来自心灵深处的内源性学习力促使学生积极参与地理课堂的学习。兴趣始于新奇,决定着学生对学习内容的注意度,澳大利亚的特有动物引发学生强烈的好奇心,会驱动他们探究动物独特性的奥秘;情感重在共鸣,中东地区战火纷纷,儿童失去亲人的痛苦眼神引发学生强烈的情感共鸣,他们急切探究这个富饶却又充满血泪的地区。学生对学习过程的情感决定着学习的持久度,持久的学习是学生生命价值的自我实现,“学天地人事,育价值观念” 是深度教学的重要体现。
(三)从学习维度看:深度教学是基于学习过程建构和发展的教学
M.戴维・梅里尔指出:“尽管当今的学习机会和环境跟十年前或二十年前大不相同了,但每一个学习者的基本学习机制并没有改变。”地理学习本质是什么?学生为什么能够认识地理事物?为什么能够形成地理概念和地理规律?影响地理课堂学习的心理机制是什么呢?
李松林教授把心灵结构分成心智、心意和心事,心智是心灵理性部分,而心事是心灵感性部分,心意则是心智和心事共同作用的意义结构。脑科学研究表明,脑是学习的器官,左脑是语言脑、逻辑脑、知性脑,右脑是形象脑、直观脑和感性脑,左右脑在间脑的作用下,共同建构意义,从而形成对世界的感知和认识。心灵具有天生的意向性,大脑具有寻找和建构意义的功能。在地理课堂教学过程中,我们充分利用心灵的官能,充分利用左右脑的功能,把地理感性学习和地理理性学习相结合,才能完整建构地理意义。(见图4)
意义建构就是建立新联系的过程。如学习《西北地区》第一课时时,学生最先感知的是地理景观图片,西北地区草原、荒漠草原、荒漠,学生对其抽象为气候干旱;学生通过西北地区绿洲农业、塞上江南(两个平原),抽象为西北地区农业为灌溉农业;通过西北地区优良畜种,看出本区以畜牧业为主。这是学生第一个层次抽象,再把抽象的三个要素进行联系,发现本区干旱的气候制约着以灌溉农业为主种植业和畜牧业的发达,体现了地理环境的综合性,进行了第二次抽象。通过西北地区景观东西部的差异的比较,也直接抽象成第二层次差异性。地理意义的建构联系,既有同层横向联系,也有异层纵向联系。从具体到抽象以归纳的方式实现意义建构,从抽象到具体以演绎的方式进行能力训练。(见图5)
学生这个建构过程还必须遵循阶段发展理论。“发展乃是指一个人在与周围人交往的过程中,在环境和教育的影响下,在低级心理机能发展的基础上,逐步向高级心理机能转化的过程。”根据维果茨基提出的最近发展区理论,地理教师在深度理解教材的同时,更要了解学生学前知识、生活经验,把学生已有知识水平定为现实水平,通过独立阅读图表完成任务定为实际发展水平,在同伴和老师帮助下能够完成任务定为潜在发展水平,在两种水平之间确定最近发展区,在最近发展区设置情境问题,才能让学生有适切压力,才能激发学生挑战精神,从而把课堂教学引向深入。在最近发展区,教师要为学生提供必要的脚手架,作为教学的出发点,从而使课堂教学的深度建立在学生特定发展水平之上。(见图6)李松林教授把知识分成经验性知识、概念性知识、方法性知识、思想性知识、价值性知识,相应每类知识也有五个层次水平,即经验水平、概念水平、方法水平、思想水平、价值水平。这就告诉我们地理课堂知识的学习呈进阶式,“设定怎样的学习序列,学习者依此通过递进式的学习而逐渐进阶,最终达到较高水平”。区域认知、综合思维、地理实践力和人地观念相互融合、共同促进,从初中到高中,从学校到社会呈螺旋式、渐进式、阶梯式发展,最终指向培养地球村活跃而负责的公民。
三、基于核心素养的深度教学实施
根据基于核心素养的深度教学内涵和特点,深度教学应该确保课堂教学效果好(effective)、效率高(efficient)和参与度大(engagement),应该具有怎样课堂教学结构才能实施深度教学达到e3最大效度教学?我们可以借鉴M.戴维・梅里尔的首要教学原理和李宗录老师的基于问题解决教学策略,在教学实践中,实施基于问题解决的“图探式”地理课堂教学,尝试探索实施深度教学的途径。
(一)图探式教学结构原理(图7)
1.图探式教学是基于地理问题解决的探究教学。
地理教材由图像系统、文字系统和数据系统组成,地理新课标中教学内容标准共94条,其中明确提到“运用地图”的有50条; 2012人教版初中地理教材共412页,而图幅数量为555幅,这就充分说明地理教学是一部图学史。笔者在教学实践中发现,学生并不能主动去阅读地理图表,他们只关注文字系统。如何突出地理图像系统?关键在于设计地理问题,让学生带着地理问题去阅读地理图表。梅里尔认为:“当学习者在现实世界问题或者任务情境中掌握知识和技能时,才能促进学习。”教师要精心研究图文系统,转化成贴近学生生活的实际问题,让地理问题成为学生与图像之间的纽带,从而让学生深入探究地理问题、解决地理问题,实现地理知识的再造。
2.图探式教学是基于学生对话交流的活动教学。
梅里尔认为:“基于问题学习和基于同伴教学都是以学习者为中心的具体教学方式。”以学生为主体的教学,是以学生的活动为中心,以学生观察、思考、讲解、分享、讨论、评价等一系列活动为中心,学生系列活动是为了建构意义,对话学习是建构意义的核心。佐藤学认为“在对话学习中重建世界、重建自身与重建伙伴”, 对话交流的活动成功完成对真理的探索和对自我的认识。佐藤正夫认为:“一切对话无非由说话与用于深思的时间空当所组成。”要求学生围绕情境问题深入思考,给学生思考的时间,在此基础上进行生生之间、师生之间、组组之间的多向对话交流,课堂教学深度的体现指标就是学生对话交流内容的深度、质疑的深度、表达的深度,离开学生深思熟虑,深度教学无法形成。
3.图探式教学是基于学生深度反思的建构教学。
梅里尔认为:“当学习者反思、讨论和巩固新习得的知识和技能时,才能促进学习。”反思是课堂教学重要的环节,贯彻课堂教学始终。在情境问题解决时,学生产生认知冲突,要反思自己原有知识对问题解决的不足,并寻求问}解决思想和方法,从而不断完善原有的认知结构。在建构知识网络时,我们习惯性让学生进行课堂学结。这一环节的学生反思,李松林教授认为有四个层次,即回顾、归纳、追究、批判。多数学生能够把本节课知识点总结出来,处于“回顾”层次,个别学生能够用思维导图的方式建构知识网格,达到第二个层次“归纳”,却很少有学生对知识进行追究和批判,这是我们图探式教学课堂深化努力的方向。
(二)图探式教学课堂流程
根据“图探式”教学聚焦问题、对话交流、反思建构等原理,我们设计了图探式教学流程,具体教学流程如见图8。
【关键词】 主人翁 兴趣 实验教学 阅读思考
【中图分类号】 G633.8 【文献标识码】 A 【文章编号】 1674-4772(2013)03-023-01
一、完成“双基”及能力培养的重要手段――演示实验
教学的目的是为了让学生学会教材上的知识,在教学过程中,必须多方引起学生学习兴趣,激发学生的求知欲,调动学生学习的主动性和积极性,使学生有股内在的学习动力,这样才能提高教学效果,完成教学任务。根据学校现有的状态,经费不足的条件下,在教学中以课堂上教师的演示实验更为重要,通过生动、有趣的演示实验,教师引导学生观察实验装置、操作和发生的现象,它可以引起学生对化学课的兴趣,有浓厚的兴趣和爱好,才能有学习的主动性和积极性。这一点,对于刚接触到化学课的初三学生尤为突出。
在教学实践中,我深刻地体会到演示实验对完成双基教学任务,培养能力是非常重要的。重视演示实验并做好演示实验,对于低年级的化学教学更为重要,通过演示实验,不但可以激发学生的学习和兴趣,而且通过教师示范也会对学生建立正确的学习方法起着指导作用。它要求课堂演示实验要现象明显、准确、操作规范化,还要求新颖、生动、有趣。在演示过程中要仔细地教会学生实验操作方法,启发学生观察重要的实验现象,并引导学生积极思维把感性知识上升为理性的知识形成化学概念。
二、培养能力的有效手段――分组实验
教学过程是学生的认识过程,它应遵循辩证唯物主义认识的普遍规律,即列宁指出的“从生动的直观到抽象思维、并从抽象思维到实践”的认识事物的辩证途径。在化学教学中,作为形成学生感性认识的生动直观,大多是演示实验,而在学生的认识从抽象的思维进入到实践时,又往往是自己动手做实验。
如何加强实验教学,其中另一个关键是加强化学实验能力的培养。只有培养学生的实验能力,才能使学生主动地运用实验手段去探索问题,掌握知识,真正收到加强实验教学的效果。
学生动手实验,应注意培养他们有良好的态度和方法,才能起到实验应有的作用。并且应循序渐进地逐步提高要求。从初中化学实验一“化学实验的基本操作”到其它各个实验,都应严格要求,使学生养成一丝不苟、认真操作、认真观察的态度,学会分析综合的方法。在此过程中,教师作示范操作,指出实验步骤的要领,使学生心中有数,操作有序,才能做好实验。
分组实验是在教师的指导下,由学生自己在实验室独立完的实验,学生根据实验步骤,自己动手,通过独立观察到现象,很自然地引起思维,从而得出正确结论,增加学生的学习兴趣,巩固了所学知识,这也是培养独立观察能力最好的办法。
以实验为基础是化学教学的基本特征,化学实验对激发学生学习兴趣、启迪学生思维、培养科学方法和创新精神均能产生积极有效的作用。课堂上教师应千方百计地提供机会,让学生亲身体验化学实验操作过程,使化学创新式的学习过程成为一种“活、乐、动”的过程,在化学实验操作过程中去发现新问题、萌发新思想、形成新思路、寻找新方法、开拓新领域、获得新知识和技能。这种让他们亲自参与亲身体验的学习方法,能极大地调动学习积极性,在知识的探究过程中,始终处于一种兴奋的状态,有效地激发形象思维,提高学习效率,这种学习模式可概括为:
激发兴趣:一堂优质课,常常一开始就能扣住学生的心弦,而实验是激起化学兴趣的首要外部因素。
阅读思考:教师在激扬了学生学习情绪、口欲言而说不能的情况下,根据本节课的教学目标,提出与新课有紧密联系,富有趣味性、启发性、开放性的问题。
实验探究:学生的探究热情被激发以后,教师应积极引导学生发展思维,首先让学生结合书本知识,紧密围绕要解决的有关问题,寻找信息,寻求解决问题的办法。运用猜想、估计、推理等方式设计实验,亲身进入探索情境之中。其次教师则要根据本堂课的学习目标,提供相关的实验条件。再次,教师根据学生的探究情况,做适当的点拨指导,帮助学生解决学习中的疑难。在问题讨论中养成合作探究、团结互助的良好习惯。
迁移创新:学生通过自主探究,问题讨论,获得比较园满的答案,从而产生了成功的喜悦,知识颖悟能力、学习自觉性必然增强。教师则要再次举例,启导学生进行知识类比,让学生通过联想,形成“新”的发现,得出“新”的规律,在面临新的问题情境时,能迅速找出新旧知识之间存在的共同要素,从而确定所需解决的新问题可归属于已有的何类知识的延伸或扩展,使学生获得的知识合理迁移。
在学习过程中,要不断反馈学生对知识的掌握程度,通过相互矫正,有利于自发地形成学生知识的迁移能力、创新能力。使反馈矫正成为学生从实践到反思、从感性到理性、促进自身发展的重要手段。
化学实验在提高学生素质上具有整体的、综合的、独创的功能,在化学教学过程中,要努力发挥化学实验在探究性学习中创设问题情境、验证假设或猜想等环节的作用,激励学生改进实验方案,引导他们通过实验去发现和探究解决问题的方法,养成那种自觉的、勤奋的、实事求是的、不折不挠的敢于冒险的创新精神,从而在化学实验中培养学生的科学素养和创新能力。
[参考文献]
关键词:核心素养;板-块模型;科学思维;科学态度与责任
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2016)12-0027-4
教育部《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》(教基二[2014]4号)明确指出――要研究制订学生发展核心素养体系和学业质量标准。教育部将组织研究并提出各学段学生发展核心素养体系,明确学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力,突出强调个人修养、社会关爱、家国情怀,更加注重自主发展、合作参与、创新实践。依据学生发展核心素养体系,进一步明确各学段、各学科具体的育人目标和任务,完善高校和中小学课程教学有关标准。培养学生的核心素养是教育的重要目标,是推进课程改革深化发展的关键环节。“核心素养”成了近年来广大教育工作者讨论和关注的焦点。所谓核心素养,是学生在接受相应学段教育过程中,逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。
基于这样的理论,结合高中物理学科的特点,高中物理核心素养是什么?2015年10月教育部下发了《普通高中物理课程标准修订稿》内部征求意见稿,在征求意见稿中提出:物理核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的,适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力,是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质,主要由“物理观念”“科学思维”“实验探究”“科学态度与责任”等4个方面构成。其中,“科学思维”是指从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式,是基于经验事实建构理想模型的抽象概括过程;是分析综合、推理论证等科学思维方法的内化;是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判,进而提出创造性见解的能力与品质,主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素。“科学态度与责任”主要指对待科学的态度与价值观,包括能正确认识科学的本质,具有学习与研究物理的好奇心与求知欲,能主动与他人合作,实事求是,不迷信权威,具有保护环境、节约资源、促进可持续发展的责任感等。
目前的教学中,存在不少过于关注基础知识和基本技能,忽视学科核心素养培养、不重视学生长远发展的现象。笔者在过去一年的高三复习教学中,进行了积极的尝试和探索,下面结合二轮复习中“板-块模型”专题复习,分析如何在教学中渗透对学生“科学思维”和“科学态度与责任”的培养。
“板-块模型”是木板与小物块组成的作用系统,是一种常见的、经典的题型,综合性强,这类题涉及静摩擦力、滑动摩擦力,以及牛顿运动定律、动能定理、能量守恒和转化、动量守恒等知识点,基本涵盖了力学中的几个重要知识点,还与隐含条件、临界条件、图像等密不可分。它一般涉及多个物体和多个过程,要求学生有较强的建模能力,很强的分析综合、抽象概括、推理论证等科学思维能力。同时,“板-块模型”来源于生活,学生有初步的生活经验,通过“板-块模型”的分析和解决,能很好地形成学生的科学态度与责任。
1 案例与分析
高三的第二轮专题复习,一方面帮助学生形成学科知识网络,另一方面,也重要的是提升学生的学科素养和能力。但实际教学中不少教师过多关注学生的解题方法、解题技巧和策略,并通过“题海”来进行强化训练,提升学生的应试能力。短期来说,这对提高学生的考试分数也许是有用的,但却可能抹杀了学生的学科学习兴趣。
笔者尝试在专题复习中精选少量经典习题,通过对习题的“稀释、还原”,着重三个分析(受力分析、过程分析、能量分析),通过充分的学生活动,利用实验、多媒体和图像等形象直观的手段辅助教学,帮助学生构建物理模型,形成清晰的物理图景,并在分析问题、解决问题的过程中培养学生“研究”的兴趣和科学思维的能力,不知不觉中既学会了知识,又提升了学科的素养和能力。
在“板-块模型”专题中,笔者精选了三道有代表性的经典习题,由表及里,层层剖析,由浅入深,拾级而上,让学生逐渐领略学科的魅力和精髓。下面与同行一同分析和分享教学过程。
上课伊始,笔者出示一道例题,先让学生用5分钟时间思考。
例题 如图1所示,质量M=4.0 kg的长木板B静止在光滑的水平地面上,在其右端放一质量m=1.0 kg的小滑块A(可视为质点)。初始时刻,A、B分别以v0=2.0 m/s向左、向右运动,最后A恰好没有滑离B板。已知A、B之间的动摩擦因郸=0.40,取g=10 m/s2。求:
(1)A、B相对运动时的加速度aA和aB的大小与方向;
(2)A相对地面速度为零时,B相对地面运动已发生的位移x;
(3)木板B的长度l。
设计意图:本题是“板-块模型”问题中的典型题,它考查了木板和滑块叠放在一起时的受力分析(关键是两者之间的摩擦力)以及过程分析和能量分析,涉及的知识有牛顿第二定律、运动学公式、动量守恒定律和能量守恒定律。但由于木板与地面之间没有摩擦力,木板和滑块组成的系统动量守恒,故此本题相对来说比较基础,设计本题的目的是把它作为“母题”带出同类题,一题多变,由浅入深,由易到难,由外到内,让学生真正感悟答案以外的物理思想和方法。
课堂实况:巡堂中发现学生基本能解决或部分解决,但学生画图辅助分析的意识和能力都比较差。为进一步帮助学生理解和分析,笔者示范画出过程示意图(如图2)。
通过过程示意图,给学生更加直观的认识,滑块A的运动过程:先向左做匀减速直线运动至速度减为0,然后由于此时滑块相对于木板向左运动,受到木板向右的摩擦力,故此接着向右做匀加速直线运动。木板B则一直向右做匀减速直线运动,直到与滑块A共速后两者一起匀速运动。
笔者通过示意图(画图、用图、析图),帮助学生对问题进行层层推理和论证,不断接近问题的实质,建立“板-块问题”的基本模型和规律。
变式1:(2013课标2)一长木板在水平地面上运动,在t=0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上,以后木板运动的速度-时间图像如图3所示。已知物块与木板的质量相等,物块与木板间及木板与地面间均有摩擦,物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且物块始终在木板上。重力加速度的大小取g=10 m/s2,求:
(1)物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数μ1和μ2;
(2)从t=0时刻到物块与木板均停止运动时,物块相对于木板的位移大小。
设计意图:本题是一道高考真题,相较例题难度加大,一方面需要学生v-t图像中获取信息,另一方面由于木板与地面之间有摩擦力,受力分析、过程分析复杂程度均加大,学生只有借助读图、画图才能很好地理清物体的运动过程。
为降低难度,给学生的思维搭建“脚手架”,笔者提示学生思考以下两个问题:(1)物块和木板的运动分别是怎样的?请画出运动过程示意图;(2)请画出物块的v-t图像(注意两者共速后是否以相同加速度一起做减速运动)。
课堂实况:笔者给学生5分钟时间,要求学生审题后思考上述问题。5分钟后请两位学生板演,师生共同点评纠正。
过程分析的难点和转折点是A、B共速后的运动状态,而解决问题的关键在于做好受力分析,判断两者的加速度是否有可能相等。
第一个过程:物块A向右加速、木板B向右减速直至共速前,如图4:
第二个过程:A、B均向右做减速运动,运动示意图如图6,v-t图像如图7:
运用运动学公式或图像,联立方程就可求解。
本题若能够正确审题,画出过程示意图和v-t图像,问题就已经解决了一半。读图、画图、用图的能力是物理学科要求的基本素养,结合受力分析进行过程的分析和推理、论证是物理学科要培养的核心能力。
变式2:(2015课标1)一长木板置于粗糙水平地面上,木板左端放置一小物块;在木板右方有一墙壁,木板右端与墙壁的距离为4.5 m,如图8a所示。t=0时刻开始,小物块与木板一起以共同速度向右运动,直至t=1 s时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短)。碰撞前后木板速度大小不变,方向相反;运动过程中小物块始终未离开木板。已知碰撞后1 s时间内小物块的v-t图线如图8b所示。木板的质量是小物块质量的15倍,重力加速度g大小取10 m/s2。求:
(1)木板与地面间的动摩擦因数μ1及小物块与木板间的动摩擦因数μ2;
(2)木板的最小长度;
(3)木板右端离墙壁的最终距离。
设计意图:本题是一道高考真题,由变式1的两个运动过程延伸至本题的4个运动过程,难度进一步加大。目的在于进一步训练学生学会读图、画图、用图,提高过程分析的能力,学会把多过程问题分解为多个子过程,把复杂问题分解为清晰的简单问题。要顺利解决本题,学生要弄清小物块与木板的运动过程以及相关参量的关系,头脑中要有清晰的物理情景和模型。
课堂实录:笔者给学生10分钟的思考时间,巡堂发现,在前两题的基础上,不少学生画图的意识增强,尝试画过程示意图(如图9)。
第一个过程:板与墙壁碰撞前,板、块两者共同向右做匀减速运动。位移s0=4.5 m,由图得运动时间t0=1 s,碰撞前的速度为v1=4 m/s,设初速度为v0,加速度为a。有:
第二个过程:碰墙后到物块速度减为零。设木板此时的速度为v2,历时为t1,物块和木板的加速度分别为aA、aB。
第三个过程:物块从速度为零到再次与木板共速。
设历时为t2,共同速度为v,木板总长度为l。
第四个过程:木板和物块一起向左做匀减速运动,从开始运动到最后停下来木板的总位移:
本题运动过程比较复杂,若能结合v-t图像分析会更加直观和明白。
2 反思与感悟
一年多来,笔者在教学实践中尝试渗透学科核心素养的培养,目的在于让高三备考的学生不但能收获分数,更能提升终身受用的核心素养和能力。本节课只是笔者其中的一节探索课,与以往的教学相比,笔者没有让学生“跳进题海”,而是更注重在分析问题、解决问题中慢慢引导学生学会思考、严谨推理,展示学科的“魅力”,逐渐培养学生的科学思维能力和科学态度与责任。
教学中发现,不但学生的研究意识和能力不断提高,遇到难题不再是畏惧和退缩,而是“迎难而上”,同时,也日渐凸显严谨的科学态度,分析问题时不再是毫无章法,而是逻辑清晰、层层推理,哪怕是不能把题目完整求解,也能有自己的想法和思路。
3 结束语
诺贝尔获得者劳厄曾经说过:“重要的不是获得知识,而是发展思维能力。教育无非是一切已学过的东西都遗忘掉的时候,所剩下来的东西。”他可谓一语道破了教学的目的、本质和真谛,教育不是培养学生记住大量的知识,更不是培养会考试的人,而是培养人的“核心素养”。各学科都要担负其教育教学功能,切实在教学实践中提高全体学生的学科核心素养。这样,我们的教育才有真正的价值。
参考文献:
语文教师在新课程理念下应如何培养学生的语文素养?经过教学研究和实践,笔者认为可从以下五个方面进行。
一、培养热爱祖国语文的思想感情,提高语文情感素养
中华民族拥有几千年的灿烂文化,作为语文教师,我们有责任把中华民族优秀的文化精华传授给学生。在语文教学过程中,教师可以适当地向学生推介优秀的文学艺术作品、作家的名著等,并通过生动活泼的形式对学生进行“中国化”的文学教育,让学生爱看祖国的文学作品,爱读祖国的优秀诗文,爱写祖国的汉语言文字;让学生在上课、阅读、欣赏、写作、表达的过程中,以及在日常生活中漫游语文大世界,日积月累,不断沉淀,潜移默化地受到热爱祖国语文的思想感情的熏陶。
除了制定初中三年的阅读计划之外,在教学实践中,我们还可以围绕经典阅读这一主题,开展名著读后感写作比赛、演讲比赛、故事讲述比赛、朗读比赛、手抄报制作比赛、优秀绘画作品展览等丰富多彩的活动,提高学生对名著名篇的阅读兴趣。
二、培养正确理解和运用祖国语文的能力,提高语文阅读素养
语文教学承担着丰富学生精神世界的责任,教师在教学过程中要帮助学生不断积累,构建自己的文化。有效的语文教学应给予学生多方面的营养,如思想、道德、修身、做人、审美、科学、传统、现代、本民族、外民族、本国、外国,以及多种价值观特别是现代价值观、情感和理性等等。这些养分的汲取需要大量的阅读和语文材料的运用。因此,培养学生正确理解和运用祖国语文的能力,从而提高语文阅读素养,是语文教学的重点,也是难点。
对照传统的阅读教学,《新课程标准》提出了具有挑战性的理念和要求。首先,阅读教学的重点是培养学生具有感受、理解、欣赏和评价的能力。过去,我们往往忽视对学生感受能力的培养,被“讲风”代替了,不容学生有个性化的感受,学生评价能力的培养更是空白。学生没有独立评价的锻炼机会,久而久之,其独立阅读、独立思考、独立理解、独立运用语言的能力得不到培养和发挥,阅读素养难以提高。
其次,要逐步培养学生的探究性阅读和创造性阅读能力,提倡多角度、有创意的阅读。利用阅读期待、阅读反思和阅读批判等环节,引导学生拓展思维空间,提高阅读质量。
三、培养语言积累和语感思维能力,提高语文思维素养
《新课程标准》在阅读目标别强调了语言的积累,并进行量化,明确提出每一个学段的学生须积累什么方面的内容,背诵多少篇(段)优秀诗文,课外阅读总量不少于多少字,等等。
在课堂教学中,强调积累就得改变原有的“单纯接受”的学习方式,建立和形成充分调动、发挥学生主体性的学习方式;培养语感思维能力,则应以诵读为主,让学生自读自悟、边读边思、相互讨论,让学生在合作探究中动口、动脑、动手,认真学习、朗读、理解、感悟。
语言积累要求语文教师树立“大教育”“大语文”的观点,以课内促课外,带领学生走出课堂,如组织学生去阅览室、图书馆、书店,利用网络搜索阅读材料,参加阅读比赛,进行课外调查研究等。此外,还要求教师引导学生进行多种形式的课外阅读,接触不同体裁的读物,如阅读《新课程标准》要求的童话、寓言、神话、故事、古诗文、中外名著等,让学生通过阅读、积累与感受,培养良好的语感,关心自然和生命;同时让学生在阅读中自由想象及交流,感受语言的优美,体验阅读的乐趣。
课内放手,让学生自己读书、积累、思考,举一反三;课外放手,让学生去延伸、拓展、深化。这样,学生通过大量的阅读实践,能快速达到课程标准提出的阅读积累目标,并在积累语言材料的同时,培养了语感思维能力,提高了语文思维素养。
四、培养听说读写和口语交际能力,提高语文基本功素养
《新课程标准》把“听话、说话”改为“口语交际”,这不仅仅是提法上的变化,更重要的是体现了观念上的改变,体现了时代的要求。它不仅要求训练每个学生的听说能力,而且要求在口语交流中规范口头语言,培养语言交际、待人处事、举止谈吐、临场应变、传情达意等综合能力和基本素养。在口语交际活动中还要求培养讲普通话的习惯,以及自然大方的态度、与人交流的意识和大胆自信的精神等。
五、培养品德修养和审美情趣,提高语文人文素养