蔣文遠

(江蘇省無錫市東林中學,江蘇 無錫 214001)

教學中如何實現(xiàn)以學為中心,讓學習真實發(fā)生,促進學生核心素養(yǎng)的提升?“基于理解的逆向設計”提供了可行的方案。本文以“電功率”教學為例,探索運用逆向設計優(yōu)化初中物理教學的路徑。

1 學習目標的精確敘寫

“目標是靈魂,它既是課程邏輯的起點,也是課程邏輯的終點?！盵1]目標設計的合理與否會直接影響學習的效果。在常態(tài)化的教學中,有的老教師往往憑借經(jīng)驗進行教學,而新教師則容易機械地解讀教材,目標設置不清晰,難以開展評價?；谧C據(jù)制定精確可測的目標,讓學與教有的放矢,這是優(yōu)化課堂教學的第一步。

1.1 基于課程標準,解讀課程目標

《義務教育物理課程標準(2011年版)》提出了課程內容要求,為教學提供了依據(jù),對電功率的要求如表1。[2]對課程內容的解讀,是教學設計的起點,課程標準對電功率的要求是“理解”,而課程標準在附錄中將理解細化為“解釋、理解、計算”,對電功率的理解這個學習行為應在“結合實例”的過程中進行,而不是紙上談兵。課程標準要求“知道”用電器的額定功率和實際功率,“知道”屬于了解水平層次,“了解、知道、描述、說出、列舉、舉例、說明”是同一水平層次的表述,課程標準還給出了具體的例子:“調查常見用電器的銘牌,比較它們的電功率?！?/p>

表1

對于一節(jié)課的設計,要兼顧單元目標,將課時目標錨定在單元大目標中。結合電磁能的相關內容要求,不難發(fā)現(xiàn)對用電器銘牌的調查不能僅僅關注電功率,而是要學會認識銘牌。不僅能運用電功率的相關知識進行計算,還要能從能量轉化的角度認識用電器和電源,形成節(jié)能的意識。

1.2 基于教材,解析課時目標

教材是專家對課程標準的文本化呈現(xiàn),為教師和學生提供了具體而優(yōu)質的學習資源和建議。教師要在深度研讀的基礎上使用教材。教材提供了優(yōu)化的學習問題和活動載體,蘇科版初中物理教材中“電功率”一節(jié)的編排如表2。

表2

對教材的研讀要結合課程標準的要求進行,在“電功率”部分需解決電功率定義和簡單計算問題;在“用電器的額定功率”部分需了解額定功率定義和不同用電器的額定功率,重在聯(lián)系生活;學生實驗關注實際電功率的測量,在解決問題的過程中理解額定功率和實際功率。教材是學與教的重要資源,教師要在深度研讀的基礎上創(chuàng)造性地使用,避免機械解讀或根本不用的情況發(fā)生。

1.3 基于學情,敘寫目標

目標設計的最后一步是結合學情進行目標敘寫,確定明確的、可觀察、能測量、易評價的具體目標,“電功率”一節(jié)的目標敘寫如下。

目標1：通過“測定用電器在一段時間內消耗的電能”活動,發(fā)現(xiàn)不同用電器消耗電能的快慢不同,通過與力學中已學過的功率進行類比,建構電功率的概念,會進行簡單的計算。

目標2：通過對用電器銘牌的分析,認識用電器的銘牌,調查、比較不同用電器的額定功率。

目標3：通過測量小燈泡的電功率,知道實際電功率與額定電功率的聯(lián)系和區(qū)別,增強安全用電的意識。

目標4：比較LED燈與白熾燈的發(fā)光效率,從能量的角度認識用電器的電功率和轉化效率。

2 學習評價的精準錨定

精準的目標為學生的學習指明了方向,而學習目標是否達成、達到什么程度,則需要通過評價來體現(xiàn)。精準教學倡導將評價前置進行“逆向設計”,避免“沒有引導性的智力目標或沒有清晰的優(yōu)先次序來架構學習體驗?！盵3]逆向設計是以目標為導向,以具體的結果作為目標,然后根據(jù)這些結果進行評價設計。評價的設計要錨定目標,要具體、可測量,表3是“電功率”一節(jié)的評價設計。

表3

對于操作性項目,可以按照操作步驟和項目要點進行評價設計,有利于教師進行判斷并進行有針對性的指導。例如,針對目標3“測量小燈泡的電功率”,可設計如表4所示的評價方案。

表4

評價是對預期學習行為的判斷,是對學生是否達成目標的審視,教學評價一定發(fā)生在學習活動之中。學生在活動中的具體表現(xiàn)是教師判斷的依據(jù),是教師進行決策的前提,是教學活動的重要反饋,也是學生自我評價的依據(jù)。通過評價,學生能認識到自己的學習目標達成情況和存在的問題,為進一步學習提供反饋。

3 學習任務的精準設計

有了精準的目標和明確的評價標準,如何讓學生達成目標呢?這就需要教師進行精準的設計,關鍵是設計合理的學習任務,讓學生的思維得到發(fā)展,讓學習真實發(fā)生。

任務1：復習回顧,提出問題,在類比中建立電功率的概念。

教師播放學生用電能表測量在30 s內浴霸、微波爐消耗電能的視頻。

生:在同樣的30 s內,微波爐消耗的電能更多,意味著通過它的電流做功更快。

師:在力學中用功率表示做功的快慢。你能給表示電流做功快慢的物理量起個名字嗎?

生:電功率。

師:你能根據(jù)電功的公式推導出電功率的公式嗎?

師:誰能說說電功率的單位?

生:由功率和電功的知識可以知道,電功率的單位是瓦特,當加在用電器兩端的電壓為1 V、通過用電器的電流為1 A時,該用電器的電功率為1 W。

教師帶領學生解答教材中的例題1。

設計目的：根據(jù)已有的知識和經(jīng)驗,在真實的任務中發(fā)現(xiàn)新問題,運用類比、推理方法建構電功率的概念,解決簡單問題。

任務2：收集用電器銘牌,聯(lián)系生活,在對比中了解用電器的額定功率。

電功率對于初學者來說是抽象的,但卻與生活聯(lián)系密切。教師要充分利用這一點,讓學生走進生活,去調查、收集身邊用電器的銘牌信息,從生活走向物理。學生在這個環(huán)節(jié)中非常投入,能深刻感受到電功率與自己生活的聯(lián)系。

問題1：通過對比收集的銘牌信息,你們有什么發(fā)現(xiàn)?

問題2：為什么銘牌上標出的功率稱為額定功率?

問題3：用電器實際工作時的功率一定等于額定功率嗎?為什么?

問題4：人們常說空調“吃電量大”是指什么?你能用物理術語表述嗎?

設計目的：教師通過問題鏈的設置,促進學生的學習不斷深入。學生在對比自己收集的信息中,對用電器的電功率有了新的認識,這樣的學習與自己的生活高度相關。

任務3：進行測量,激發(fā)思考,在實驗中加深對電功率的理解。

電功率是“理解”層次的知識,理解有“能解釋、能闡明、能應用、能洞察、能神入、能自知”六個側面。[3]通過測量小燈泡的功率,學生不僅能應用知識,還能用知識解釋燈亮暗的原因,促進學生從能量轉化的角度認識電功率。

3.1 布置任務,明確實驗目的

測量額定電壓為2.5 V小燈泡的功率,即測量小燈泡的額定功率和實際功率。

3.2 分解任務,設計實驗方案

師:實驗原理是什么?需要測量哪些物理量?選用哪些實驗器材?如何改變小燈泡兩端的電壓?你能畫出測量小燈泡電功率的電路圖嗎?

學生根據(jù)問題,逐一進行設計,在小組討論后確定測量方案。

3.3 實施方案,經(jīng)歷實驗過程

學生根據(jù)設計的電路圖連接電路,調節(jié)滑動變阻器,使其接入電路中的阻值最大。閉合開關,移動滑動變阻器的滑片,分別使電壓表的示數(shù)小于、等于和略大于小燈泡的額定電壓,觀察小燈泡的亮度,讀出電壓表、電流表的示數(shù)并填入表中。

3.4 分析數(shù)據(jù),解釋實驗現(xiàn)象

問題1：通過實驗,測得小燈泡的額定功率是多少?

問題2：小燈泡在什么時候實際功率小于額定功率?

問題3：如何解釋同一型號小燈泡的實際功率越大就越亮?

設計目的：測量小燈泡的電功率是一個真實的任務,學生需要用到之前習得的電學技能,在合作中進行設計與實驗。分析數(shù)據(jù)是重要的能力,要用好學生自己得到的第一手數(shù)據(jù),提升學生分析數(shù)據(jù)、解讀數(shù)據(jù)的能力。實驗為學生深入理解電功率提供了新體驗,促進學生實現(xiàn)精準學習。

任務4：質疑求證,結合實例,在論證中培育科學思維。

將生活現(xiàn)象轉化為可重復的物理實驗現(xiàn)象,是建構物理模型的過程,模型建構是科學思維的要素之一,[4]教師要善于創(chuàng)設這樣的轉化過程。

(1) 情境呈現(xiàn):有同學發(fā)現(xiàn)LED燈外包裝上不僅標有節(jié)能高達87%的字樣,而且還標有5 W的LED燈與9 W的節(jié)能燈、40 W的白熾燈亮度相當(圖1)。

圖1

(2) 提出質疑:這樣的標識可信嗎?

(3) 問題表征:5 W的LED燈亮度是否與40 W的白熾燈相當?LED燈是否比白熾燈節(jié)能87%?

(4) 分析問題:要解決上述問題就要測量電功率并比較燈的亮度。

(5) 器材選擇:選用功率測試儀(圖2)測量燈的實際電功率。因為僅憑肉眼很難分辨亮度,決定用光照計(圖3)測量燈的亮度。

圖2

圖3

(6) 探究過程:準備6 W LED燈、8 W節(jié)能燈、40 W白熾燈和60 W白熾燈各一只。用一個紙盒做成燈罩,用光照計在燈罩的上方測量亮度(圖4)。取下燈罩在距離燈0.2 cm和1.2 m處分別測量燈的亮度,得到的數(shù)據(jù)如表5。

圖4

表5 不同位置處各燈的亮度(單位:Lux)

(7) 數(shù)據(jù)分析:通過實驗探究發(fā)現(xiàn),在正常發(fā)光時,6 W LED燈與60 W白熾燈亮度相當,6 W LED燈比8 W節(jié)能燈和40 W白熾燈要亮。同時還發(fā)現(xiàn),在剛接通電源時節(jié)能燈的亮度逐漸增加,最終達到穩(wěn)定的狀態(tài)(表5中的“25”是達到穩(wěn)定狀態(tài)時的測量值),而且由于其結構特點,在燈罩處不同方向亮度差異較大,從而判斷LED燈外包裝上關于亮度的描述基本可信。那么節(jié)能情況可信嗎?

測量表明,在正常工作時6 W LED燈與60 W白熾燈的亮度相當,即相同時間兩種燈輸出的光能是相等的。因此,在亮度相當?shù)那闆r下,1 s內6 W LED燈比60 W白熾燈節(jié)省54 J的能量,節(jié)省的能量是白熾燈消耗能量的90%,可以認為LED燈節(jié)能高達87%可信。

設計目的：學生在真實問題的驅動下去質疑、探究并作出判斷,深刻理解用電器電功率,上述任務是教材中例題2的拓展。

4 結語

通過逆向設計,教師進行精準的目標設計、錨定目標的評價設計和基于活動的任務設計,讓教學目標更明確,讓學習有路徑、可評價。可以提升教學的精準度,讓學習有效發(fā)生。