基于核心素養的物理教學設計探究

摘 要：基于核心素養的培養要求，課堂教學方式發生轉變，對教師也提出新的要求.本文以教科版九年級上冊“科學探究：歐姆定律”的教學設計為例，深度挖掘教材內容，突出核心素養培養點，重構教學設計，運用科學探究，培養學生的核心素養.

關鍵詞：核心素養;教學設計;歐姆定律

中圖分類號：G633.7???? 文獻標識碼：B???? 文章編號：1008-4134（2021）24-0042-03

作者簡介：童兵（1992-），男，重慶巫山人，碩士，中學一級教師，研究方向：中學物理教學.

2016年中國學生發展物理學科核心素養正式發布.發展核心素養，主要是指培育學生能夠適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力.中小學教育進入“核心素養時代”，物理學科核心素養主要包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面.初中物理對于學生初步認識物理觀念、建立科學思維、激發探究意識、培養科學態度和責任具有極其重要的地位，但如何發展核心素養卻是擺在每一位物理教師面前的難關.本文以教科版九年級上冊“科學探究：歐姆定律”的教學設計為例，淺析核心素養下的物理教學設計.

1 研讀教材，確定核心素養培養點

“科學探究：歐姆定律”屬于規律探究新課，《義務教育物理課程標準（2011年版）》的要求為：“通過實驗，探究電流與電壓、電阻的關系，理解歐姆定律.”依據核心素養要求，物理觀念為“歐姆定律”，借助控制變量法的科學思維方法，學生充分探究電流與電壓、電阻的關系，滲透科學態度與責任.

2 設計教學過程，突出核心素養教學點

以往物理探究實驗以教師演示為主，學生觀看實驗得出數據，進而歸納出結論，在培養學生探究能力與激發學生的科學探究方面都存在不足.而核心素養的核心是讓學生全面發展，充分發揮學生的主體地位，讓學生在學習中思考、在思考中探究、在探究中提高能力.本節課教學設計，在情境中引入，在探究中引導，在問題中點撥，在歸納中總結，在評價中反饋.

2.1 創設情境，引入新課

首先學生分組就坐，每個小組桌子上有燈泡、電流表、滑動變阻器、電池等電學器材.提出問題：燈泡發光后，如何讓燈泡亮度發生變化？學生設計電路，呈現出兩種不同的電路：一是改變電池個數，將1節電池改為2節電池，并分別記錄燈泡亮度.二是借助滑動變阻器，移動滑片記錄燈泡亮度.進一步提問：燈泡亮度變化時，與燈泡串聯的電流表示數有沒有變化？怎么改變？

設計意圖：學生動手設計電路，激發學習興趣，

逐步引入探究主題.學生觀察電流表示數，發現當燈泡亮度變化時電路中電流也發生改變.進一步提問：在第一個電路中什么改變導致電流變化？學生答到“電池數量改變”，電池增加，電路中什么會變化？學生答：“是電壓.”接著提問在第二個電路中是什么導致電流變化？學生答“電阻改變”.由上面情境學生會猜想影響電流的兩個因素：電壓和電阻.

2.2 提出問題，引發思考

電流與電壓、電阻有什么關系，研究這個問題我們需要借助什么探究方法？

設計意圖：學生討論得出控制變量法.在討論環節中，梳理探究思路：控制電阻不變，探究電流與電壓的關系;控制電壓不變，探究電流與電阻的關系.本節先保持電阻兩端電壓不變，探究電路中電流與電阻的關系.

2.3 設計電路，展示電路圖

小組交流設計電路，教師加以引導.此環節能激發學生的主動參與感，提升學生將想法落實落地的“科學思維能力”，增強學生之間互相配合、互相學習的科學態度.將某組學生設計的電路圖投影在多媒體上（如圖1所示，不考慮電源內阻的影響）.

2.4 多種電路設計展示，啟發學生創造思維

提問：是否有同學還設計出不同的電路？此時有學生舉手展示自己設計的電路（如圖2所示），電路連入滑動變阻器.實驗中改變定值電阻大小，電路中電流也會改變，提問：定值電阻兩端的電壓是否保持不變？學生回答：“會改變.”進一步引導探究的前提條件是定值電阻兩端電壓保持不變，怎樣保持定值電阻兩端電壓不變？學生會想到借助滑動變阻器.滑動變阻器有什么作用？接下來學生進一步探究當移動滑片時，觀察電壓表示數并讓電壓表示數不變.引導學生總結滑動變阻器作用是保證定值電阻兩端的電壓恒定不變.

學生設計電路圖如圖3所示，根據并聯電路電壓相同，R1、R2、R3、R4兩端電壓相同，定值電阻不同，讀出4只電流表示數.此設計電路可一次性地得出實驗數據，避免多次實驗.

設計意圖：學生展示不同設計的電路圖，有利于開闊學生視野，培養學生創新精神，培育學生發散思維.在思考對比不同電路設計優缺點時加深對該實驗的理解.

2.5 科學實驗

學生交流，選擇電路設計進行實驗，并將實驗數據收集記錄在表1中.教師指導學生在實驗過程中出現的問題，實驗結束后整理器材.其中一組學生選擇5Ω、10Ω、15Ω、20Ω電阻，定值電阻兩端恒定為6V，記錄數據見表1，并作出I-R曲線如圖4所示.

設計意圖：學生動手操作實驗，培養動手能力和科學探究能力;在數據收集整理過程中，培養學生客觀務實的科學態度.同時教師在指導學生存在的不足之處時，契合了“學生為主體、教師為主導”的教學理念.

2.6 總結結論，得出規律

學生以實驗為基礎，通過分析數據，歸納總結實驗結論：當定值電阻兩端電壓保持不變時，通過定值電阻的電流與電阻成反比.得出歐姆定律.介紹科學家歐姆探究該定律的曲折歷史.

設計意圖：學生分析歸納結論和得出規律的過程，培養學生科學探究能力.講解科學家歐姆探究該定律過程，培養學生對科學家刻苦研究的崇尚感，激發學生勇于探究、終身學習的科學態度與責任.

3 評價學生素養

有效的教學評價對了解學生學習情況、安排教學內容、深化學生核心素養起到了不可替代的作用.對已有習題進行整合歸納，對學生探究過程出現的問題歸納.以此筆者設計一道例題，對學生進行教學評價.

例題：在“探究電流與電阻的關系”實驗過程中，小明選擇了5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω五個電阻進行實驗，電路圖如圖5所示.

（1）請用筆畫線代替導線將圖6中未完成的實物電路連接完整，且使滑動變阻器滑片向右移動時電流表示數變大.（導線不能交叉）

（2）連接電路時，開關應處于________（選填“斷開”或“閉合”）狀態.

（3）連接好電路，閉合開關，發現電流表沒有示數，移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數始終接近電源電壓.造成這一現象的原因可能是________（填字母）.

A.電阻開路???? B.電流表壞了

C.滑動變阻器短路? D.電阻短路

（4）排除電路故障后繼續進行實驗.實驗中，滑動變阻器除了起到保護電路的作用外，還起到________的作用.實驗中，當把5Ω的電阻換成10Ω的電阻后，應把滑動變阻器的滑片向________（選填“左”或“右”）滑動，同時眼睛觀察________才可能達到實驗目的.

（5）根據實驗數據，作出I-R圖像如圖7所示.分析圖像可得出結論：________.

設計意圖：本題從教學中學生遇到的問題出發，夯實物理概念“歐姆定律”，培養學生獨立思考、嚴謹分析的科學態度，建立這一類題目解答的物理模型.

4 反思課堂教學

本節課屬于規律探究型課.在教學設計中，依照核心素養的要求，以探究活動為主線，以學生為主體，教師為主導，盡可能讓學生完整地經歷科學探究過程，體驗科學探究方法，收獲探究過程的樂趣，激發學生的探究欲望和探究精神，培養不畏艱辛、堅持不懈的科學態度與責任.歐姆定律對初中電學具有舉足輕重的作用，設計探究實驗能幫助學生深刻理解歐姆定律，為后續電學學習奠定良好的基礎.

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（收稿日期：2021-06-22）