基于学科核心素养的学习活动设计

摘 要：物理学科核心素养在课堂的有效落地是一线物理教育工作者关注的热点.本文以“初识家用电器和电路”为例，基于课程标准要求，通过解析教学目标、内容等对应的学科核心素养要素，并转化为具体的素养要点，围绕素养要点设计知识、技能与素养一体化的学习活动，落实基于学科核心素养的物理教育教学活动，培育學生学科核心素养.

关键词：物理教学;物理学科核心素养;初识家用电器和电路;学习活动设计

中图分类号：G633.7     文献标识码：B     文章编号：1008-4134（2021）14-0040-03

作者简介：吴继阁（1967-），男，江苏徐州人，本科，中小学正高级教师，研究方向：物理教学教法.

1 问题的提出

2018年1月，国家教育部发布《普通高中各学科课程标准（2017年版）》，明确各学科核心素养，并对各学科核心素养的落实、考试评价等方面提出意见.学科教材编写专家、教科研人员、一线教师也跟进开展学科核心素养在课堂教学中落地的探索与实践，取得不少理论和实践成果.相比来说，学科核心素养的理论成果较为丰富，但具有显见指导作用的实践操作层面的成果略显不足，学科核心素养理论向课堂实践转化工作任重道远.究其原因，除了理论成果到课堂落地有一定距离外，更重要的是一线教育工作者更多习惯性地重视基础知识与基本技能的教学，而没有从操作层面去设计与实施素养立意的课堂教学.

学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力.物理学科核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面.物理学科核心素养在课堂教学落地的有效路径是教师立足于学科课程标准要求，从核心素养视域下解读教材，确立教学目标、教学内容、教学方法、教学评价等的素养要点，基于素养立意设计课堂学习活动，在学习活动中落实核心素养教学.

下面笔者以苏科版“初识家用电器和电路”为例，具体阐释基于学科核心素养落地的课堂学习活动设计策略与实施路径.

2 基于课程标准的核心素养要素解析

物理学科核心素养的培育是一个长期的系统工程.这不仅体现在“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个维度的系统性，还包括不同学习阶段的系统性.“如果认为物理核心素养的提升是终身的，那么在中学阶段对物理核心素养就不能理想化地定位于多维，就需要体现出发展的层次性和阶段性.”不同学段、不同年级对物理核心素养的发展要求不同.物理学科核心素养的培育从不同学段所表现出的特征就是循序渐进、螺旋式上升.

在苏科版九年级上册“初识家用电器和电路”教学设计中，笔者遵从循序渐进的原则，进行学科核心素养培育的渐进式设计.基于学科核心素养设计教学的关键是立足课程标准要求，挖掘学科知识技能形成过程中相伴而生的核心素养，针对学习目标、活动内容逐一进行核心素养培养因素剖析，在剖析核心素养要素的基础上针对性地设计课堂学习活动，在课堂中有效培育学生物理学科核心素养.

首先，将课程标准要求转化为知识、技能、素养相融共生的教学目标.《义务教育物理课程标准（2011年版）》对这部分内容的要求：从能量转化的角度认识电源和用电器的作用;会画简单的电路图.本节课初学电路图，“会画简单的电路图”对学生来说只是“启蒙”教学，课标要求“会画简单的电路图”需要持续深入学习才能达成.笔者基于课程标准要求，结合教材内容，设定本节知识、能力、素养一体化目标：（1）能列举事例归类分析概括电源和用电器工作时能量的转化形式;（2）通过探究手电筒电路和连接简单电路活动归纳电路的基本组成及其作用，知道电路连接要求并规范连接电路，初步具备分析排除电路故障的意识，知道电路的通路、断路和短路状态;（3）能根据要求用常用电器元件符号规范画出简单的电路图.

其次，对应教学目标和教学内容进行核心素养要素剖析，见表1.

上述关于学科核心素养要点剖析是设计与实施核心素养教学的基础，也是设计与实施核心素养教学的关键所在.教师在设计学习活动时，要将剖析出的核心素养要点逐一对应、有机融入到知识、能力、素养一体化的教学过程中.

3 基于学科核心素养的学习活动设计

深刻把握内容版块之间的逻辑联系，是教师进行教学整体设计的基础.电源和用电器是电路的重要组成部分，是能量获得与转化的源头和“根据地”.由于手电筒是学生常接触、较熟悉的物件，其电路是最基本的电路，因此进行手电筒电路探究，是简单电路学习的基础.怎样让一个灯泡亮起来是在学生探究手电筒电路的基础上，进行实际电路向理想化模型电路的过渡，是基本电路组成和电路本质的最基础的学习活动.最后，学生在建构基本电路模型的基础上，进一步用电路元件符号形象直观表达一个电路，实现电路学习的升华.

依据教材内容逻辑联系，按照目标、内容与活动的对应关系整体设计基于核心素养的学习活动.

学习活动1 在“初识电源和用电器”活动中培养学生归纳概括和推理能力

为了克服学生思维的碎片化，笔者在教学中对“认识电源、用电器的特征”学习活动运用整体思维进行一体化设计.让学生列举身边的用电器，用一定标准对这些用电器进行归类分析，归纳概括出每一类用电器工作时的能量转化情况，进一步概括出用电器工作时能的转化.

引导学生在深度学习中释疑解惑，实现认知上的升华：

（1）电冰箱工作时电能的转化形式.很多学生会错误认为电冰箱工作时是电能转化为内能.究其错误根源在于学生没有细致分析电冰箱的工作过程，而仅从最终的表象上想当然地得出电能转化为内能的判断.因此，教师在教学中要引导学生进行科学思维：是什么原因、经过什么变化使冰箱内物体内能发生变化？使学生明确电冰箱工作时是把电能转化为机械能，进一步实现内能的转移.

（2）引导学生通过科学思维来判断电动车行驶时和电动车电瓶充电时，电瓶是用电器还是电源？

（3）引导学生思考领悟每一类用电器用途与其电能的转化的对应关系，以及用电器的功能特点与所用电源类型的联系，思考领悟电源与用电器工作时能的转化的相互联系.

学习活动2 在“手电筒的结构和电路”的科学探究活动中培养学生观察品质

观察是探究学习物理知识的重要方法，优秀的观察习惯、专注细致的观察品质、精准捕捉和描述观察信息的能力是非常重要的物理学科核心素养.物理核心素养的培育要从最基础而又非常重要的观察素养入手.如图1 所示，探究手电筒的结构和电路时的观察要点如下：

（1）通过操作手电筒的开关，观察开关如何接通电路？

（2）打开后盖，观察电池怎样安放？观察后盖和电池怎样连接？

（3）拧开前盖，观察灯泡怎样安装？观察灯泡的结构？观察灯泡与手电筒筒壁以及电池怎样连接？观察判断电流流经灯泡的路径？

（4）将手电筒部件全部拆开，再完整安装，观察手电筒整体结构，灯泡发光时电流的路径？

在观察手电筒的基础上，教师引导学生开展承上启下的学习活动：用最少的器材让小灯泡发光.学生用一根导线将灯泡连接到电池上，灯泡可以发光.此活动从内容到逻辑上的衔接都起到承上启下的作用，即从生活实际的手电筒电路向实验室原理性电路过渡.从思维上，具有培养学生抽象思维建模的作用.可以将图2所示的电路作为图1手电筒电路抽象建立的“模型”.

教师进一步引发学生创新思维：如果此时将电池两极对调，灯泡是否还能发光？是否还有其它接法可以让灯泡发光？如图3所示使灯泡发光的不同接法.

学习活动3 在“怎样让一个灯泡亮起来”科学探究活动中培养学生规范操作素养和实践创新能力

学生第一次分组连接电路，有关电路连接的素养要在第一次实验时进行培养.注意培养学生电路连接基本规范的认知，并做到知行合一.

连接电路前突出细节与认知：（1）观察电池盒的结构、电池的连接方式及电池盒外部的接线方式，观察灯泡的结构与导线的连接方式，观察灯座的结构（注意灯泡背面的连接）及其与灯泡、导线的连接方式，观察开关的结构、闸刀的连接方法，观察导线两端的结构及其与接线柱的连接方式;（2）指导学生阅读课本上的“信息快递”，明确连接电路时的注意事项，做到“知其然，亦知其所以然”.

连接电路时做到规范上的知行合一：（1）小组成员落实每个人的任务，分工协作.（2）先根据要求对电路进行整体布局，将元件进行科学合理的定位和排序，再考虑连接电路的线路和顺序（一般从正极出发，将元件逐一连接到负极），思考连接时要注意哪些？ 并检查开关是否已断开？（3）连接好后检查电路，检查电路无误后方可闭合开关，观察灯泡是否发光？（4）如电路出现故障，尝试排除电路故障.

实验完成后总结整理：（1）明确通路、断路、短路的概念及短路危害.（2）总结让一个灯泡亮起来的方法及连接电路的注意事项.（3）教师在黑板上呈现按正确方法连接的电路，闭合开关，发现灯不亮.引导学生分析电路故障的可能原因和排除电路故障的思路方法.师生探讨形成的检查排除断路故障的一般思路方法：旋紧各接线柱，是否排除故障？按压开关接线柱，旋紧接线柱螺旋，是否排除故障？按压小灯泡，看接触是否良好，是否排除故障？尝试更换灯泡，是否排除故障？检查电池盒与电池是否接触良好？更换新电池是否排除故障？检查导线是否有问题，更换导线是否排除故障？进而教师在上述活动的基础上，建构“断路模型”：电路中某一处断开，即可形成断路，而不单纯是开关断开才能形成断路.建立“断路模型”，即可运用“断路模型”分析解决电路中的实际断路问题.（4）拆解电路，将元件整理归位.

课后探究与实践：从实验室的“模型”元件到生活中的实际元件，提高学生认知和解决实际问题的能力.如图4所示，探究家用开关的结构及其与导线的连接方式;如图5所示，认识家用导线内芯的特点，思考导线与接线柱的接法及导线交叉的连接方法.

学习活动4 在“画电路图”学习活动中培养学生初步的模型建构和规范画图素养

元件符號是对实物元件抽象概括而成的“符号模型”，电路图是对实物电路抽象形成的“模型”，元件符号和电路图的学习是学生对实物认知基础上的科学思维的训练和升华.

培养学生规范严谨画图的素养.用工具规范画图，注意每个符号的规范性，追求画图美观，一般的电路图画成长方形，注意四条边的比例协调和每个元件的布局;画电路图时，要与画图要求及实物电路对照，注意电路结构和元件的位置、顺次，注意细节“开关的状态”，注意区分电路元件符号与元件实物图以及电路图与电路实物图之间的区别.

教师要引导学生认识实物与模型的联系.在画实验电路图的基础上，指导学生尝试画出家里台灯工作时的电路.通过画电路图，让学生认识理想化模型与实物之间的关系，既能从实际中抽象为理想化模型，识别出模型和原理，又能从理想化模型应用到生活实际认识和解决实际问题，加强理论与实际的联系.

参考文献：

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（收稿日期：2021-04-06）