一、研读新课标 启发全新思考

新课标提出了新的课程理念，物理学科遵循初中学生身心发展规律，贴近学生生活，以具体事实、鲜活案例引导学生进行理性思考，养成科学思维习惯，注重时代性，加强物理学科与生产生活、社会发展及科技进步的联系，形成科学态度和正确的价值观，增强社会责任感、民族自豪感，激发学生实现利用科技创造美好生活的目标意识。

陕西中考试题近年来以新课标提出的课程理念及课程目标为依据，注重对学生科学思维能力的考查，试题以真实情景为背景，与生产生活、社会发展及科技强国做到了很好的联系。以考促评，对我的日常教学有了新的要求和启发。

二、寻迹新课标 分析试卷典例

2024年陕西中考第23题，结合近几年国家对偏远地区的建设及人民生活水平提升的关注，本题背景选择西藏地区，西藏冬季气候寒冷，供暖周期长，海拔高度位于4600米的萨嘎县及海拔高度位于4700米的申扎县更是高寒地区，解决这些地区的供暖问题是民生民计的基本需求。

根据观察分析，海拔高的地区太阳辐射强，引导学生思考，是否可以利用太阳能解决供暖，同时符合清洁能源开发利用的可持续发展思想，初步可以设计供暖线路图如图1，但是这种方法具有局限性，例如阴雨天气时，无太阳能辐射，如何解决供暖问题？应用于教学过程中，引发学生对实际问题的思考并提升学生解决实际问题的能力，将太阳能转化为水的内能储存起来，需要添加一个蓄水箱起到蓄热的作用，改进供热线路如图2，整个题目的情景创设包含根据客观事物的内在规律及相关联系提出问题，利用分析综合、推理论证的方法进行探究，基于事实证据和科学推理对结论进行质疑和批判，予以检验和修正，最后得出有创造性见解的认知和规律的科学思维培养要素。

框架建立后，进一步根据客观事物提出新的问题，根据西藏地区供暖标准，蓄水箱的容积至少为多少？如果遇到阴雨天气，蓄水箱内储存的水的内能是否能够满足接下来的阴雨天气中的供暖需求？

推理分析可知，太阳能供暖蓄热系统的能源是太阳能，全天接收的太阳辐射能量是蓄热能量和供暖所需能量的提供者（忽略能量损失情况下），所以为了解决问题，先要计算得到全天接收的太阳辐射能量，该能量与太阳能集热板的面积和光照时长有关系，基于事实给出合理的集热板面积4×10⁴m²和光照时长10h，在此基础上，还需要知道什么呢？太阳能集热板每小时、每平方米接收的太阳辐射能量，作为一个新的物理量的学习过程，如何进行新概念的探究和定义，是学生必须具备的科学思维能力，对于新概念太阳能集热板单位时间、单位面积上接收的太阳辐射能量表示的是接收能量的常数，可以定义为（E代表太阳能集热板接收太阳辐射能量、S代表集热板面积、t代表光照时长），所以该物理量的单位是，利用新概念解决问题，最后计算出该系统某一天集热板接收的太阳能，集热板接受的太阳能转化成水的内能（考虑集热板的光热转化效率为60%，即可得到集热板中水获得的内能为7.2×10¹¹J），集热板中的水获得的内能通过热交换器将这部分能量一方面通过蓄水箱对用户全天持续供暖，另一方面储存在蓄水箱中，若已知蓄水箱全天持续供暖需要输出能量为1.74×10¹¹J，就可得出蓄水箱内储存的内能为5.46×10¹¹J，若根据地区特点规定蓄水箱内水的温度最终升高了10℃，根据比热容和密度的概念我们可以得到蓄水箱的容积至少是1.3×10⁴m³，若换算成生活中容积的常用单位升，即为1.3×10⁷L，这个过程通过学习新概念和利用新概念解决了西藏地区供暖蓄热系统的蓄水箱容积的设计。

而在简化处理后设计出的蓄水箱里储存的这些水的内能是否能满足阴雨天气中的供暖需求，阴雨天气供暖过程如图3，如若可以满足，最多能持续供暖几天呢？根据地暖供热标准，用户的进水温度不低于40℃（此温度即为蓄水箱中水为用户供暖过程中水的末温），若某天持续供暖结束后，蓄水箱中的水温为48℃（此温度即为蓄水箱中水为用户供暖过程中水的初温），而在接下来的连续阴雨天气中，蓄水箱中储蓄的水最多能提供的内能为，根据全天持续供暖需要输出的能量为1.74×10¹¹J，可以得出，即最多能够持续供暖约为2.5天，不能按标准持续供暖3天。这个过程让我们了解在简化处理后，设计出来的太阳能供暖蓄热系统在阴雨天气下的使用情况。当然进一步分析和思考，对于该系统在阴雨天气下的使用情况，判断角度有很多，拓展一：比较蓄水箱储存的内能与按标准持续供暖3天需要输出能量，，，故不能按标准持续供暖3天；拓展二：比较蓄水箱储存的内能按标准完成持续供暖3天后水的末温，，38.44℃<40℃，不符合地暖供暖标准，故不能按标准持续供暖3天；拓展三：比较蓄水箱储存的内能按标准完成持续供暖3天需要的水的质量，，1.55×10⁷kg>1.3×10⁷kg，即若要按标准持续供暖3天，需要的蓄水箱的容积至少为1.55×10⁷L，那我们就要加大蓄水箱的容积，而蓄水箱的容积是由集热板接收的太阳能转化成水的内能的多少和供暖标准来共同决定的，因此在供暖标准一定的情况下，我们要想增加蓄水箱的容积就要同时提升集热板中水获得的内能，究其根本就要增加集热板接收的太阳辐射能量，具体的做法可以增加接收时间或集热板面积。

作为中考的最后一道题目，明显此题考查能力更全面，解题思路更灵活，对学生的科学思维要求更高，这就激发教师潜心研究如何在日常教学中提升学生的科学思维能力，通过对本题的分析，我有了新的方向并在日常教学中做出新的改变。

三、依据新课标 培养科学思维

如何在日常教学中培养学生的科学思维能力，首先明确科学思维主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素，其次明确物理学科的学科特点，通过科学探究手段建立物理概念，是解决问题的基础及核心，所以在新概念的学习过程中渗透科学思维的培养，是我改变的第一步，以比热容的概念教学为例，依据新课标，我有了一些新的思考和启发。

比热容是热学中一个非常重要且基础的概念，它表述的是物质吸热升温或放热降温的本领，物理教材中是从沙滩这个学生熟悉的场景出发，基于观察和实验提出物理问题“同样都是在太阳光照射下，为什么海水和沙子的温度不一样呢？”，形成猜想与假设“可能是沙子和水吸收相同热量时升高的温度不相同，沙子吸热升温比水快的缘故”，进而提出了水和沙子的吸热升温本领不同，进一步设计实验与制定方案，用表格记录获取的信息、用图像处理信息，基于证据得出结论并做出解释，最后对科学探究的过程和结果进行交流、评估及反思，给出比热容的概念。用科学探究的方法对于学生的科学推理、科学论证的能力有了一定的提升。

回顾教学过程，我发现学生在比热容概念的建立过程中并不顺畅，主要原因是科学探究过程中探究的是质量相同的水和沙子吸收相同热量，升高的温度不相同，用图像处理数据时设计的图像如图4，在学生的数学逻辑基础上，结合之前学习的密度等概念，学生会类比认知到温度与吸收热量的多少的比值是一个定值，综合质量一定的前提条件，学生很容易理解的定义是物体吸收热量时升高的温度与它的质量和吸收热量的乘积之比，而真正概念的建立过程中，我们却定义为物体温度升高时吸收的热量与它的质量和升高温度的乘积之比，如果概念的建立过程中理解的不透彻，比热容的概念就很容易变成了死记硬背，这就违背了核心素养的教育课程目标。

以新课程标准为背景，在新中考改革方向及试题特点的指导下，在日常教学中，引导学生对课本的探究过程及结论进行质疑，并从新课标的课程理念出发，提高学生分析问题、解决问题的实践本领和思维能力方面进行科学探究的创新，进而从科学推理、科学论证、质疑创新等多个要素实现科学思维的培养，思考发现比热容的定义方法更符合比热容在生活中的应用，在教学过程中可以以解决生活中的实际问题创设新的情景，从课本上提到的在冬天人们常常在热水袋中装入热水用来取暖引发学生联想冬天的家庭供暖也是使用水再结合中考试题延伸到西藏地区太阳能供暖蓄热系统中的蓄水箱中也是用水来实现供暖，提出问题“为什么供暖系统中都选择水而不是煤油等其他液体？”，形成猜想与假设“可能是煤油和水在降低相同温度时放出的热量不同，水比煤油放出的热量更多”，进一步猜想与假设“那么在同样的道理下煤油和水在升高相同温度时吸收的热量不同，水比煤油吸收的热量更多”，比如在生活中汽车发动机常常用用做冷却剂，就是为了让水吸收更多的热量，根据新的情景创设新的实验方案，将质量相等的煤油和水分别装入到易拉罐中，测量并记录煤油和水的初温，用相同的酒精灯进行加热，并每升高5℃测量一次煤油和水加热所用的时间，并将数据填入新设计的表格中。

根据实验数据，设计并绘制出煤油和水加热时间随升高温度变化的图像。如图5

通过这个探究过程的创新和设计，学生不仅更深刻的理解了比热容在数值上等于单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量，比热容是物质的一种物理属性，而且对于黑体字公式为什么给出的是、而不是比热容的定义式也心领神会了，根本原因是贴近学生生活，更加突出了物理学与生活生产、社会发展及科技进步的紧密联系。

在今后的日常教学中，不仅在物理概念教学中，在物理探究过程、研究方法，以及跨学科实践等多个物理课程内容中，我都会积极思考、正确引导，通过科学思维的培养从而实现学生核心素养的全面发展。

参考文献：

【1】北京师范大学出版集团，《义务教育物理课程标准（2022年版）》

【2】2024年陕西中考物理试卷

【3】林贵斌，《新课标下以学生为本的初中物理教学新思路》，中学课程辅导，2023（18）

【4】王玲玲，《摭谈新课标下初中物理教学中如何培养学生核心素养》，试题与研究，2023（10）