曹東

(江蘇省懷仁中學(xué) 江蘇 無錫 214196)

“真實性學(xué)力——真實性學(xué)習(xí)——真實性評價”這就是基于“核心素養(yǎng)”的單元設(shè)計的基本訴求[1].建構(gòu)主義學(xué)習(xí)設(shè)計的思路為單元設(shè)計提供了一條路徑.建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)設(shè)計由6個要素構(gòu)成，即情境、協(xié)同、支架、任務(wù)、展示、反思.這6個要素作為有影響力的手段是重要的，但其順序是動態(tài)的.建構(gòu)主義的單元設(shè)計是策劃每一位學(xué)生參與學(xué)習(xí)的“學(xué)案”.本文從建構(gòu)主義學(xué)習(xí)設(shè)計的思路出發(fā)，以“打點計時器的實驗設(shè)計”為例，討論指向物理核心素養(yǎng)的建構(gòu)主義單元設(shè)計.

1 創(chuàng)設(shè)真實情境 學(xué)生體驗 突破打點計時器的工作原理

真實性學(xué)力的獲得要在真實性學(xué)習(xí)的過程中獲得，真實性學(xué)習(xí)要發(fā)生在真實的情境中.學(xué)校里的學(xué)習(xí)是同真實性學(xué)習(xí)聯(lián)系在一起的.其焦點在于把學(xué)生置于真實的情境中，獲得真實的體驗，使學(xué)生所擁有的能力得到發(fā)掘.

具有教育價值的情境的設(shè)定必須把握3個關(guān)鍵詞：

(1)學(xué)習(xí)目標.教育歸根結(jié)底是經(jīng)驗的再建構(gòu).學(xué)習(xí)目標并不是單純的提供經(jīng)驗，而是借此來促進學(xué)生展開分析與思考.

(2)研究的問題.研究的問題是指為讓學(xué)生在共同的思考中發(fā)現(xiàn)意義，使學(xué)習(xí)得以形成而選擇出來的概念、過程與思考方式.

(3)評價.怎樣評價學(xué)生的學(xué)習(xí)？可以通過兩種評價，即每一個個體的成熟度的評價與整體班級的成熟度的評價，來把握學(xué)生的成長狀態(tài)與理解能力[1].

案例1：如何理解打點計時器的原理？

小游戲：如圖1所示，兩位學(xué)生一組，一位學(xué)生牽動一條長紙帶使紙帶沿直線向前移動；另一位學(xué)生手拿一支筆固定在紙帶正上方，聽口令，每隔1 s用畫筆在紙上點一個點.動手試一試：現(xiàn)在可以測出這位學(xué)生的手運動的速度嗎?

圖1 模擬打點計時器的小游戲

思考1：相鄰兩點的距離跟牽動紙帶的速度有什么關(guān)系？牽動紙帶的速度快慢不均勻，對相鄰兩點所表示的時間有沒有影響？

思考2：這樣測量平均速度準確嗎？如果不準確，原因在哪？如果有一種打點時間間隔嚴格相等的儀器，問題就可以解決了，引出兩種打點計時器的原理.

思考3:從原理上看,電火花計時器跟電磁打點計時器相比，哪個更好些,誤差可能會更小?

案例分析：以兩名學(xué)生互相配合，手拉紙帶同時打點這個實驗創(chuàng)設(shè)的真實情境，通過問題引導(dǎo)，每位學(xué)生寫出自己的答案，分組討論，交流答案，評價每個學(xué)生對打點計時器原理的理解成熟度，小組展示答案，評價班級的成熟度.創(chuàng)設(shè)真實情境，學(xué)生體驗，順理成章地突破打點計時器的工作原理.

2 設(shè)置合理任務(wù) 提供支架 協(xié)同學(xué)習(xí) 突破學(xué)習(xí)中的難點

任務(wù)是以自由的方式，廣泛的解讀，學(xué)生圍繞主題，在形成自身共享意義的同時,促進共同的思考.任務(wù)的設(shè)定必須回答3個問題：

(1)興趣——怎樣引發(fā)學(xué)生的興趣，促進意義的發(fā)現(xiàn)？

(2)學(xué)習(xí)——構(gòu)成怎樣的學(xué)習(xí)記錄，把握任務(wù)的難易度？

(3)思考——學(xué)生提出了怎樣的問題？教師又如何回答？

支架理論的基礎(chǔ)是維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)”.“最近發(fā)展區(qū)”是指“在成人的指導(dǎo)與幫助下可能問題的解決水準與在自主活動中可能的問題解決水準之間的落差”[2].教師為學(xué)生在既有知識和新建構(gòu)的學(xué)習(xí)課題之間搭起腳手架，提供給學(xué)生固定的支點，通過協(xié)同解決問題，讓學(xué)生獲得新的知識與技能.

三人行必有我?guī)?協(xié)同學(xué)習(xí)就是通過分組學(xué)習(xí)，基于探究，通過策劃協(xié)調(diào)全員學(xué)習(xí)的積極性，最大限度地發(fā)展每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)能力.

協(xié)同學(xué)習(xí)必須回答3個問題：

(1)如何進行分組.

(2)如何讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)意義.

(3)需要運用哪些媒體.

案例2：如何測量紙帶的平均速度和瞬時速度?

學(xué)生分組實驗步驟如下.

(1)將打點計時器固定在平板上沒有滑輪的一端，并連接好電路.

(2)將紙帶穿過打點計時器的限位孔，打開電源，拉動紙帶，關(guān)閉電源.

(3)換一條紙帶，將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔.

(3)把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面懸掛適當(dāng)?shù)你^碼.

(4)拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，接通電源.

(5)放手，使小車在平板上運動.

(6)斷開電源，取下紙帶，重復(fù)實驗，再打一條紙帶.

思考1：根據(jù)紙帶上的點跡，如何求AB段的平均速度？如何求E點的瞬時速度？

思考2：如圖2所示，用AD，BC段的平均速度替代E點的瞬時速度，哪一種更準確？如果測E點附近一小段的平均速度去替代E點的瞬時速度，哪一種方法更好？

圖2 打點計時器獲得的紙帶

教師演示：不同寬度的擋光片經(jīng)過同一光電門時，通過傳感器測量到瞬時速度，突破瞬時速度的概念.

案例分析：學(xué)生自由組合，合理分組實驗.通過問題引導(dǎo)分析實驗的結(jié)果，“如何測量平均速度？”這個問題評價學(xué)生對平均速度概念的理解深度.“瞬時速度如何測量？”這個問題讓學(xué)生陷入思考，觸發(fā)了學(xué)生最近發(fā)展區(qū).學(xué)生對瞬時速度已經(jīng)有了初步理解，能夠理解“用BC段的平均速度替代E點的瞬時速度”這種方法更好，但是還是比較模糊.這時教師充當(dāng)協(xié)同學(xué)習(xí)中重要的一員，利用傳感器和多媒體演示：不同寬度的擋光片經(jīng)過同一光電門時，通過傳感器測量到瞬時速度.學(xué)生通過數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)擋光片寬度窄到一定寬度，測量的平均速度幾乎不變，這時的平均速度已經(jīng)很接近瞬時速度.這是測量瞬時速度符合實際的方法，讓學(xué)生深入理解瞬時速度的概念.

3 展示學(xué)習(xí)成果 反思中升華 評價自己的學(xué)習(xí)

展示的主要目的是讓學(xué)生的思維可視化.教師可以根據(jù)展示的結(jié)果評價學(xué)生是怎樣學(xué)習(xí)的.教師可以通過評價反思學(xué)生的學(xué)習(xí)進度制定今后的學(xué)習(xí)計劃.同時接觸到別人學(xué)習(xí)見解的學(xué)生會加深對自己學(xué)習(xí)成果的理解.

元認知是關(guān)于思考的思考.通過反思，學(xué)生可以獲得體驗到的經(jīng)驗，體會到所獲得的經(jīng)驗，并能從對話中獲得經(jīng)驗.

案例3：研究小車在重物牽引下的運動，小車的速度隨時間怎樣變化

挑選清晰的紙帶并測量計算幾個計數(shù)點的瞬時速度，記錄數(shù)據(jù)，填入表格，作出速度-時間圖像.學(xué)生分組展示自己的實驗結(jié)果，交流討論，尋找小車的速度與時間的關(guān)系，計算小車運動的加速度大小.

教師進一步引發(fā)思考：在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，打點計時器接在50 Hz的低壓交流電源上．

(1)某學(xué)生用以下方法繪制小車的v-t圖像.先把紙帶每隔0.1 s剪斷，得到若干短紙條.再把這些紙條并排貼在一張紙上，使這些紙條下端對齊，作為時間坐標軸，標出時間.最后將紙條上端中心連起來，于是得到v-t圖像.

(2)這樣做有道理嗎？說說你的看法.

(3)課后作業(yè)評價：把紙帶穿過打點計時器，用手握住，啟動計時器.用手拉動紙帶，在紙帶上記錄了一行小點.從便于測量的位置找一個點做起始點，在每隔相等時間間隔的位置剪開.請你試著把這些紙帶并排貼在一張紙上，得到一個直方圖，你能從中看出手拉紙帶的速度是怎樣變化的？

案例分析：學(xué)生通過實驗，采用描點作圖的方法做出速度-時間圖像并計算了加速度.教師進一步引發(fā)思考,給出某學(xué)生的不同想法，讓大家開始反思自己的做法和該同學(xué)做法的差異，評價不同組同學(xué)的學(xué)習(xí)結(jié)果.通過相互評價讓學(xué)生進一步反思，加深對自己學(xué)習(xí)成果的理解.課后作業(yè)讓大家嘗試別人的做法，一方面通過體驗加深自己的理解，一方面讓自己的思維可視化，評價自己的學(xué)習(xí)成果.學(xué)習(xí)評價首先在于改善、促進學(xué)生的學(xué)習(xí).案例中的評價以形成性評價為主.形成性評價是在活動過程中旨在有效地實現(xiàn)活動自身而開展的一種過程性評價，以單元或以課時為單位來實施[3].

第一步，描點作圖，第二步，紙帶剪貼理解速度-時間圖像，第三步，通過協(xié)同學(xué)習(xí)理解速度-時間圖像的真正含義.每一步都在評價學(xué)習(xí)的理解程度.

綜上所述，以“打點計時器的實驗設(shè)計”為例討論指向物理核心素養(yǎng)的建構(gòu)主義單元設(shè)計.以案例的形式展示了其中一課時的學(xué)生參與學(xué)習(xí)的“學(xué)案”和學(xué)生作業(yè).

打點計時器作為高中階段學(xué)生實驗學(xué)習(xí)的重要器材，與其有關(guān)的實驗有許多.例如“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”“用電火花計時器(或電磁打點計時器)探究勻變速直線運動”“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”“用電火花計時器(或電磁打點計時器)驗證機械能守恒定律”等等.這一系列實驗都是以打點計時器的使用為基礎(chǔ)，我們可以把這些實驗的學(xué)習(xí)歸結(jié)為“打點計時器的實驗設(shè)計”的學(xué)習(xí)單元，站在力學(xué)實驗學(xué)習(xí)的高度俯瞰，合理設(shè)置目標，分節(jié)分課時逐步去評價學(xué)習(xí)目標，一步步地達成單元設(shè)計的目標.