(江蘇省南京市中華中學(xué)上新河初級中學(xué)，江蘇 南京 210019)

1 引言

綜合實(shí)踐活動是從學(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)問題,轉(zhuǎn)化為活動主題,通過探究、制作、體驗(yàn)等方式,培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的學(xué)科實(shí)踐性活動。產(chǎn)品制作是一種典型的物理綜合實(shí)踐活動形式，這類活動以物理知識與方法的綜合應(yīng)用為基礎(chǔ),以滿足現(xiàn)實(shí)需求為出發(fā)點(diǎn),是從物理學(xué)習(xí)邁向物理實(shí)踐的有效途徑。在活動中，學(xué)生經(jīng)歷明確目的、熟悉原理、選材制作、交流評價、反思創(chuàng)新等過程,實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意的物化。綜合實(shí)踐活動強(qiáng)調(diào)“問題解決學(xué)習(xí)”，具有情境性和綜合性較強(qiáng)的特征。

2 制作類綜合實(shí)踐活動的環(huán)節(jié)

在活動教學(xué)實(shí)施過程中,由于教師的認(rèn)識偏差、條件的限制,容易出現(xiàn)下列問題:(1) 教師準(zhǔn)備好所有器材,學(xué)生只需要根據(jù)步驟按順序組裝,失去了深化物理觀念、培養(yǎng)科學(xué)思維的教育良機(jī)；(2) 把活動的準(zhǔn)備、選材、制作、交流和評價甚至是反饋練習(xí)放到一節(jié)課中完成,學(xué)生缺少充分的體驗(yàn)；(3) 只重視制作的過程,忽視展示、匯報、交流、評估的過程,難以啟發(fā)學(xué)生的思維、滲透科學(xué)態(tài)度和責(zé)任的教育。

針對以上問題、基于核心素養(yǎng)的要求，筆者以“照相機(jī)、投影儀制作”活動為例，說明制作類綜合實(shí)踐活動的環(huán)節(jié)。

2.1 明確原理,樹立正確的物理觀念

在學(xué)生學(xué)習(xí)“凸透鏡成像規(guī)律”之后,引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考以下現(xiàn)象：用手機(jī)拍照時，手機(jī)屏幕顯示的照片都不是倒立的；不管物體在什么位置,屏幕上顯示的照片都是清晰的。顯然，這與課堂學(xué)習(xí)到的凸透鏡成像規(guī)律不完全一致,從而使學(xué)生產(chǎn)生了疑惑和探究的興趣。

在平時的學(xué)科教學(xué)中，往往研究的是單一的學(xué)科問題,此類問題通?；乇芰藢?shí)際問題的復(fù)雜性,容易使學(xué)習(xí)陷入僵化的境地。而物理綜合實(shí)踐活動則是回到真實(shí)生活中去,面對相對復(fù)雜的原始問題，促使學(xué)生自主探究，形成物理觀念,更加有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。針對手機(jī)成像的問題，筆者指導(dǎo)學(xué)生開展了活動,設(shè)計了環(huán)環(huán)相扣的問題串，幫助學(xué)生解決真實(shí)問題，在任務(wù)布置的環(huán)節(jié)，筆者提出了以下問題:

(1) 照相機(jī)、投影儀的原理分別是什么?

學(xué)生回答：它們分別為物距在2倍焦距以外、1倍和2倍焦距之間所對應(yīng)的凸透鏡成像。

(2) 當(dāng)物距變化時,像距也會隨之變化,如何實(shí)現(xiàn)讓鏡頭和“膠片”的距離能自由變化?

學(xué)生回答：移動膠片的位置；紙盒長短不方便改變,做成伸縮鏡頭更方便。

(3) 你打算選擇什么器材作為投影儀、幻燈機(jī)的光源?

學(xué)生回答：利用手機(jī)屏幕。

(4) 人類在發(fā)明照相機(jī)、投影儀時經(jīng)歷了怎樣的過程?

學(xué)生回答：我去過照相機(jī)博物館,最早相機(jī)的成像的確是倒立的，但是不知道為什么。而從現(xiàn)在的相機(jī)取景口，看到的像都是正立的。

結(jié)合以上的討論，筆者設(shè)計了表1所示的5個項目,要求學(xué)生自主選擇并完成至少1個項目。源于生活的問題,更加容易引起學(xué)生的興趣和探究欲望，學(xué)生在探究和制作的過程中真實(shí)地感受到了物理知識是有用的。物理學(xué)習(xí)不僅是做題目,應(yīng)和生活密切聯(lián)系,解決身邊的問題。

表1

2.2 建構(gòu)模型,完善器材選擇與制作

制作類的綜合實(shí)踐活動體現(xiàn)了物理學(xué)習(xí)的本質(zhì)特征,要以構(gòu)建模型作為活動設(shè)計的核心。在活動實(shí)施中要根據(jù)設(shè)計需求,分析模型的要素,將任務(wù)進(jìn)行分解，圍繞核心問題,解析模型的要件。在該環(huán)節(jié)中學(xué)生在教師的引領(lǐng)下,圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù),全身心地積極參與、體驗(yàn)成功、獲得發(fā)展。

以制作照相機(jī)的項目為例,設(shè)計需求是制作一個照相機(jī),使遠(yuǎn)處的景物和近處的景物都能在照相機(jī)的“膠片”上成像。物理模型是：當(dāng)物距大于2倍焦距時,會在1倍和2倍焦距之間成倒立縮小的實(shí)像。所以在選擇器材的時候需要考慮:(1) 選擇焦距合適的凸透鏡；(2) 選擇長度合適的紙筒和紙盒作為鏡頭筒和暗箱；(3) 選擇合適的半透明膜作為“膠片”。整個活動圍繞著物理模型組織實(shí)施,從中學(xué)生會深刻理解凸透鏡成像的規(guī)律,明了其成倒立縮小的實(shí)像的特點(diǎn)：物近像遠(yuǎn)、像變大,使學(xué)生形成物理觀念，發(fā)展科學(xué)思維能力。

筆者提供了以下器材:(1) 直徑為10cm、焦距為20cm的凸透鏡；(2) 直徑為5cm、焦距為10cm的凸透鏡。(3) 用于制作伸縮鏡頭的內(nèi)徑分別為10cm和5cm的紙筒。其他的器材需要學(xué)生自備，他們通過嘗試發(fā)現(xiàn)：(1) 選用焦距為10cm的凸透鏡較好,因?yàn)榻咕嘣蕉?，暗箱體積就越?。?2) 制作投影儀和幻燈機(jī)時最好選擇直徑較大、焦距較大的透鏡。

在指導(dǎo)學(xué)生選擇器材和操作的過程中,發(fā)現(xiàn)教師和學(xué)生在器材選擇和操作思路上有差異。如圖1所示,教師的思路往往習(xí)慣于從模型出發(fā),根據(jù)物理模型選擇器材，完成實(shí)驗(yàn)操作；學(xué)生往往喜歡先體驗(yàn)和嘗試,在多次嘗試后選擇合適的器材并進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作。例如在確定照相機(jī)鏡頭到“膠片”的距離L的時候，教師習(xí)慣從物理模型出發(fā),想到L應(yīng)該在1倍焦距和2倍焦距之間。但是，學(xué)生往往習(xí)慣于在凸透鏡后面放一張白紙,先找到像的位置,從而確定距離L的長短。通過這種方式學(xué)生也能找到清晰的像,但對實(shí)驗(yàn)的模型不是很清楚，所以不能準(zhǔn)確找到伸縮鏡頭L的變化范圍。在此過程中,教師要擔(dān)負(fù)起引領(lǐng)的任務(wù)，如圖2所示，讓學(xué)生有充分的嘗試和體驗(yàn),在具備一定經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上構(gòu)建物理模型,再圍繞模型選擇器材、完善操作。在培養(yǎng)動手能力的同時,充分發(fā)揮綜合實(shí)踐活動在培育建模、推理等科學(xué)思維中的育人價值。

圖1

圖2

2.3 實(shí)施激勵性評價,滲透科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的教育

在綜合實(shí)踐活動實(shí)施中存在一種不良現(xiàn)象，就是購買現(xiàn)成的材料,根據(jù)說明書、制作步驟進(jìn)行搭建。學(xué)生弄不清物理模型,不經(jīng)歷自主選材的環(huán)節(jié),做出來的產(chǎn)品都一樣,找不到改進(jìn)的空間。這樣的綜合實(shí)踐活動變成了手工制作，其思維含量相對較低。

綜合實(shí)踐活動要為學(xué)生提供反思和改進(jìn)的空間，在教學(xué)中要通過不斷質(zhì)疑創(chuàng)新,達(dá)成科學(xué)思維能力的培養(yǎng)目標(biāo)，通過激勵性評價滲透科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的教育，具體過程如下：

(1) 小組展示:各小組展示設(shè)計、制作的產(chǎn)品,演示相關(guān)的功能。

(2) 學(xué)生互評:從產(chǎn)品設(shè)計的新穎性、工藝水平、使用效果等方面對各組的表現(xiàn)作出評價,評價內(nèi)容和分值可以由師生協(xié)商確定。

(3) 改進(jìn)完善:根據(jù)交流和評價的反饋信息,對已有產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn),進(jìn)一步完善小組制作的產(chǎn)品。

評價和改進(jìn)的目的在于引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步對整個綜合實(shí)踐活動的過程進(jìn)行回顧和總結(jié)，促進(jìn)學(xué)生對產(chǎn)品的用途、物理模型、材料的選擇、制作的方法等進(jìn)行反思,明確改進(jìn)的方向。在實(shí)施過程中,學(xué)生出現(xiàn)的典型問題有:

(1) 固定照相機(jī)鏡頭的紙筒過長,像距無法調(diào)整到合適的大?。?/p>

(2) 照相機(jī)“膠片”材料透明度太高或太低,所成的像不清晰；

(3) 照相機(jī)鏡頭完全被固定,在景物遠(yuǎn)近變化后,所成的像不清晰；

(4) 投影儀或幻燈機(jī)的暗箱出現(xiàn)漏光現(xiàn)象,或者沒有涂黑,對成像質(zhì)量造成影響；

(5) 幻燈機(jī)光源的亮度不夠,選用膠片的透明度不高。

通過評價、交流和改進(jìn),學(xué)生制作的照相機(jī)、投影儀的效果得到大幅度提升(圖3)。接著安排學(xué)生介紹照相機(jī)、投影儀的發(fā)展歷史,介紹數(shù)碼相機(jī)、智能手機(jī)的鏡頭特點(diǎn)以及屏幕上的像是正立的原理。最后教師總結(jié)：在現(xiàn)實(shí)中，科學(xué)家、發(fā)明家就是在不斷地實(shí)踐、反思和改進(jìn)的過程中推進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。

圖3

在評價過程中，要以促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展為目標(biāo)，要善于發(fā)現(xiàn)學(xué)生在綜合實(shí)踐活動中的亮點(diǎn),利用激勵性評價,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的志趣。在本次活動中,有一位平時學(xué)業(yè)成績一般的同學(xué)表現(xiàn)出了極大的熱情,同時選做了照相機(jī)和投影儀,成像效果非常理想，制作非常精致。當(dāng)其他同學(xué)看到他的展示也贊嘆連連，使該生的學(xué)習(xí)積極性大為提高。

評價的功能在于讓學(xué)生在制作過程中及時得到反饋,并改進(jìn)提高。評價不僅要關(guān)注學(xué)生對物理原理、模型的理解,更要注重滲透科學(xué)態(tài)度和責(zé)任的教育,注重活動過程中隱性特質(zhì)的培養(yǎng),如合作素養(yǎng)、信息素養(yǎng)、觀察能力等。

3 結(jié)語

從教師的角度來看,學(xué)生制作的照相機(jī)、投影儀可能還有一些可以提升或者創(chuàng)新的地方,但從這些充滿創(chuàng)意的設(shè)計、充滿溫度的作品中,深切地感受到了學(xué)生正在邁向核心素養(yǎng)的提升之路。開發(fā)和實(shí)施制作類綜合實(shí)踐活動有助于拓展學(xué)生的思維,有助于學(xué)生在動手活動中發(fā)現(xiàn)問題、提升技能,有助于促進(jìn)其交流和評估、反思能力的提升,有助于核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。