黃 皓 馬宇澄

(1. 無錫市第一女子中學(xué),江蘇 無錫 214002; 2. 無錫市教育科學(xué)研究院,江蘇 無錫 214001)

·教材與教法·

在“綜合實踐”中向物理學(xué)科素養(yǎng)深處漫溯
——以“電表的改裝”為例

黃 皓1馬宇澄2

(1. 無錫市第一女子中學(xué),江蘇 無錫 214002; 2. 無錫市教育科學(xué)研究院,江蘇 無錫 214001)

物理綜合實踐活動是形成物理觀念,體驗科學(xué)探究,歷練科學(xué)思維和養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等多個素養(yǎng)的載體,這些基本素養(yǎng)因?qū)嵺`而成為物理核心素養(yǎng),進而成為人受益終生的核心素養(yǎng)的組成部分．物理綜合實踐活動立足學(xué)生可持續(xù)發(fā)展,在綜合性學(xué)習(xí)與實踐中獲得基本經(jīng)驗、形成基本思想,提升學(xué)生用科學(xué)的方式觀察生活現(xiàn)象,提出、分析與解決問題的意識和能力,培育學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)．

物理綜合實踐活動;物理核心素養(yǎng);電表的改裝;基本經(jīng)驗;基本思想

核心素養(yǎng)的培育,是當下教育研究與實踐的熱點問題．筆者認為,學(xué)生各種物理活動的知識、能力,只有成為他們無意識或下意識的行為,才是物理學(xué)科素養(yǎng)真正形成的表現(xiàn)．

中學(xué)物理綜合實踐活動特別關(guān)注物理知識的整體性運用與創(chuàng)造,是一種應(yīng)用綜合實踐的思想組織物理教學(xué),以提高青年學(xué)生的物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的中學(xué)物理教育教學(xué)活動．它把物理學(xué)科與生活緊密聯(lián)系,讓學(xué)生以活動小組為單位,在實踐中將知識轉(zhuǎn)化為能力,在探索活動中獲得基本經(jīng)驗,形成基本思想;無疑是將學(xué)生有意識掌握的知識、技能內(nèi)化為無意識的物理學(xué)科素養(yǎng)的有效途徑．下文就以“電表的改裝”為例對此加以闡述．

1 活動背景分析:選擇適當?shù)幕顒虞d體

1.1 教材分析

其一,“電表的改裝”這部分內(nèi)容在教材上并沒有單獨成節(jié),只是作為串聯(lián)、并聯(lián)電路的一個應(yīng)用,以習(xí)題的方式呈現(xiàn)．目的是強調(diào)歐姆定律的應(yīng)用,通過對電流表量程的改裝、電流表和電壓表電路模型的建立等內(nèi)容使串并聯(lián)知識得以拓展;著眼點仍然在于串并聯(lián)電路的基本規(guī)律,以學(xué)生自主推導(dǎo)分析為主．其二,電表的使用、電路的設(shè)計、誤差分析及電表結(jié)構(gòu)等都是高考實驗考察的重點和難點．所以對電表的改裝,需讓學(xué)生從根本上搞清原理和實驗設(shè)計思想．

1.2 學(xué)情分析

從學(xué)生基礎(chǔ)來看,電表的改裝建立在歐姆定律、串并聯(lián)電路基礎(chǔ)上,這些知識在初中均已初步學(xué)習(xí),在前一節(jié)也做過系統(tǒng)的講解,所以學(xué)生的理論基礎(chǔ)相對充足,但是對串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流體驗不足,所以應(yīng)用起來有一定困難,需要執(zhí)教者有意識的引導(dǎo)．從學(xué)生的認知特點來看,高二學(xué)生經(jīng)過一年抽象思維的訓(xùn)練,已能初步進行深層次的思考,尤其是理科班的學(xué)生,一般不再滿足于簡單的聽懂,更希望通過自己的思考和探索獲得知識,提升思維．從以往的教學(xué)實踐來看,如果只是按部就班地完成教材上安排的內(nèi)容,很難達到預(yù)期效果,很可能就此陷入“炒冷飯”的泥潭．

通過以上分析,“電表的改裝”的教學(xué)目標應(yīng)該是:通過電表改裝這一實踐活動鞏固相應(yīng)的基礎(chǔ)知識、獲得切身體驗、提高分析問題解決問題的能力、發(fā)展高階思維．因此筆者希望通過一個共5課時的物理綜合實踐活動,讓學(xué)生經(jīng)歷全程的設(shè)計和探究,能自主分析、設(shè)計、推演電表應(yīng)用的各種問題,從而促進物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培育．

2 活動的實施:基本素養(yǎng)因?qū)嵺`成為核心

核心素養(yǎng)理論本身就是一項與時俱進的工作,它不是以前常說的雙基的重新拆分與組合．在教學(xué)實踐中,知識、能力的要求必須與核心素養(yǎng)的要求要結(jié)合,才能真正地使“素養(yǎng)”培育落到實處．可以這樣說,只有通過學(xué)生真正參與的實踐,物理素養(yǎng)中的基本成分才會成為“活躍因子”,才會內(nèi)化為核心素養(yǎng)．簡言之,基本素養(yǎng)因?qū)嵺`成為核心．

在物理綜合實踐活動“電表的改裝”的教學(xué)中,學(xué)生的實踐包括以下部分:

2.1 用實驗解讀

即活動小組用實驗解讀、理解、掌握相關(guān)概念和規(guī)律.具體過程見表1.

表1 改裝電表(活動1),1課時

用實驗解讀是在雙基層面的實踐．在這部分活動中,教師放手讓學(xué)生自主探究,所有的概念、規(guī)律均由學(xué)生按照自己對實驗過程理解的深度、廣度,結(jié)合自己具體操作時的思維、感覺等認知活動,組合成一個經(jīng)驗性結(jié)論:Ig和Ug都沒變,電表的改裝只不過是串聯(lián)分壓及并聯(lián)分流而已．從而消除了學(xué)生對電表改裝的畏難情緒．

說明:實驗器材有,微安表(Rg=30Ω、Ig=1mA)兩個,電流表(量程3A) 一個,伏特表(量程15V) 一個,ZX21型旋轉(zhuǎn)式電阻箱一個,滑線變阻器(0～100Ω) 一個,直流穩(wěn)壓電源(0～15V) 一個,定值電阻若干,開關(guān)若干,導(dǎo)線若干．所有器材擺在桌面上,學(xué)生按需選擇．下同．

2.2 用實驗探索

即活動小組為了解決由自己、活動小組或教師提出的各種問題,自主設(shè)計和完成實驗,并對實驗原理、過程、數(shù)據(jù)和結(jié)論深入分析和理解. 具體過程見表2、表3.

用實驗探索是在基本活動經(jīng)驗層面的實踐．長期以來,物理學(xué)科的知識體系被分成若干個知識點進行教學(xué),從而使所學(xué)知識之間相互獨立、彼此分割,其弊端是“教學(xué)碎片化、知識片斷化”．由于缺乏完整、合理的知識結(jié)構(gòu),學(xué)生雖有解題能力但創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力偏弱也就不足為奇．

在活動2、3中,學(xué)生在實踐過程中將電學(xué)的知識體系、思想方法及對物理的情感、態(tài)度、價值觀有機整合,將看似復(fù)雜的多量程電表和歐姆表問題歸并為最簡單的串并聯(lián)電路的基本性質(zhì)和歐姆定律的綜合應(yīng)用,進而對電路形成相對全面的認識,形成一個人物理學(xué)科素養(yǎng)的有效成分．

2.3 用實驗比較

即活動小組通過實驗比較理論推演和真實情景的差別．具體過程見表4.

表2 多量程電表的改裝(活動2),1課時

表3 表頭改裝成歐姆表(活動3),1課時

表4 改裝電表的校對,1課時

用實驗比較是從基本活動經(jīng)驗上升到基本思想層面的實踐．物理學(xué)科素養(yǎng)是人的一種能力,一種用物理的眼光、用物理的思維分析生活中的現(xiàn)象的能力．電表的標稱誤差或其他參數(shù)一直都標在電表上,事實上每個學(xué)生都見過,但對其有所關(guān)注或有意識地探求其物理意義的學(xué)生則很是少見．學(xué)生缺乏主動探索未知的欲望,盲目地等待教師給予,這與教師的教學(xué)習(xí)慣、教學(xué)方式是有密切聯(lián)系的．

在活動4中,為了不讓學(xué)生停留在“模仿操作”層面,筆者把大學(xué)電學(xué)實驗“改裝電表的校對”引入到高中物理綜合實踐活動中;期望學(xué)生在實踐中初步形成問題意識,開始學(xué)習(xí)用物理的眼光看問題,能從司空見慣的現(xiàn)象中抽象出物理問題,用所學(xué)的物理知識、思想方法為自己答疑解惑,從而感受到物理與生活之間的密切聯(lián)系．

出人意料的是,盡管筆者只是輕度介入,各活動小組在活動2、3所獲經(jīng)驗的鼓舞下,順利完成任務(wù)．正如杜威先生所說,不斷改進教學(xué)方法唯一直接的途徑,就是把學(xué)生置于必須思考、促進思考和考驗思考的情境之中．顯然,經(jīng)過活動4的磨練,學(xué)生通過不斷質(zhì)疑、不斷探索的實踐過程,對電路問題的理解提升到了更高的層次．

2.4 用實驗評價

即活動小組根據(jù)自己的實驗實況,作出自評、互評,交流心得、體會,撰寫實驗感想或小論文,用時1課時．

在以往的教學(xué)實踐中,有很多學(xué)生善于閱讀文本、整理條件,也善于繁復(fù)的數(shù)學(xué)計算,但是缺少對生活現(xiàn)象的觀察、分析,缺少對客觀事物發(fā)展、運動的演繹、歸納;因此,即便經(jīng)過了超量練習(xí),最多不過是會解題而已;如果讓他自己設(shè)計一個實驗,立刻不知所措．由此可知,知識和技能不會自覺地上升到經(jīng)驗和思想層面．

“經(jīng)驗”通過活動獲得,“思想”則是經(jīng)驗內(nèi)化的結(jié)果．用實驗評價可幫助學(xué)生強化在實踐環(huán)節(jié)中獲得的經(jīng)驗,更重要的是它有利于促進學(xué)生形成基本思想．評價作為知識、技能增值的活性因子,不僅對雙基的學(xué)習(xí)有著重要的激勵、維持作用,而且與學(xué)生終身學(xué)習(xí)態(tài)度的形成、求真務(wù)實精神的完善等息息相關(guān),在學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的道路上發(fā)揮著實實在在的作用．

3 活動評價: 核心素養(yǎng)在活動中得以培育

3.1 在自主學(xué)習(xí)中夯實雙基

“雙基”的重要性不言而喻．然而,在高考的“指揮”下,物理課時不斷減少,課堂教學(xué)快節(jié)奏、高強度已成為常態(tài)．部分教師認為細致講解基本概念的來龍去脈實在是效率不高,往往迫不及待地講解例題．由于忽略了知識的演化過程,解題不再是方法掌握后的分析、解決問題,異化為超量重復(fù)后的“條件反射”．就此,物理學(xué)習(xí)逐漸演變成純粹的解題訓(xùn)練,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣自然無從談起．筆者曾經(jīng)聽過一些電表改裝的示范課,令人失望的是:學(xué)生完成訓(xùn)練后對于電阻關(guān)系的兩個經(jīng)驗性結(jié)論倒是印象深刻,至于這兩個結(jié)論是怎么來的則往往表示茫然．這顯然是本末倒置,一旦記憶消退,這塊內(nèi)容與沒學(xué)也相差不多．

在活動1中,執(zhí)教者有意放慢節(jié)奏,用了整整一節(jié)課來完成看似15min就可以解決的問題．只聽這一節(jié)課,很可能認為執(zhí)教者沒能夯實基本概念,頗有浪費時間之嫌．筆者以為,現(xiàn)在的慢是為了以后的快,教師的“不教”是為了學(xué)生的“不忘”;更重要的是,這樣的教學(xué)可以最大限度的保護學(xué)生對于物理的學(xué)習(xí)興趣．實踐表明,活動1結(jié)束后,能記得兩個結(jié)論的人確實不多,不能推導(dǎo)兩個結(jié)論的人確實很少．

3.2 在探索實踐中獲得基本經(jīng)驗

“雙基”當然重要,但沒有經(jīng)歷體驗過程的知識,難以轉(zhuǎn)化為個體品質(zhì),所以容易造成了學(xué)得快、忘得快,一旦考試結(jié)束,死記硬背的知識猶如鍍金那樣剝落殆盡．在活動2、3、4中,通過完成一系列相互關(guān)聯(lián)、層層遞進的任務(wù),學(xué)生發(fā)現(xiàn)電路中的各種問題其實都是串并聯(lián)電路的基本性質(zhì)和歐姆定律的綜合應(yīng)用．此后,無論面對何種電路試題或設(shè)計什么電路實驗,學(xué)生都有信心去解決它．有學(xué)生這樣說,只要搞清電表測量的究竟是什么,問題就解決了．這就是基本活動經(jīng)驗,這就是帶得走的能力.

這里還要指出,開展綜合實踐活動需要大量時間,期望完全在課內(nèi)完成可能性不大;如果將實踐活動有意識的分成課前實踐和課上實踐兩部分,不僅加強了可操作性,也兼顧了活動的有效性．對于在課上沒有完成任務(wù)的學(xué)生,執(zhí)教者應(yīng)允許甚至鼓勵他們利用其他時間繼續(xù)探索以達成預(yù)設(shè)目標并保護其積極性．

3.3 在個性化學(xué)習(xí)中形成基本思想

高二物理“恒定電流”的教學(xué),一般安排12課時．物理綜合實踐活動是典型的個性化學(xué)習(xí)和人性化學(xué)習(xí),遵循“l(fā)ess and more”(似少實精)的原則筆者選擇并重構(gòu)了教學(xué)內(nèi)容．以3課時常規(guī)課為鋪墊,5課時單元綜合實踐活動為核心,4課時的自選實驗課來鞏固、應(yīng)用已取得的成果;鼓勵學(xué)生通過深度學(xué)習(xí)發(fā)展批判性思維、問題解決能力和創(chuàng)造性,實現(xiàn)學(xué)習(xí)的“素養(yǎng)化”．

懷特海認為,“科學(xué)教育的獨特價值應(yīng)該是,它將思維建立在直接的觀察上”．筆者設(shè)計的活動,無論過程還是結(jié)果,均滿足在形式上提供“直接觀察”的學(xué)習(xí)機會,也為每個學(xué)生、每個活動小組提供適應(yīng)其個性化選擇的學(xué)習(xí)機會,更防止將需要親手操作的實驗異化為可以記憶的程序;在方法論上,把物理學(xué)科知識的實踐性、假設(shè)性置于首位,讓學(xué)生在真實的設(shè)計、探究、發(fā)現(xiàn)與總結(jié)中形成基本思想,有利于培養(yǎng)既有創(chuàng)造能力,又有合作交往能力的高素養(yǎng)個體和群體．

3.4 在綜合評價中發(fā)展核心素養(yǎng)

物理綜合實踐活動也是典型的研究性學(xué)習(xí)與合作性學(xué)習(xí),基于鼓勵學(xué)生自由表現(xiàn)和持續(xù)性、創(chuàng)造性發(fā)展的理念,評價并不局限于活動之后,既然活動前的設(shè)計、猜想,活動中的試錯、糾錯、調(diào)整等都是促進經(jīng)驗獲得、思想形成的有效途徑,那么它們自然都可以適時評價．綜合評價的內(nèi)容,可以是一段即興發(fā)言,可以是一張設(shè)計圖,也可以是一篇小論文或其他個性化、創(chuàng)造性的表達．評價的重點更多的應(yīng)落實在學(xué)生用科學(xué)的方式提出、分析和解決問題的意識和能力,從而達成評價的“素養(yǎng)化”．

4 對未來的展望

自2012年起,筆者開始嘗試把部分高中實驗改編成物理綜合實踐活動．在近5年的探索和實踐中,筆者深深地體會到師生一起探討未知的那種謙虛與勇敢．實踐表明,中學(xué)物理綜合實踐活動的常態(tài)實施是培育青年學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑,它很有可能成為撬動傳統(tǒng)物理課堂教學(xué)轉(zhuǎn)型的一個支點,具有重大的現(xiàn)實意義和深遠的歷史意義．它的力量值得關(guān)注!

(謹以本文向胡平先生致敬!)

1 張華.核心素養(yǎng)與我國基礎(chǔ)教育課程改革“再出發(fā)”[J]. 華東師范大學(xué)學(xué)報(教育科學(xué)版),2016(01): 7-9.

2 胡平.中學(xué)物理實驗教育的文化價值簡論[J].物理教師, 2007(11):36-40.

3 胡平.物理實驗教學(xué)中學(xué)生思想的形成與深化[J].物理教師, 2013(07):2-7.

4 胡平.物理實驗教學(xué)中“教學(xué)碎片”的聯(lián)結(jié) [J].物理教師,2015(08):5-13.

5 冀蒙,朱文輝.生成性教學(xué):何為與為何——兼對鄭朝予博士的回應(yīng)[J].當代教育科學(xué),2013(14):41-45.

6 黃皓.綜合實踐活動的教學(xué)設(shè)計[J].物理教學(xué),2014(05):47-50.

7 黃皓.中學(xué)物理綜合實踐活動的興起、發(fā)展與實踐[J]. 實驗教學(xué)與儀器,2016(02):8-10.

8 黃皓.高中物理綜合實踐活動的探索與實踐[J]. 物理教師,2015(11):33-37.

本文系江蘇省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃立項課題“中學(xué)物理綜合實踐活動的行動研究”(批準號D/2015/02/351/)的階段性成果．

2017-04-12)