董麗君 袁海泉

(蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 江蘇 蘇州 215006)

物理是一門基于觀察和實(shí)驗(yàn)的自然學(xué)科，2019年國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于新時(shí)代推進(jìn)普通高中育人方式改革的指導(dǎo)意見(jiàn)》中提出，要積極探索基于情境、問(wèn)題導(dǎo)向的互動(dòng)式、啟發(fā)式、探究式、體驗(yàn)式等課堂教學(xué)，注重加強(qiáng)課題研究、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、研究性學(xué)習(xí)等綜合性教學(xué).在人教版(2004年)高中物理教材中，就設(shè)置了大量的實(shí)踐類活動(dòng)，活動(dòng)來(lái)源于真實(shí)情境，可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐意識(shí)和物理核心素養(yǎng).2019年出版的人教版高中物理新教材繼承了原本教材上的實(shí)踐類活動(dòng)，并在此基礎(chǔ)上做出了改進(jìn)，實(shí)踐類活動(dòng)更加緊跟科技發(fā)展，創(chuàng)設(shè)的物理情境生動(dòng)形象，啟迪學(xué)生物理思維的有趣的物理問(wèn)題更貼近學(xué)生生活，下面以必修第一冊(cè)為例對(duì)人教版(2019年)教材上的實(shí)踐類活動(dòng)設(shè)置特征進(jìn)行分析.

1 人教版高中物理新教材必修第一冊(cè)實(shí)踐類活動(dòng)設(shè)置

依據(jù)普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)編寫的人教版(2019年)高中物理新教材注重對(duì)學(xué)生價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力的培養(yǎng)，設(shè)置了眾多與實(shí)踐情境相關(guān)聯(lián)的活動(dòng)，即實(shí)踐類活動(dòng).新教材中設(shè)置的實(shí)踐類活動(dòng)融入到了教學(xué)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)，從可用于課堂教學(xué)的實(shí)踐類活動(dòng)(問(wèn)題、做一做、實(shí)驗(yàn))，到可用于課外拓展的實(shí)踐類活動(dòng)(習(xí)題、STSE、科學(xué)漫步、拓展學(xué)習(xí)、課題研究)，使得物理課程學(xué)習(xí)更加注重學(xué)生探究的過(guò)程，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)參與，關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、自主性的提高，使學(xué)生更有效地理解概念、規(guī)律，有助于提高學(xué)生的核心素養(yǎng)和適應(yīng)創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的需要.

在課堂教學(xué)引入部分，每一節(jié)教材都創(chuàng)設(shè)了一個(gè)情境“問(wèn)題”，以引發(fā)學(xué)生對(duì)所要學(xué)習(xí)內(nèi)容的主動(dòng)思考，培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)和提出問(wèn)題的能力.這些情境中有的是需要學(xué)生動(dòng)手操作的實(shí)踐活動(dòng)情境，引導(dǎo)學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中做.在課堂教學(xué)過(guò)程中還安排了一部分“實(shí)驗(yàn)”欄目和“做一做”欄目，“實(shí)驗(yàn)”欄目是學(xué)生自己動(dòng)腦、動(dòng)手操作的實(shí)踐活動(dòng)；“做一做”欄目是小型的動(dòng)手操作類活動(dòng)，目的是引發(fā)思考、體驗(yàn)和感悟.人教版(2019年)必修第一冊(cè)教材上可用于課堂教學(xué)的實(shí)踐類活動(dòng)具體分布如表1所示.

表1 可用于課堂教學(xué)的實(shí)踐類活動(dòng)[1]

在課后鞏固環(huán)節(jié)，從常規(guī)的每節(jié)課后的練習(xí)與應(yīng)用、章末的復(fù)習(xí)與提高，到可以開闊視野，引發(fā)學(xué)生自己主動(dòng)學(xué)習(xí)的“拓展學(xué)習(xí)”“STSE”“科學(xué)漫步”“課題研究”等欄目，教材上都安排了一些實(shí)踐類活動(dòng)，具體分布情況如表2所示.

表2 可用于課后鞏固的實(shí)踐類活動(dòng)[1]

必修第一冊(cè)教材的課后習(xí)題和章末習(xí)題中一共分布著9道實(shí)踐類活動(dòng)性質(zhì)的習(xí)題，其中有設(shè)計(jì)類的、體驗(yàn)類的，還有探究類的，這些習(xí)題注重知識(shí)有意義地整體性運(yùn)用與創(chuàng)造，學(xué)生在活動(dòng)中獲得切身體驗(yàn)、提高分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力、發(fā)展高階思維，從而提高核心素養(yǎng).

在教材最后，安排了課題研究環(huán)節(jié)，給出了一個(gè)研究樣例和一個(gè)參考選題.必修第一冊(cè)教材的課題研究樣例是“球形物體空氣阻力大小與速率關(guān)系的研究”，參考選題是“橡皮筋彈力與伸長(zhǎng)量關(guān)系的研究”[1].課題研究環(huán)節(jié)鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己對(duì)周圍事物的觀察和質(zhì)疑，發(fā)現(xiàn)和提出值得自己研究的問(wèn)題，對(duì)一個(gè)研究課題經(jīng)歷自主構(gòu)思、深入分析、完整研究和系統(tǒng)表達(dá)的過(guò)程，研究?jī)?nèi)容不受教科書的約束，研究時(shí)間不受學(xué)時(shí)的限制，與課堂上的學(xué)習(xí)活動(dòng)實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，進(jìn)一步提高學(xué)生的科研素養(yǎng)和創(chuàng)造能力.

2 人教版高中物理新教材必修第一冊(cè)實(shí)踐類活動(dòng)特征分析

實(shí)踐類活動(dòng)具有真實(shí)的情境，解決的是實(shí)際問(wèn)題，同時(shí)具有一定的操作性、開放性和靈活性，可以充分培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐意識(shí)和實(shí)踐能力，在做中學(xué)，在學(xué)中做，讓學(xué)生的思維外顯，具有豐富的教學(xué)價(jià)值.

2.1 實(shí)踐類活動(dòng)的情境真實(shí)性與應(yīng)用性特征

新教材中的實(shí)踐類活動(dòng)情境基本上來(lái)自于對(duì)自然界的觀察、生活應(yīng)用的需要和社會(huì)發(fā)展的需求[2]，這些真實(shí)的情境首先可以喚起學(xué)生的親近感和濃厚的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)習(xí)主動(dòng)發(fā)生.

例如“問(wèn)題”欄目中的“比較紙和紙團(tuán)下落的快慢”“用彈簧測(cè)力計(jì)探究滑動(dòng)摩擦力與壓力之間的關(guān)系”“站在體重計(jì)上向下蹲，觀察示數(shù)的變化情況”等，這些都是取材容易，與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系十分密切，趣味性很強(qiáng)的實(shí)踐活動(dòng).例如課后鞏固環(huán)節(jié)中的查找“全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的應(yīng)用”“交通工具與社會(huì)發(fā)展”“發(fā)明一個(gè)自動(dòng)沖水裝置”等，把這些和學(xué)生生活聯(lián)系密切的問(wèn)題、社會(huì)熱點(diǎn)中的物理問(wèn)題、現(xiàn)代科技成果等真實(shí)情境中的問(wèn)題引入物理課堂，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓課堂學(xué)習(xí)主動(dòng)發(fā)生，并在潛移默化中培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐意識(shí)和社會(huì)責(zé)任意識(shí).

實(shí)踐類活動(dòng)取材于真實(shí)情境，這也讓活動(dòng)具有了實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值.例如“制作人的反應(yīng)時(shí)間尺”“發(fā)明一個(gè)自動(dòng)沖水裝置”“設(shè)計(jì)一個(gè)水平加速度測(cè)量?jī)x”等，這些來(lái)自于生活的設(shè)計(jì)類活動(dòng)項(xiàng)目，有明確具體的設(shè)計(jì)意圖和實(shí)際應(yīng)用的意義，有助于培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題解決的意識(shí)，讓學(xué)生體會(huì)到物理知識(shí)的實(shí)用價(jià)值.

廣泛而真實(shí)的情境讓學(xué)生的思維不再局限于文本，同時(shí)引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生熱愛(ài)生活、參與社會(huì)、走進(jìn)物理.使物理學(xué)習(xí)與生活實(shí)踐相互滲透，有助于學(xué)生實(shí)踐意識(shí)和實(shí)踐能力的養(yǎng)成.

2.2 實(shí)踐類活動(dòng)聯(lián)系科技發(fā)展的特征

新教材充實(shí)了許多題材新穎的與現(xiàn)代科技聯(lián)系密切的物理知識(shí)，其目的在于培養(yǎng)學(xué)生的物理應(yīng)用能力與挑戰(zhàn)競(jìng)爭(zhēng)意識(shí).例如向?qū)W生介紹的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，特別介紹了我國(guó)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，并鼓勵(lì)學(xué)生再去查找導(dǎo)航系統(tǒng)在有關(guān)方面的具體應(yīng)用.這一類實(shí)踐類活動(dòng)可以增加學(xué)生對(duì)現(xiàn)代科技的了解和對(duì)物理學(xué)科的興趣.學(xué)生通過(guò)完成這些實(shí)踐類活動(dòng)，可以了解物理學(xué)中的基本概念和理論、實(shí)驗(yàn)方法和手段，是如何廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代科技的各個(gè)領(lǐng)域，并極大地豐富了人類對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)，推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和革命，促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展和人類文明的進(jìn)步.

新教材上實(shí)踐類活動(dòng)中的測(cè)量手段從傳統(tǒng)的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，到傳感器和計(jì)算機(jī)，到用便捷的智能手機(jī)測(cè)量加速度，再到太空中的用動(dòng)力學(xué)方法測(cè)量質(zhì)量，活動(dòng)的設(shè)計(jì)隨著科技發(fā)展不斷進(jìn)步，可以喚起學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)也有助于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)、軟件等工具解決問(wèn)題的能力，提高實(shí)踐能力，培養(yǎng)緊跟時(shí)代發(fā)展步伐的、社會(huì)需要的現(xiàn)代化人才.

2.3 實(shí)踐類活動(dòng)體現(xiàn)高階思維培養(yǎng)的特征

與人教版(2004年)的必修1教材相比，新教材(2019年)上的實(shí)踐類活動(dòng)數(shù)目更多，例如學(xué)生實(shí)驗(yàn)從6個(gè)增加到了8個(gè)，并且加強(qiáng)了對(duì)《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》中要求的學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練.同時(shí)也新增了一部分設(shè)計(jì)類的活動(dòng)，例如“制作人的反應(yīng)時(shí)間尺”“發(fā)明一個(gè)自動(dòng)沖水裝置”“設(shè)計(jì)一個(gè)水平加速度測(cè)量?jī)x” 以及“設(shè)計(jì)太空中測(cè)質(zhì)量的方法”等.分析發(fā)現(xiàn)，在此類實(shí)踐類活動(dòng)中，教材對(duì)活動(dòng)的設(shè)計(jì)可以由圖1[3]概括.

圖1 活動(dòng)設(shè)計(jì)

例如在“牛頓第二定律”的“科學(xué)漫步”欄目里，教材首先提出在完全失重的太空里，無(wú)法使用天平，應(yīng)該如何測(cè)量質(zhì)量？以這個(gè)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題為學(xué)習(xí)背景，教材介紹了航天員在天宮一號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室中是如何使用動(dòng)力學(xué)方法測(cè)量了航天員的質(zhì)量.通過(guò)對(duì)這個(gè)真實(shí)案例的分析，教材提供了動(dòng)力學(xué)這個(gè)技術(shù)腳手架，并鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)自或合作再設(shè)計(jì)出在太空中測(cè)量質(zhì)量的方法.

學(xué)生在這些實(shí)踐活動(dòng)中可以大膽創(chuàng)新、仔細(xì)求證、嚴(yán)謹(jǐn)思考、發(fā)明創(chuàng)造，通過(guò)這些主動(dòng)的活動(dòng)獲得經(jīng)驗(yàn)的轉(zhuǎn)化與改造，并獲取較為完整而具體的知識(shí)，從而可以形成專門的技能并促進(jìn)各項(xiàng)能力的發(fā)展，并養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度.根據(jù)如圖2所示的布魯姆的教育目標(biāo)分類學(xué)，此時(shí)實(shí)踐類活動(dòng)的目標(biāo)指向是應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造等高階思維，學(xué)生達(dá)到對(duì)物理概念和規(guī)律的本質(zhì)性理解，達(dá)成深度學(xué)習(xí).

圖2 布魯姆教育目標(biāo)

實(shí)踐類活動(dòng)特別關(guān)注知識(shí)和技能有意義的整體性應(yīng)用與創(chuàng)造，學(xué)生在活動(dòng)中經(jīng)歷調(diào)研、實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)分析、創(chuàng)造性的見(jiàn)解和設(shè)計(jì)、問(wèn)題解決和決策等過(guò)程，獲得切身體驗(yàn)，提高實(shí)踐意識(shí)和實(shí)踐能力，發(fā)展高階思維.青年學(xué)生通過(guò)實(shí)踐類活動(dòng)，可以在大量深度參與的選擇和嘗試中得到各種體驗(yàn)，發(fā)展對(duì)物理知識(shí)的綜合運(yùn)用和創(chuàng)新能力.在不斷地體驗(yàn)中學(xué)生逐漸明確自己真正的需要，不斷地形成和深化自己的思想，逐漸形成主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并獨(dú)立或合作解決問(wèn)題的態(tài)度和能力，養(yǎng)成自信獨(dú)立、合作分享等良好的個(gè)性品質(zhì)[4]，發(fā)展出高階思維.

2.4 實(shí)踐類活動(dòng)滲透核心素養(yǎng)的特征

新教材的實(shí)踐類活動(dòng)全面滲透著物理核心素養(yǎng).

物理觀念的形成需要大量實(shí)踐案例的積累，物理觀念的應(yīng)用需要結(jié)合實(shí)踐情境.從課堂教學(xué)到課后鞏固，新教材的各個(gè)環(huán)節(jié)中都分布著一定量的實(shí)踐類活動(dòng)，強(qiáng)化了物理知識(shí)與實(shí)踐情境的關(guān)聯(lián)，提高了把物理知識(shí)與實(shí)踐情境進(jìn)行聯(lián)系的自覺(jué)性，可以增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐意識(shí)，從而達(dá)到“會(huì)用物理觀念解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題[4]”的教學(xué)目標(biāo).

科學(xué)思維中物理模型的建立基于實(shí)踐中經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的抽象概括，實(shí)踐活動(dòng)中問(wèn)題的處理分析往往就是物理模型的綜合應(yīng)用.學(xué)生在實(shí)踐類活動(dòng)中可以經(jīng)歷與科學(xué)家相似的建構(gòu)物理模型的過(guò)程，在“紙與紙團(tuán)下落快慢”現(xiàn)象的比較中，體驗(yàn)自由落體運(yùn)動(dòng)模型的建構(gòu)過(guò)程.在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)中，運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)模型去解決問(wèn)題.而質(zhì)疑與發(fā)現(xiàn)往往來(lái)自于理性和實(shí)踐的沖突，要再基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對(duì)不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑和批判.學(xué)生在對(duì)“交通工具的速度是不是越快越好？”等問(wèn)題的思考和交流中，可以養(yǎng)成批判性思維.

科學(xué)探究是基于對(duì)實(shí)踐情境的觀察和實(shí)驗(yàn)先提出物理問(wèn)題，理論和實(shí)踐相結(jié)合，再形成猜想和假設(shè)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)等課題研究過(guò)程，最后得出結(jié)論.學(xué)生在對(duì)“球形物體空氣阻力大小與速率關(guān)系”“橡皮筋彈力與伸長(zhǎng)量關(guān)系”等課題的研究中，完整、深入、自主地參與了研究過(guò)程，經(jīng)歷了提出問(wèn)題、獲取證據(jù)、描述解釋、交流評(píng)估等過(guò)程，增強(qiáng)了科學(xué)探究能力.

科學(xué)結(jié)論最終要接受實(shí)踐的檢驗(yàn)，科學(xué)本質(zhì)可以在實(shí)踐類活動(dòng)中體現(xiàn)，學(xué)生通過(guò)主動(dòng)參與、自主操作，親歷研究過(guò)程，可以更加深刻地理解物理科學(xué)本質(zhì).來(lái)自生活、社會(huì)等真實(shí)情境下的實(shí)踐類活動(dòng)可以增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，而科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感最終又體現(xiàn)在具體實(shí)踐情境中的態(tài)度.

2.5 實(shí)踐類活動(dòng)編排的系統(tǒng)性特征

教材內(nèi)容在編排上非常重視知識(shí)結(jié)構(gòu)的完備與合理，強(qiáng)調(diào)物理學(xué)本身的邏輯，循序漸進(jìn)地呈現(xiàn)知識(shí)點(diǎn).相應(yīng)的，在實(shí)踐類活動(dòng)的編排上，一節(jié)課的實(shí)踐類活動(dòng)、一個(gè)單元的實(shí)踐類活動(dòng)再到必修第一冊(cè)整本教材的實(shí)踐類活動(dòng)，都呈現(xiàn)出一定的系統(tǒng)性特征.例如表3是必修第一冊(cè)第三章“相互作用——力”中安排的實(shí)踐類活動(dòng).

從表3中可以發(fā)現(xiàn)，在一節(jié)課中，實(shí)踐類活動(dòng)的目標(biāo)指向逐漸從觀察、體驗(yàn)過(guò)渡到探究、設(shè)計(jì)、創(chuàng)造等較高層次；在一個(gè)單元中，實(shí)踐類活動(dòng)的情境越來(lái)越復(fù)雜，其中涉及到的知識(shí)與技能要求逐漸提高，由淺入深、循序漸進(jìn).上升式的思維演進(jìn)過(guò)程符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，可以逐步培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，實(shí)踐類活動(dòng)的安排具有系統(tǒng)性特征.

表3 “相互作用——力”章節(jié)中的實(shí)踐類活動(dòng)[1]

3 實(shí)踐類活動(dòng)的實(shí)施建議

新教材上的實(shí)踐類活動(dòng)貫穿于整個(gè)物理教學(xué)過(guò)程.對(duì)于課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中的實(shí)踐類活動(dòng)，例如“問(wèn)題”欄目、“做一做”欄目和學(xué)生實(shí)驗(yàn)等，應(yīng)盡可能地完成，以豐富課堂教學(xué)過(guò)程.

我們?cè)诨顒?dòng)過(guò)程中、學(xué)生實(shí)驗(yàn)中、課后鞏固環(huán)節(jié)提出一些實(shí)施建議.在活動(dòng)過(guò)程中，師生可以增加互動(dòng)，教師也可以積極鼓勵(lì)學(xué)生之間進(jìn)行交流、討論與合作.在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，由于受自身知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)的局限，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中總會(huì)有不夠完善甚至有不成功的地方，教師要及時(shí)地予以點(diǎn)撥、指導(dǎo)，貫通思維，以免挫傷學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性.課后鞏固環(huán)節(jié)的有些活動(dòng)中會(huì)用到傳感器、計(jì)算機(jī)等設(shè)備來(lái)自動(dòng)記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，有條件的學(xué)校也可以完成.而對(duì)于課后實(shí)踐類的習(xí)題和課題研究，教師可以進(jìn)行一定的組織和指導(dǎo)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用科學(xué)方法去設(shè)計(jì)研究課題，去觀察、思考和解釋現(xiàn)象.同時(shí)教師也可以不規(guī)定這些實(shí)踐類活動(dòng)解決的具體方法和步驟，就可以充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性.課后鞏固的實(shí)踐類活動(dòng)的收獲可能多可能少，重點(diǎn)在于學(xué)生參與和實(shí)踐過(guò)程的體驗(yàn)，學(xué)生參與教師就可以給予適當(dāng)?shù)墓膭?lì).課后的實(shí)踐類活動(dòng)可以以作業(yè)的方式來(lái)實(shí)施，要有寬松且嚴(yán)格的作業(yè)落實(shí)環(huán)境，可以借助相應(yīng)的活動(dòng)手冊(cè)來(lái)完成.

4 總結(jié)

人教版(2019年)高中物理教材必修第一冊(cè)突出了一種基于核心素養(yǎng)的新教育理念，突出了實(shí)踐類活動(dòng)在物理教學(xué)中的重要作用，擴(kuò)展了2004年版教材上實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容與范圍，完成了物理實(shí)踐活動(dòng)由傳統(tǒng)的課內(nèi)既定內(nèi)容實(shí)驗(yàn)向開放性、探究性、創(chuàng)新性的“大實(shí)踐活動(dòng)環(huán)境”的轉(zhuǎn)變[6]，旨在合理滲透物理思想方法，全面培養(yǎng)學(xué)生的高階思維與核心素養(yǎng).