莊益君 季衛(wèi)新

(1. 江陰初級(jí)中學(xué)，江蘇 江陰 214431；2. 南京市雨花臺(tái)區(qū)教師發(fā)展中心，江蘇 南京 210012)

1 關(guān)聯(lián)：初中物理關(guān)鍵能力與綜合實(shí)踐活動(dòng)關(guān)系分析

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》(2011年版)的課程基本理念：提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)；從生活走向物理，從物理走向社會(huì)；提倡教學(xué)方式多樣化，注重科學(xué)探究等，隱含了初中生物理學(xué)習(xí)應(yīng)達(dá)成的必備品質(zhì)和關(guān)鍵能力.《江蘇省義務(wù)教育學(xué)科核心素養(yǎng)與關(guān)鍵能力框架(試行) 》的物理學(xué)科能力表現(xiàn)框架由三個(gè)能力維度構(gòu)成：學(xué)習(xí)理解、應(yīng)用實(shí)踐、遷移創(chuàng)新.可見關(guān)鍵能力的提升成為了初中物理教學(xué)的共識(shí).其中：

概括理解指學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的能力，包括“觀察與建?！?、“概括與推理”和“辨析與梳理”等能力.

實(shí)踐應(yīng)用指在應(yīng)用物理知識(shí)解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的能力，包括“分析與解釋”、“思想與方法”和“反思與評(píng)價(jià)”等能力.

求實(shí)創(chuàng)新指學(xué)生在學(xué)習(xí)與問(wèn)題解決中要有證據(jù)意識(shí)，能夠合理地進(jìn)行知識(shí)遷移以期有新的思考和發(fā)現(xiàn)，具有質(zhì)疑和實(shí)證、知識(shí)遷移的能力，包括“求實(shí)與質(zhì)疑”和“遷移與創(chuàng)新”等能力.

蘇科版初中物理教材安排了“綜合實(shí)踐活動(dòng)”的教學(xué)內(nèi)容，是一種全新的課程形態(tài)，它既不是單純的學(xué)科課外活動(dòng)，也不是純粹的實(shí)驗(yàn)課程，它是直接以“整合”和“實(shí)踐”為其基本特征的一個(gè)典范，是從學(xué)生的真實(shí)生活和發(fā)展需要出發(fā)，從生活情境中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，轉(zhuǎn)化為活動(dòng)主題，通過(guò)探究、制作、體驗(yàn)等方式，培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的實(shí)踐性課程.

物理綜合實(shí)踐活動(dòng)注重引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活實(shí)際,運(yùn)用知識(shí)自主發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題,走進(jìn)自然、社會(huì)和生活,豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式,全面發(fā)展綜合素質(zhì).通過(guò)對(duì)物理綜合實(shí)踐活動(dòng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，可以提升初中物理核心素養(yǎng)中的概括理解、實(shí)踐應(yīng)用、求實(shí)創(chuàng)新的關(guān)鍵能力.

2 例談：關(guān)鍵能力視域下初中物理綜合實(shí)踐活動(dòng)的設(shè)計(jì)

物理綜合實(shí)踐活動(dòng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)尊重單元設(shè)計(jì)理念，按照日本學(xué)者佐藤提出的 “主題—探究—表達(dá)”方法進(jìn)行設(shè)計(jì).其具體設(shè)計(jì)步驟如圖1所示.采用該方式來(lái)設(shè)計(jì)單元教學(xué)就可以讓學(xué)生梳理單元內(nèi)容確定主題，搜集各類信息設(shè)計(jì)方案，合作探究參與實(shí)踐，評(píng)價(jià)質(zhì)疑作品，求實(shí)創(chuàng)新.

圖1 單元設(shè)計(jì)流程圖

下面以“測(cè)量工具的制作與使用”案例教學(xué)設(shè)計(jì)為例，談?wù)勱P(guān)鍵能力視域下綜合實(shí)踐活動(dòng)的實(shí)施方法： (1) 單元設(shè)計(jì)，制定方案；(2) 合作探究，作品呈現(xiàn)；(3) 課堂展講，質(zhì)疑創(chuàng)新.這樣的綜合實(shí)踐活動(dòng)旨在培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，提升初中物理核心素養(yǎng)中的概括理解、實(shí)踐應(yīng)用、求實(shí)創(chuàng)新的關(guān)鍵能力

2.1 單元設(shè)計(jì)，培養(yǎng)概括理解能力

初二力學(xué)可分為知識(shí)技能和實(shí)驗(yàn)探究?jī)蓚€(gè)部分；力學(xué)部分的綜合實(shí)踐活動(dòng)設(shè)計(jì)可以找出兩大板塊的聯(lián)結(jié)點(diǎn)，再確定主題.我們采取學(xué)生自擬課題上報(bào)的方法,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性.收集了每組學(xué)生的課題后，發(fā)現(xiàn)好幾個(gè)組都提到了測(cè)量工具的自制、使用、改進(jìn)，于是尊重學(xué)生的原生態(tài)想法，提出“儀器嘉年華”這樣一個(gè)時(shí)尚的活動(dòng)主題.該主題將貌似獨(dú)立的儀器(如天平、量筒、水平儀、彈簧測(cè)力計(jì)、密度計(jì))進(jìn)行整合，把儀器自制的過(guò)程與測(cè)量原理的學(xué)習(xí)方法相結(jié)合,形成一個(gè)相對(duì)完整的系統(tǒng).自制儀器的過(guò)程不僅要對(duì)被測(cè)物理量進(jìn)行深入理解,還必須要了解其測(cè)量原理、制作方法、使用注意事項(xiàng).通過(guò)基本測(cè)量?jī)x器制作與測(cè)量實(shí)踐的整合，達(dá)到加深理解物理概念的內(nèi)涵與外延，比較知識(shí)間的差異和聯(lián)系，形成新的知識(shí)結(jié)構(gòu)，提升學(xué)生理解能力.

以“密度計(jì)制作”為例，圍繞實(shí)驗(yàn)器材制作,我們提出了以下問(wèn)題： (1) 如何使細(xì)管豎直漂浮于水中； (2) 如何在密度計(jì)上標(biāo)出刻度； (3) 如何檢驗(yàn)刻度的誤差； (4) 如何用自制的密度計(jì)測(cè)量可樂(lè)、食油、醬油等液體的密度； (5) 如何使測(cè)量的結(jié)果更精確.其中問(wèn)題(1)的解決，需要學(xué)生對(duì)密度計(jì)的原理進(jìn)行深入理解；問(wèn)題(2)、(3)、(4)的解決，必須在合作探究過(guò)程中完成,培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力；問(wèn)題(5)的解決，有賴于對(duì)實(shí)踐活動(dòng)過(guò)程與結(jié)果的反思,在評(píng)價(jià)質(zhì)疑作品的問(wèn)題中，求實(shí)創(chuàng)新，形成思考、批判、創(chuàng)新能力.

具體而言,密度計(jì)是根據(jù)漂浮原理制作的，浮力的大小等于重力大小，所以選擇比被測(cè)液體密度小的物體才能實(shí)現(xiàn)漂浮.從簡(jiǎn)單的概念理解上看，漂浮原理能解釋密度計(jì)的制作原理，然而通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)操作后，發(fā)現(xiàn)密度計(jì)是會(huì)浮在水面，但易倒靠杯沿上.所以密度計(jì)的制作原理應(yīng)完善為豎直漂浮在被測(cè)液體.這種原理理解與操作實(shí)踐的沖突，引發(fā)學(xué)生進(jìn)一步思考.

在實(shí)踐中有3組學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的密度計(jì)選材如下：

圖2 甲組：木棒、石蠟、螺釘 圖3 乙組：鉛筆、鐵絲 圖4 丙組：吸管、鐵絲

2.2 合作探究,培養(yǎng)實(shí)踐應(yīng)用能力

實(shí)踐應(yīng)用指在應(yīng)用物理知識(shí)解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的能力.在問(wèn)題情境中構(gòu)建出物理模型，能應(yīng)用物理知識(shí)對(duì)物理現(xiàn)象和實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行合理解釋；科學(xué)選擇如控制變量、轉(zhuǎn)換等思想方法解決問(wèn)題；靈活應(yīng)用數(shù)理思維方法,能應(yīng)用圖像、方程等數(shù)學(xué)方法解決問(wèn)題.在密度計(jì)制作與測(cè)量的綜合實(shí)踐活動(dòng)中，合作探究是課題重要的實(shí)施過(guò)程.本操作環(huán)節(jié)是學(xué)生課外合作完成的，從主題的確立，作品的制作，作品的功能測(cè)試，都是學(xué)生在不斷論證、處理數(shù)據(jù)信息、合作探究完成的.在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)作品的開始，就已改變教師過(guò)度控制的格局， 給足學(xué)生的空間，不受教材中思路的束縛，不受實(shí)驗(yàn)器材的限制，期望學(xué)生的設(shè)計(jì)有所創(chuàng)新.

在密度計(jì)刻度標(biāo)定的探究過(guò)程中，小組要完成以下問(wèn)題的突破：如何在密度計(jì)上標(biāo)出刻度？如何檢驗(yàn)刻度的誤差？對(duì)初中生而言，與以往用已有標(biāo)度的儀器進(jìn)行測(cè)量相比，是一種逆向思維，難度較大.

圖5 液體密度與密度計(jì)浸入深度關(guān)系圖

甲組同學(xué)：借鑒彈簧測(cè)力計(jì)的制作方法.想通過(guò)多種已知密度的液體，用圖2所示的密度計(jì)分別測(cè)標(biāo)出各密度的刻度，制成簡(jiǎn)易密度計(jì)，但事與愿違，在用食用油測(cè)試時(shí)，密度計(jì)觸底.于是，小組同學(xué)開始尋找問(wèn)題，研究對(duì)策.從原理入手，F(xiàn)浮=G物可以減少自重實(shí)現(xiàn)再次漂浮.通過(guò)公式ρ液gSh=G物可知，增加浮力，可以將裝油的容器換成形同量筒狀的容器，增加浸入的深度.隨之，他們有更深入的發(fā)現(xiàn)，對(duì)于確定的密度計(jì)，ρ液h的乘積是個(gè)定值，于是他們借助多個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)，畫出圖5，進(jìn)行分析：

(1)ρ液和h成反比；

(2) 只需測(cè)出此密度計(jì)在水中的深度，就可根據(jù)ρ液h液=ρH水,標(biāo)出其他位置的密度值.

圖6 液體密度與密度計(jì)浸入深度關(guān)系圖

同組同學(xué)將圖像進(jìn)行重新找點(diǎn)，繪制成圖像6，又發(fā)現(xiàn)：

(1) 浸入的深度越深，密度越小，于是就得出密度計(jì)的刻度“上小下大”.

(2) 橫坐標(biāo)增加相同的深度，縱坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的密度減小的越少，即“上疏下密”.

甲組同學(xué)通過(guò)實(shí)踐操作，合作探究，小組分析，在數(shù)理分析的基礎(chǔ)上,使密度計(jì)原理和測(cè)量過(guò)程中的問(wèn)題層層深入，實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)理解和實(shí)踐應(yīng)用的新境界.

乙組同學(xué)：根據(jù)阿基米德原理有ρ水gSH=ρ液gSh，因此h=ρ水H/ρ液，思維層次已經(jīng)得到提升，利用被測(cè)液體與水的密度之比=浸入水中和被測(cè)液體的深度之比，來(lái)標(biāo)定各刻度線.乙組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有明顯偏差.小組成員再認(rèn)真閱讀教材后，發(fā)現(xiàn)選擇削成此形狀的鉛筆違背了實(shí)驗(yàn)原理，因?yàn)椴皇侵w，V=Sh，不成立，這種標(biāo)定刻度的方法不正確.

2.3 評(píng)價(jià)質(zhì)疑，培養(yǎng)求實(shí)創(chuàng)新能力

求實(shí)創(chuàng)新指學(xué)生在學(xué)習(xí)與問(wèn)題解決中要有證據(jù)意識(shí)，能夠合理地進(jìn)行知識(shí)遷移以期有新的思考和發(fā)現(xiàn)，具有質(zhì)疑和實(shí)證、知識(shí)遷移的能力，包括“求實(shí) 與質(zhì)疑”和“遷移與創(chuàng)新”等能力.具體而言，要能有依據(jù)地得出結(jié)論，對(duì)現(xiàn)有的結(jié)論有求證意識(shí)，敢于發(fā)表自己的見解.

綜合實(shí)踐活動(dòng)成果展示最精彩的部分就是課堂展演，這也是最能發(fā)展學(xué)生表達(dá)能力、批判質(zhì)疑、遷移創(chuàng)新能力的機(jī)會(huì).為了提高課堂展演的可操作性.本階段分兩個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行，第一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行作品評(píng)價(jià)，第二環(huán)節(jié)進(jìn)行作品展講.由于每個(gè)主題至少都有兩個(gè)或以上組制作，同主題的兩組可以進(jìn)行PK，如果第一環(huán)節(jié)作品PK后，被淘汰的組可以在第二環(huán)節(jié)作品展講過(guò)程中，對(duì)對(duì)方展講部分進(jìn)行質(zhì)疑，同樣可以獲得積分，評(píng)價(jià)表設(shè)計(jì)為表1所示.

如“密度計(jì)制作和使用”主題的3組同學(xué)，在展講環(huán)節(jié)有如下表現(xiàn)，某組因作品制作時(shí)選擇的原理有問(wèn)題，所以作品評(píng)選環(huán)節(jié)得分不高，于是就從質(zhì)疑、評(píng)價(jià)、提出優(yōu)化建議的角度獲得積分.

有的同學(xué)從選材方面提出觀點(diǎn)：用木棒做密度計(jì)的主材易浸水后膨脹，鉛絲纏繞后改變自重較麻煩，且改變了柱形的外表要求，不合適.于是提出用柱形塑料管，內(nèi)部用石蠟封裝一些小鐵釘.

表1 項(xiàng)目評(píng)價(jià)表

有的學(xué)生對(duì)配重要求提出觀點(diǎn)，為了兼顧量程和分度值，要根據(jù)ρ水gSH=G物,和h液1-h液2=G物SG(1/ρ液1-1/ρ液2)，進(jìn)行計(jì)算，確保能測(cè)量常見液體的密度.

這樣的綜合實(shí)踐活動(dòng)評(píng)價(jià)注重形成性評(píng)價(jià)和綜合性評(píng)價(jià)的結(jié)合，關(guān)注了評(píng)價(jià)主體的多元性,盡可能挖掘?qū)W生的進(jìn)步空間，培養(yǎng)學(xué)生善于提出問(wèn)題，巧妙建模；合作學(xué)習(xí)，自主探究；善于表達(dá)，批判質(zhì)疑的創(chuàng)新精神，都涵育著核心素養(yǎng)的關(guān)鍵能力的培養(yǎng).

3 總結(jié)：初中物理綜合實(shí)踐能夠提升關(guān)鍵能力

綜合實(shí)踐活動(dòng)對(duì)關(guān)鍵能力的提升有著不可估量的作用.雖然短時(shí)間內(nèi)，部分教師對(duì)綜合實(shí)踐活動(dòng)的重視程度不夠，實(shí)驗(yàn)器材還不足.但從培養(yǎng)學(xué)生全面發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)角度，綜合實(shí)踐活動(dòng)這個(gè)利器，必定能培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的關(guān)鍵能力.