□葛元鐘

（杭州市行知中學(xué)，浙江杭州 310014）

2014 年教育部印發(fā)《關(guān)于全面深化課程改革 落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見(jiàn)》，提出“將組織研究提出各學(xué)段學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系，明確學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力”[1]?？茖W(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受科學(xué)教育過(guò)程中逐步形成的，是科學(xué)學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)。

問(wèn)題解決能力是適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展的關(guān)鍵能力。如果我們的課堂能設(shè)計(jì)一些學(xué)生通過(guò)所學(xué)知識(shí)可以完成的任務(wù)，會(huì)明顯提高學(xué)生的探究熱情和探索興趣，有效防止假探究。

梅瑞爾教授于2002年正式提出了首要教學(xué)原理，并多年致力于課堂有效教學(xué)的研究[2]。為了提高課堂教學(xué)有效性，我們汲取首要教學(xué)理論，嘗試建立以任務(wù)為中心的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)：教師帶領(lǐng)學(xué)生使用核心知識(shí)點(diǎn)，利用一定的科學(xué)思維，解決日常情境中的實(shí)際問(wèn)題，促使學(xué)生對(duì)科學(xué)觀念的深度理解和靈活應(yīng)用。進(jìn)行基于任務(wù)的教學(xué)設(shè)計(jì)一般在學(xué)生初步掌握科學(xué)知識(shí)后效果更好。

一、“任務(wù)中心”課堂的特征和設(shè)計(jì)原則

（一）“任務(wù)中心”課堂的特征

“初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)”指出：“教師要注意從學(xué)生熟悉的和感興趣的事物出發(fā)，聯(lián)系生活實(shí)際，充分利用各種器具和材料開(kāi)展活動(dòng)；重視學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)，關(guān)注他們的思維過(guò)程和行為方式，引導(dǎo)他們‘動(dòng)手’和‘動(dòng)腦’相結(jié)合，主動(dòng)思考問(wèn)題，自己設(shè)計(jì)研究方案，思考事實(shí)證據(jù)和科學(xué)結(jié)論之間的關(guān)系”[3]。本文所指的任務(wù)應(yīng)有以下幾個(gè)特征。

任務(wù)的情境應(yīng)來(lái)源于生活，任務(wù)中所需要解決的問(wèn)題是基于生活提出的。學(xué)生通過(guò)完成任務(wù)加深科學(xué)知識(shí)在生活實(shí)際中的應(yīng)用體驗(yàn)。

任務(wù)包含核心知識(shí)。核心知識(shí)是知識(shí)的主干，是課標(biāo)上要求達(dá)到理解和應(yīng)用級(jí)別的，對(duì)今后的學(xué)習(xí)會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，是形成關(guān)鍵能力過(guò)程中必須掌握的。課堂中完成任務(wù)的前提是對(duì)核心知識(shí)深刻理解，這是順利完成任務(wù)的保障。

任務(wù)蘊(yùn)含著科學(xué)思維和科學(xué)方法?？茖W(xué)思維是物理核心素養(yǎng)的重要方面，包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素[4]。在任務(wù)中心教學(xué)設(shè)計(jì)中除了關(guān)注培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，也要注重培養(yǎng)觀察、分類、推測(cè)、測(cè)量、模型、比較、類比等科學(xué)方法。

（二）“任務(wù)中心”課堂的設(shè)計(jì)原則

課堂中所設(shè)計(jì)的任務(wù)要有吸引力。一個(gè)來(lái)自學(xué)生生活場(chǎng)景、平時(shí)沒(méi)有深入研究的任務(wù)容易引起學(xué)生注意，引發(fā)思維沖突，從而激發(fā)完成任務(wù)的強(qiáng)烈動(dòng)機(jī)。

課堂中所設(shè)計(jì)的任務(wù)要有一定難度，具有挑戰(zhàn)性。學(xué)生在掌握核心知識(shí)、理解科學(xué)方法后需要融會(huì)貫通才能去解決問(wèn)題，完成任務(wù)。任務(wù)之間要有關(guān)聯(lián)，難度逐漸增加，思維逐漸深入，具有遞進(jìn)的挑戰(zhàn)性任務(wù)能加快學(xué)生大腦中知識(shí)和方法的融合。

二、“任務(wù)中心”課堂的應(yīng)用

（一）確立基于核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)

“初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)”要求學(xué)生掌握阿基米德原理和浮沉條件，并提出活動(dòng)建議：探究物體受到的浮力大小與哪些因素有關(guān)，制作“升空氣球”。由于“浮沉子”可以用來(lái)演示液體浮力、可以說(shuō)明氣體具有可壓縮性，同時(shí)也顯示液體對(duì)壓強(qiáng)的傳遞，因此，我們嘗試增加“沉浮子的制作”進(jìn)行浮力的復(fù)習(xí)，達(dá)到比較好的效果。

在設(shè)計(jì)任務(wù)前要基于核心素養(yǎng)明確教學(xué)目標(biāo)，如表1所示。

表1 基于核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)

（二）根據(jù)目標(biāo)設(shè)計(jì)可操作的任務(wù)組

根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，精心設(shè)計(jì)一些學(xué)生能進(jìn)行實(shí)際操作、教師能及時(shí)評(píng)價(jià)指導(dǎo)、有梯度的任務(wù)。在“浮沉子的制作”教學(xué)中，可以設(shè)計(jì)以下三個(gè)任務(wù)。

任務(wù)一 用小藍(lán)瓶、礦泉水瓶制作一個(gè)簡(jiǎn)易浮沉子

（1）觀察教師的簡(jiǎn)易浮沉子演示，如圖1A所示。實(shí)驗(yàn)以魔術(shù)的方式呈現(xiàn)，旨在吸引學(xué)生的注意，并引導(dǎo)學(xué)生觀察浮沉子上下移動(dòng)和手的擠壓之間的關(guān)系。

（2）對(duì)浮沉子中的小藍(lán)瓶進(jìn)行受力分析。將小藍(lán)瓶和瓶?jī)?nèi)空氣看成一個(gè)整體，作為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，設(shè)計(jì)表格進(jìn)行記錄和研究。

圖1

如圖1B 所示，在礦泉水瓶沒(méi)有受到擠壓時(shí)，小藍(lán)瓶受到的重力和浮力是一對(duì)平衡力。

如圖1C 所示，當(dāng)?shù)V泉水瓶受到手的擠壓后，礦泉水瓶?jī)?nèi)的空氣壓強(qiáng)增加，液體對(duì)壓強(qiáng)的傳遞導(dǎo)致小藍(lán)瓶?jī)?nèi)的氣壓增加，排開(kāi)液體的體積減小，浮力減小，小藍(lán)瓶通過(guò)下沉來(lái)增加排開(kāi)液體的體積從而使浮力增加形成新的二力平衡，這個(gè)過(guò)程要持續(xù)到小藍(lán)瓶全部浸沒(méi)。

如圖1D 所示，浸沒(méi)后進(jìn)一步擠壓礦泉水瓶，排開(kāi)液體的體積減小，受到水的浮力減小，小藍(lán)瓶的下沉不能增加排開(kāi)液體的體積，浮力不變，與重力不能達(dá)到新的平衡，小藍(lán)瓶沉到礦泉水瓶的底部，獲得一個(gè)向上的支持力，再次達(dá)到平衡狀態(tài)。

浮沉子原理較為復(fù)雜，關(guān)聯(lián)到多個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，教師僅僅用講授法進(jìn)行現(xiàn)象和原理的講解，難有好的教學(xué)效果。如果用表格法學(xué)生更容易整體把握實(shí)驗(yàn)過(guò)程：每個(gè)階段一行，第一列是操作，第二、三列是操作后觀察到的現(xiàn)象，第四列是對(duì)現(xiàn)象的解釋，如表2所示。

表2 以小藍(lán)瓶和瓶?jī)?nèi)空氣為研究對(duì)象進(jìn)行分析

（3）學(xué)生動(dòng)手制作簡(jiǎn)易浮沉子。學(xué)生在浮沉子的制作和分析過(guò)程中有這樣幾個(gè)問(wèn)題：手?jǐn)D壓水瓶后，藍(lán)瓶?jī)?nèi)的氣體體積變化不明顯，導(dǎo)致學(xué)生不能準(zhǔn)確描述現(xiàn)象；對(duì)小藍(lán)瓶停留在液體內(nèi)某一位置有難度。針對(duì)問(wèn)題，引出第二個(gè)任務(wù)：浮沉子實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)。

任務(wù)二 浮沉子實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

為了激發(fā)學(xué)生思維，安排了以下幾個(gè)步驟引導(dǎo)學(xué)生對(duì)浮沉子實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。

（1）思考任務(wù)一中所制作的浮沉子有哪些不足。

（2）思考如何改進(jìn)從而克服不足。

（3）思考并歸納浮沉子的制作及操作要點(diǎn)。

任務(wù)二的重點(diǎn)是評(píng)價(jià)和改進(jìn)，針對(duì)任務(wù)一中的不完美，提出自己的改進(jìn)意見(jiàn)。

如小藍(lán)瓶?jī)?nèi)液體變化難以清晰觀察，學(xué)生通過(guò)討論建議將小藍(lán)瓶改成膠頭滴管。膠頭滴管管子細(xì)，液體變化明顯；膠頭內(nèi)部的空氣比較多，容易壓縮，膠頭滴管停留在液體內(nèi)任一位置的操作也比較方便。實(shí)踐檢驗(yàn)改成膠頭滴管后，不僅成功率提高，所用的時(shí)間也大大縮短。

針對(duì)實(shí)驗(yàn)室提供的礦泉水瓶表面有凹凸的線條影響觀察，學(xué)生通過(guò)討論建議更換礦泉水瓶。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，更換礦泉水瓶后實(shí)驗(yàn)可視性大大提高。

在浮沉子的制作及操作要點(diǎn)這個(gè)環(huán)節(jié)中，學(xué)生提出膠頭滴管要先吸入一點(diǎn)液體，讓膠頭只是露出一點(diǎn)點(diǎn)在水面上成功率會(huì)更高。任務(wù)培養(yǎng)了學(xué)生的評(píng)價(jià)高階思維能力，由于任務(wù)更接近生產(chǎn)實(shí)際情境，因此這個(gè)環(huán)節(jié)顯得更有價(jià)值和意義。

任務(wù)三 根據(jù)器材設(shè)計(jì)浮沉子

根據(jù)課堂內(nèi)提供的大試管、吸管、細(xì)鐵絲、回形針、雙面膠等器材，要求學(xué)生根據(jù)所供器材設(shè)計(jì)并制作一個(gè)浮沉子。通過(guò)這個(gè)任務(wù)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。讓人欣喜的是，在這個(gè)環(huán)節(jié)中，許多學(xué)生都能夠?qū)⒆雷由系钠鞑倪M(jìn)行組合，設(shè)計(jì)并制作出一個(gè)個(gè)能夠成功展示的浮沉子。

在課堂上根據(jù)目標(biāo)設(shè)計(jì)的三個(gè)任務(wù)雖然都是制作浮沉子，但任務(wù)之間不是簡(jiǎn)單地重復(fù)和熟練，而是經(jīng)歷了模仿、改進(jìn)、設(shè)計(jì)三個(gè)有梯度的過(guò)程，三個(gè)任務(wù)之間的關(guān)系是層層遞進(jìn)的，每個(gè)任務(wù)指向不同的核心素養(yǎng)。如表3所示，從思維維度分析，任務(wù)一著重在建立模型及現(xiàn)象的分析和推理，任務(wù)二著重在綜合分析、評(píng)價(jià)能力的培養(yǎng)，任務(wù)三則是創(chuàng)新能力培訓(xùn)和開(kāi)放性思維訓(xùn)練。

表3 三個(gè)任務(wù)中的不同維度科學(xué)核心素養(yǎng)分析

（三）給任務(wù)組創(chuàng)設(shè)生活情境

任務(wù)情境必須來(lái)源于生活，好的情境可以加深學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)在生活實(shí)際中的應(yīng)用體驗(yàn)?！膀札?zhí)枴笔且凰矣芍袊?guó)自行設(shè)計(jì)、自主集成研制的載人潛水器。2010年“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器在中國(guó)南海中最大下潛深度達(dá)到了7020米。“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器可以成為“浮沉子的制作”的導(dǎo)入情境，學(xué)了“浮沉子的制作”可以更好地理解和解釋“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器的工作原理，讓學(xué)生覺(jué)得這節(jié)課的探究學(xué)習(xí)和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)是有意義的，學(xué)到的知識(shí)、提高的能力可以創(chuàng)造更美好的未來(lái)。

科學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)不是一朝一夕能養(yǎng)成的，它是在接受科學(xué)教育過(guò)程中逐步形成的；對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的評(píng)價(jià)應(yīng)該著眼學(xué)生的個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要，進(jìn)行多角度考量?；诤诵乃仞B(yǎng)進(jìn)行的科學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，一定能在學(xué)生身上培養(yǎng)出適應(yīng)未來(lái)社會(huì)的必備品格和關(guān)鍵能力?！酲?/p>