【引用信息】秦靜，潘書(shū)朋.基于學(xué)科核心素養(yǎng)的初中物理實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新研究[J].物理通報(bào)，2025（01）：103-106，+110.

基于學(xué)科核心素養(yǎng)的初中物理實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新研究

——以“三創(chuàng)新兩改進(jìn)”的“液體壓強(qiáng)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例

山東省萊州市研究室 秦靜

山東省萊州市玉皇中學(xué) 潘書(shū)朋

摘要：教育的最高境界是喚醒孩子學(xué)習(xí)的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力，教學(xué)的本質(zhì)是通過(guò)教師指引教導(dǎo)，教會(huì)學(xué)生自覺(jué)感悟、自主學(xué)習(xí).課堂教學(xué)中，基于真實(shí)問(wèn)題的引領(lǐng)，以探究實(shí)驗(yàn)為載體，搭建“教學(xué)評(píng)一體化”的學(xué)習(xí)支架，突出素養(yǎng)導(dǎo)向、綜合育人、實(shí)踐育人的課程理念，經(jīng)歷深度學(xué)習(xí)的過(guò)程，在落實(shí)課程目標(biāo)的同時(shí)，全方面發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng).

關(guān)鍵詞：課程標(biāo)準(zhǔn)；核心素養(yǎng)；實(shí)踐教學(xué)；深度學(xué)習(xí)；創(chuàng)新研究

義務(wù)教育新的課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)的頒布，旨在指導(dǎo)教師以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，根據(jù)正確的課程理念，構(gòu)建新型課堂教學(xué)，讓學(xué)生通過(guò)課程學(xué)習(xí)逐步形成適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力.“在教師的引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，全身心積極參與、體驗(yàn)成功、獲得發(fā)展的有意義學(xué)習(xí)過(guò)程”^[1]是提升學(xué)生物理課程核心素養(yǎng)有效的深度學(xué)習(xí)歷程.本文以筆者參加山東省優(yōu)質(zhì)課評(píng)選課例——“液體壓強(qiáng)”的教學(xué)為例，探索基于學(xué)科核心素養(yǎng)的“以創(chuàng)促改”的教學(xué)實(shí)踐，解析走向深度學(xué)習(xí)的創(chuàng)新研究.

“探究液體壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)”是2022年版義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)課程內(nèi)容一級(jí)主題“實(shí)驗(yàn)探究”中新增加的探究類學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)^[2].本課例是一節(jié)很好的科學(xué)探究素材，因此在設(shè)計(jì)這節(jié)課時(shí)，力求突出探究過(guò)程，使學(xué)生在整個(gè)探究過(guò)程中處于主動(dòng)地位，保持主體角色，學(xué)習(xí)中自主的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探究問(wèn)題、獲得結(jié)論，在知識(shí)的獲得過(guò)程中充滿成就感，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生從“學(xué)會(huì)”轉(zhuǎn)化成“會(huì)學(xué)”，成為學(xué)習(xí)的真正主人.

一、創(chuàng)新形成科學(xué)觀念——實(shí)踐引領(lǐng)學(xué)習(xí)情境化

活動(dòng)1：觀察實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)感知.學(xué)生對(duì)液體有壓強(qiáng)缺乏感性認(rèn)識(shí)，設(shè)計(jì)引入新課的關(guān)鍵是實(shí)驗(yàn)的可視化.案例采用實(shí)驗(yàn)啟思策略設(shè)計(jì)了一系列的小實(shí)驗(yàn)，提供認(rèn)知基礎(chǔ)，啟發(fā)學(xué)生思維.這些分組實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)具有這三個(gè)特點(diǎn)：（1）材料、工具容易獲得；（2）制作簡(jiǎn)單，學(xué)生可以自己動(dòng)手制作；（3）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，趣味性高.

實(shí)驗(yàn)1，聽(tīng)話的活塞.老師發(fā)出指令：對(duì)著活塞說(shuō)：上升，同時(shí)舉起胳膊.學(xué)生觀察到注射器的活塞慢慢上升了.活塞為什么聽(tīng)懂指令了？激發(fā)了學(xué)生求知的欲望.老師揭秘，是水推動(dòng)了活塞.因?yàn)閷W(xué)生往往對(duì)液體對(duì)容器底有壓強(qiáng)容易理解，對(duì)向上的壓強(qiáng)缺乏感性認(rèn)識(shí)，創(chuàng)新水推動(dòng)活塞的實(shí)驗(yàn)作為課堂引入，將學(xué)生的思維連接到液體對(duì)活塞有向上的壓強(qiáng)，克服了對(duì)壓強(qiáng)的片面認(rèn)識(shí).

實(shí)驗(yàn)2，親膚手套.給每個(gè)學(xué)生提供了一次性手套，學(xué)生戴上手套，手套是寬松的.讓學(xué)生把手伸進(jìn)水中，手套緊貼到手上（圖1），同時(shí)感受到了壓力，由此對(duì)液體內(nèi)部有壓強(qiáng)產(chǎn)生粗略的認(rèn)識(shí).

圖1 手套緊貼在手上

實(shí)驗(yàn)3，受壓迫的橡皮膜.請(qǐng)同學(xué)們將上下左右四個(gè)面都蒙有橡皮膜的正方體放入盛有紅色液體的容器中，注意觀察四個(gè)表面的橡皮膜前后有什么變化（圖2），可視化認(rèn)知液體內(nèi)部的壓強(qiáng).

圖2 四個(gè)面都蒙有橡皮膜的正方體

引導(dǎo)學(xué)生利用身邊的物品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在礦泉水瓶側(cè)壁和底部鉆上小孔，按入水中，水從不同方向射入瓶?jī)?nèi)，這比“用橡皮膜的凹陷”來(lái)顯示液體向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)，更能帶給學(xué)生震撼和好奇，更能理解液體內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)，將瓶子下壓更深一些，會(huì)發(fā)現(xiàn)水射入的距離更遠(yuǎn).

設(shè)計(jì)意圖：活動(dòng)1是學(xué)生通過(guò)“觀察實(shí)驗(yàn)”初步體驗(yàn)感知液體壓強(qiáng)的存在，并具有其特點(diǎn).這一環(huán)節(jié)讓學(xué)生利用身邊的物品常見(jiàn)的生活中的材料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并動(dòng)手操作，體驗(yàn)感知，突出因“材”施教的原則.在此基礎(chǔ)上，師生共同實(shí)驗(yàn)，思維碰撞，通過(guò)橡皮膜前后形狀的變化，初步認(rèn)知液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)——“轉(zhuǎn)化法”.這種學(xué)習(xí)流程符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，也是課堂“真學(xué)習(xí)”的具體體現(xiàn).物理教學(xué)不是教學(xué)生背概念套公式，而是教會(huì)學(xué)生能夠已有的知識(shí)結(jié)合觀察實(shí)驗(yàn)進(jìn)行“知識(shí)建構(gòu)”，并且能將所學(xué)的物理知識(shí)與實(shí)際情境聯(lián)系起來(lái)，能從物理學(xué)視角觀察周圍事物、解釋有關(guān)現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題.

二、改進(jìn)常規(guī)科學(xué)探究——實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)方式多樣化

活動(dòng)2：合作學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)探究.“探究液體壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)”這一實(shí)驗(yàn)，教材（義務(wù)教育教科書(shū)五四學(xué)制魯科版八年級(jí)下冊(cè)）的“觀察實(shí)驗(yàn)”提供了以下液體：水、鹽水、煤油.鑒于鹽水的密度與水的密度相差不很多，且都是透明無(wú)色，將“探究液體壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)”進(jìn)行了如下的改進(jìn)：使用酒精、水、硫酸銅溶液三種密度不同的液體（圖3）進(jìn)行實(shí)驗(yàn). 輔助使用自主學(xué)習(xí)單（見(jiàn)表1）——任務(wù)單、活動(dòng)單、思維單、評(píng)價(jià)單（四單自主學(xué)習(xí)法）^[3]，讓學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)完整的問(wèn)題清晰、現(xiàn)象明顯、解釋科學(xué)、結(jié)論明確的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，將“問(wèn)題、證據(jù)、解釋、交流”等要素作為暗線，以具體探究學(xué)習(xí)內(nèi)容為明線，帶領(lǐng)學(xué)生在實(shí)際情境中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，設(shè)計(jì)科學(xué)的探究方案，根據(jù)收集的證據(jù)（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）、通過(guò)論證能夠總結(jié)得出科學(xué)的結(jié)論，并能引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行積極交流、評(píng)估反思.     

圖3 三種不同液體以及其他實(shí)驗(yàn)器材

設(shè)計(jì)意圖：活動(dòng)2“探究液體壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)”是學(xué)生深度體驗(yàn)液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)旨在體現(xiàn)物理課程實(shí)踐性的特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與提出問(wèn)題的能力、收集數(shù)據(jù)與處理數(shù)據(jù)的能力、分析論證與解釋交流的能力，“四單學(xué)習(xí)法”目的是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、學(xué)會(huì)合作，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度^[3].這一環(huán)節(jié)學(xué)生在教師的引導(dǎo)下能根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模\(yùn)用“控制變量法”設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，通過(guò)小組合作，正確使用實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行科學(xué)探究，收集數(shù)據(jù)，對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，歸納總結(jié)，形成結(jié)論并作出解釋. 在探究實(shí)驗(yàn)中鍛煉學(xué)生分析數(shù)據(jù)獲取信息得出科學(xué)結(jié)論的能力，充分體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的育人價(jià)值.

三、創(chuàng)新培養(yǎng)科學(xué)思維——落實(shí)學(xué)科建構(gòu)綜合性

活動(dòng)3：模型建構(gòu)，理論推導(dǎo).在通過(guò)實(shí)驗(yàn)定性探究液體壓強(qiáng)特點(diǎn)之后，又如何研究液體壓強(qiáng)與深度和液體密度的定量關(guān)系呢？我們?cè)俅蝿?chuàng)新了實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過(guò)問(wèn)題引領(lǐng)、實(shí)驗(yàn)觀察，建構(gòu)液柱模型，推導(dǎo)出液體壓強(qiáng)公式.

提出問(wèn)題鏈：將盛水的底部蒙有橡皮膜的直筒放入水中，底部橡皮膜形狀會(huì)有什么變化？在水中的什么位置，底部橡皮膜會(huì)變平？橡皮膜的形狀變平說(shuō)明什么問(wèn)題？學(xué)生思考以上問(wèn)題并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)——把帶顏色水的直管放到清水中，注意觀察橡皮膜的形狀變化，當(dāng)內(nèi)外液面相平的時(shí)候，橡皮膜變平（圖4）.

根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生直觀認(rèn)識(shí)了玻璃管中的液柱，利用建構(gòu)的液柱模型，在液體壓強(qiáng)、重力與質(zhì)量的關(guān)系、液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)這些前概念下，通過(guò)推理思維的應(yīng)用，推導(dǎo)出液體壓強(qiáng)大小的計(jì)算公式，同時(shí)也給前面的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了理論上的支持，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中知其然更知其所以然.由此可見(jiàn)，通過(guò)實(shí)踐認(rèn)知構(gòu)建模型,形成學(xué)生的科學(xué)思維，不僅僅讓學(xué)生“學(xué)會(huì)”更引導(dǎo)他們“會(huì)學(xué)”，由此提高學(xué)生的核心素養(yǎng)，面臨新問(wèn)題、陌生的情境也會(huì)有能力自主解決，不再出現(xiàn)“老師教一道，學(xué)生會(huì)半道”，“沒(méi)看見(jiàn)的不知道”的現(xiàn)象.

為了學(xué)生理解“液體的深度”，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一個(gè)模擬“帕斯卡裂桶實(shí)驗(yàn)”（圖5）.器材選用的是身邊常見(jiàn)物品：氣球、軟管、大礦泉水瓶、水，實(shí)驗(yàn)中首先將氣球里裝滿水，灌滿水的軟管一端插入氣球，并將氣球口與軟管之間扎緊，一端插在瓶中.當(dāng)把瓶子慢慢舉高時(shí)，氣球慢慢變大，學(xué)生能夠直觀認(rèn)識(shí)到是因?yàn)樯疃茸兇?，水的壓?qiáng)變大了，通過(guò)這個(gè)模擬“帕斯卡裂桶實(shí)驗(yàn)”，證明了液體壓強(qiáng)公式的正確，深度認(rèn)知了液體的深度，克服了帕斯卡裂桶實(shí)驗(yàn)的環(huán)境、安全等問(wèn)題，器材方便，操作容易，貼近學(xué)生的生活，學(xué)生也能意識(shí)到自己也是實(shí)驗(yàn)小達(dá)人.

圖5模擬帕斯卡裂桶實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)意圖：活動(dòng)3是為了突破“液體壓強(qiáng)的大小”這一難點(diǎn).由于液體壓強(qiáng)的內(nèi)容比較抽象，先通過(guò)實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)物理模型，然后再進(jìn)行理論推導(dǎo)，這樣的處理就大大降低了思維難度，學(xué)生很順利得出液體壓強(qiáng)公式，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行“模擬帕斯卡裂桶實(shí)驗(yàn)”，最后再結(jié)合例題計(jì)算“奮斗者”號(hào)在10909米的馬里亞納海溝承受的巨大壓強(qiáng)，從而感受到我國(guó)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步對(duì)全球深淵科學(xué)的發(fā)展具有十分重要的意義.

四、改進(jìn)自主學(xué)習(xí)方式——樹(shù)立科學(xué)態(tài)度價(jià)值觀

活動(dòng)4：聯(lián)系實(shí)際，拓展問(wèn)題.案例中將“蛟龍?zhí)枴币?，?duì)“奮斗著號(hào)”介紹，加深學(xué)生對(duì)中國(guó)科技的深入了解.教育強(qiáng)國(guó)、科技創(chuàng)新的種子，在基礎(chǔ)的初始階段，就要給學(xué)生播下科學(xué)的種子.科技的不斷發(fā)展，需要勇于進(jìn)取、不斷創(chuàng)新、持之以恒等精神和態(tài)度的時(shí)代新人，教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變會(huì)潛移默化改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，形成學(xué)生的優(yōu)良科學(xué)品質(zhì)、科學(xué)態(tài)度.

在學(xué)習(xí)“液體壓強(qiáng)的應(yīng)用——連通器”時(shí)，對(duì)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)做出了自主研究學(xué)習(xí)方式的改進(jìn)：

我國(guó)三峽大壩是舉世矚目的跨世紀(jì)工程，三峽大壩上下游的水位差最高可達(dá)113m.巨大的落差有利于產(chǎn)生可觀的電力，但也帶來(lái)了航運(yùn)方面的問(wèn)題，解決這個(gè)問(wèn)題的途徑就是修建船閘，那么船是如何從上游通過(guò)船閘駛往下游的呢？這就需要認(rèn)識(shí)液體壓強(qiáng)的應(yīng)用——連通器.

各小組有一個(gè)二級(jí)船閘的模型，它的構(gòu)造有哪些？它是怎樣讓輪船順利通過(guò)的？請(qǐng)閱讀教材中連通器的有關(guān)知識(shí)，通過(guò)查閱資料、同伴研討、老師援助等方法，用乒乓球代替輪船，演示你的輪船（乒乓球）是如何順利通過(guò)船閘的（圖6），并在班級(jí)進(jìn)行展示交流.

圖6 學(xué)生自主學(xué)習(xí)完成輪船順利通過(guò)船閘的實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)意圖：活動(dòng)4設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)是學(xué)習(xí)液體壓強(qiáng)的應(yīng)用——連通器.本環(huán)節(jié)改變以往的學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生在完成任務(wù)的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)從依賴學(xué)習(xí)向獨(dú)立學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變.通過(guò)創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)那榫澈蜋C(jī)會(huì)，鼓勵(lì)甚至要求學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立的思考、探索和學(xué)習(xí)，從而讓學(xué)生深刻體驗(yàn)知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，并充分發(fā)揮解決實(shí)際問(wèn)題的獨(dú)立性，促使他們?cè)趯W(xué)習(xí)意識(shí)和習(xí)慣上完成從依賴學(xué)習(xí)到獨(dú)立學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變^[4]，樹(shù)立正確價(jià)值觀，逐步培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度，為未來(lái)科技發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ).

五、創(chuàng)新研究深度學(xué)習(xí)——延伸教學(xué)的寬度與廣度

活動(dòng)5：梳理反思,思維升華.課堂最后的梳理反思環(huán)節(jié)，創(chuàng)新采用運(yùn)用“康奈爾筆記（5R筆記）”（表2），引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)的“液體壓強(qiáng)”進(jìn)行知識(shí)梳理，并對(duì)前面的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行反思改進(jìn).

總之，本課例依據(jù)“素養(yǎng)導(dǎo)向”的課程理念，通過(guò)“三創(chuàng)新兩改進(jìn)”的設(shè)計(jì)思路，轉(zhuǎn)變了教與學(xué)的方式，整個(gè)教學(xué)流程包含大量的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，突出“實(shí)踐育人”的物理課程特點(diǎn)，按照“學(xué)什么——怎樣學(xué)——學(xué)到了什么——學(xué)得怎么樣”的深度學(xué)習(xí)流程，給學(xué)生搭建一個(gè)“教學(xué)評(píng)一體化”的學(xué)習(xí)支架.學(xué)生自主學(xué)習(xí)參與度高，能積極參與科學(xué)探究活動(dòng)，體驗(yàn)科學(xué)探究的樂(lè)趣，領(lǐng)悟科學(xué)探究的思想，掌握科學(xué)探究的方法，構(gòu)建基礎(chǔ)性的科學(xué)觀念，高階思維能夠得到發(fā)展，提升實(shí)踐能力和創(chuàng)性精神，從而全面形成物理學(xué)科的核心素養(yǎng)^[3].

參考文獻(xiàn)：

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附錄：2022年度山東省基礎(chǔ)教育優(yōu)質(zhì)課復(fù)賽教學(xué)視頻