在“動(dòng)手做”的活動(dòng)中發(fā)展學(xué)生物理素養(yǎng)

何季軍

摘 ? 要：本文從“動(dòng)手做”的活動(dòng)中如何發(fā)展學(xué)生物理素養(yǎng)的角度，針對(duì)“教育新時(shí)空”展播的一節(jié)綜合實(shí)踐活動(dòng)——“設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路”的課堂實(shí)錄，提出了5點(diǎn)學(xué)習(xí)體會(huì)，以期對(duì)教師們?cè)诔踔形锢斫虒W(xué)中開展綜合實(shí)踐活動(dòng)有所幫助。

關(guān)鍵詞：目標(biāo);活動(dòng);問題;技術(shù);評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：1003-6148（2019）5-0005-4

1 ? ?引 ?言

2018年10月30日，江蘇省“教育新時(shí)空·名師課堂”展播了曹建軍老師的綜合實(shí)踐活動(dòng)——“設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路”的課堂教學(xué)實(shí)錄。該課的錄像，讀者可登錄“教育新時(shí)空”的微信公眾號(hào)點(diǎn)播觀看。本堂課是實(shí)施綜合實(shí)踐活動(dòng)過(guò)程中的一個(gè)階段?？v觀整節(jié)課，無(wú)論在課題生成、方案設(shè)計(jì)、實(shí)踐操作還是反思評(píng)價(jià)上，教者都作了精心設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了綜合實(shí)踐活動(dòng)“動(dòng)手做、做中學(xué)”的教學(xué)思想和策略。下面圍繞這節(jié)課，就“動(dòng)手做”的活動(dòng)中如何發(fā)展學(xué)生的物理素養(yǎng)談幾點(diǎn)學(xué)習(xí)體會(huì)。

2 ? ?觀課后的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

2.1 ? ?基于活動(dòng)性質(zhì)的目標(biāo)定位

綜合實(shí)踐活動(dòng)是蘇科版初中物理教材在一章或數(shù)章后，為學(xué)生提供的一種特別的研究性學(xué)習(xí)項(xiàng)目，具有綜合性、實(shí)踐性、開放性、自主性等特點(diǎn)。本節(jié)綜合實(shí)踐活動(dòng)——“設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路”就安排在《電路初探》這一章后面。對(duì)這部分內(nèi)容，許多教師將它處理成一節(jié)教師主導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)課，有的甚至就上成設(shè)計(jì)電路的習(xí)題課。究其原因，主要是這些教師不理解教材設(shè)置綜合實(shí)踐活動(dòng)的意圖，未能準(zhǔn)確把握綜合實(shí)踐活動(dòng)的性質(zhì)和理念。而本堂課，教者依據(jù)綜合實(shí)踐課程的特點(diǎn)，以及學(xué)生對(duì)電路的認(rèn)識(shí)和連接電路的技能基礎(chǔ)，將重心落在課題準(zhǔn)備階段。期望通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生明白生活中需要各種功能的電路，了解設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路的思想方法，為進(jìn)一步探討電路設(shè)計(jì)問題奠定基礎(chǔ)。顯然，這一策略和課堂目標(biāo)的定位是合適的。

2.2 ? ?基于能力提升的活動(dòng)進(jìn)階

學(xué)習(xí)是一個(gè)由淺及深，由低到高，由點(diǎn)至面，不斷積累，不斷發(fā)展的過(guò)程。因此，學(xué)生知識(shí)的獲得、能力的形成、素養(yǎng)的養(yǎng)成就需要循序漸進(jìn)，不能一蹴而就。同樣，在設(shè)計(jì)綜合實(shí)踐活動(dòng)時(shí)，應(yīng)立足于學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，且各活動(dòng)之間應(yīng)有一定層級(jí)，這樣“動(dòng)手做”的活動(dòng)才能有利于提升學(xué)生的動(dòng)手技能，發(fā)展學(xué)生的物理素養(yǎng)。

本節(jié)課設(shè)計(jì)了三個(gè)遞進(jìn)的活動(dòng)。首先是課題已知、方案未知，但較為容易的“設(shè)計(jì)病房呼叫電路”。其教學(xué)思路如下：

①創(chuàng)設(shè)情境。住院處有許多病床，病床上的病人隨時(shí)會(huì)有不同的需求，怎么能讓護(hù)士及時(shí)知道誰(shuí)發(fā)出的求助信號(hào)？

②小組討論。如何發(fā)出信號(hào)并讓值班室的護(hù)士知道？提出解決問題的原理方案。

③展示匯報(bào)。各組介紹解決問題的方案，展示實(shí)驗(yàn)電路，并接受其他組同學(xué)的質(zhì)疑，實(shí)現(xiàn)方案最優(yōu)化。

④實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。根據(jù)優(yōu)化后的方案，連接呼叫電路模型，驗(yàn)證模型能否滿足任務(wù)的需要。

⑤評(píng)價(jià)交流。對(duì)技術(shù)設(shè)計(jì)從成本、方便程度、可行性、創(chuàng)新性等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。

采用這樣的思路組織與實(shí)施教學(xué)，目的是幫助學(xué)生更好地了解設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路的思想方法，領(lǐng)悟到一般技術(shù)設(shè)計(jì)制作活動(dòng)的設(shè)計(jì)思路（見圖1），從而能更好地遷移到解決其他電路設(shè)計(jì)的問題中。

第二個(gè)活動(dòng)是“設(shè)計(jì)樓梯燈電路”，要求：在樓梯的上下兩端都能控制樓道中的電燈。該活動(dòng)雖然也是課題已知、方案未知，但相比第一個(gè)活動(dòng)要難很多。其主要難在如何正確接線上，因?yàn)閱蔚峨p擲開關(guān)是三個(gè)接線柱，與一進(jìn)一出兩接線柱的單刀單擲開關(guān)不同。對(duì)于這一要求更高的活動(dòng)，整體上教師采取與活動(dòng)一相同的思路，但在具體難點(diǎn)的處理上，則利用進(jìn)階的策略，先讓學(xué)生嘗試難度相對(duì)較低的任務(wù)，即利用單刀單擲開關(guān)設(shè)計(jì)符合需要的電路，以此鋪墊后引入單刀雙擲開關(guān)，較好地突破了教學(xué)難點(diǎn)。

第三個(gè)活動(dòng)請(qǐng)學(xué)生提出“有價(jià)值、可研究的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路的課題”。此活動(dòng)的課題、方案均未知，所以給學(xué)生討論的空間更大，對(duì)發(fā)散性思維的要求也更高。它需要學(xué)生先根據(jù)前面的設(shè)計(jì)示范和平時(shí)的觀察、經(jīng)驗(yàn)，去思考生活中還有哪些設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路值得研究的課題。提出課題后，還要從需求價(jià)值和可行性方面考慮，篩選出小組可選的課題。在課后的課題實(shí)施過(guò)程中，要制定好相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)組員合理分工，誰(shuí)查資料、做調(diào)查、備器材、做實(shí)驗(yàn)、拍照片、制模型，以及準(zhǔn)備匯報(bào)和答辯時(shí)，誰(shuí)主講、誰(shuí)演示等等，小組內(nèi)既有分工又有合作，可以說(shuō)對(duì)小組的每位成員都提出了更高的要求。當(dāng)然，將活動(dòng)拓展至課外，它的開放性、自主性更大，為學(xué)生提供發(fā)展個(gè)性特長(zhǎng)、施展創(chuàng)造力的機(jī)會(huì)更多，這也體現(xiàn)出綜合實(shí)踐活動(dòng)課的本質(zhì)。

可見，三個(gè)進(jìn)階活動(dòng)逐步提高學(xué)生對(duì)電路設(shè)計(jì)、電路連接、解決實(shí)際問題、團(tuán)隊(duì)合作、人際交往、遷移創(chuàng)新等能力的要求，這種逐漸建構(gòu)的策略符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

2.3 ? ?基于核心問題的深度學(xué)習(xí)

在教學(xué)中，一些教師為了讓教學(xué)順暢，課堂上很少設(shè)計(jì)深層次思考的問題，大多是一些小步距的問題，而這些小問題對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)無(wú)需思考就能解決。因此，課堂上學(xué)生的思維量往往不足，小組合作也多流于形式。

本節(jié)課，曹老師在問題設(shè)計(jì)上注重問題深度和問題進(jìn)階，以問促思、促做，引領(lǐng)學(xué)生的思維向深處、向遠(yuǎn)處擴(kuò)展。對(duì)于病房呼叫電路，由于學(xué)生已具有一定的設(shè)計(jì)串、并聯(lián)電路的能力，所以他沒有按教材中的思路從設(shè)計(jì)一張病床的呼叫電路開始，而是一上來(lái)就提出“以兩張病床為例，設(shè)計(jì)病房呼叫電路”的問題。該問題契合學(xué)生的認(rèn)知水平，但對(duì)學(xué)生有一定的挑戰(zhàn)性，能較好地激起他們的探究興趣。

在“設(shè)計(jì)樓梯燈電路”的教學(xué)中，教師依然沒有在開始時(shí)將問題分解得很細(xì)、很碎，而是設(shè)計(jì)了比較大的核心問題：“怎樣設(shè)計(jì)符合要求的樓梯燈電路”。這樣的大問題為學(xué)生自主思考、合作交流提供了可能。而在解決問題的過(guò)程中，教師巧妙地通過(guò)逐漸遞進(jìn)的子問題，來(lái)引導(dǎo)學(xué)生“思”“做”的深入。如當(dāng)學(xué)生設(shè)計(jì)出2個(gè)開關(guān)（單刀單擲開關(guān)）串聯(lián)的電路時(shí)（見圖2），設(shè)計(jì)“一個(gè)人上樓能否控制燈亮？若還有人要上樓怎么辦？”的子問題;當(dāng)學(xué)生設(shè)計(jì)出4個(gè)開關(guān)的電路時(shí)（見圖3），利用“4個(gè)開關(guān)滿足什么條件電路就能符合要求？能不能設(shè)計(jì)一個(gè)開關(guān)通過(guò)一個(gè)動(dòng)作達(dá)到同樣的效果？”等子問題進(jìn)行引導(dǎo)。當(dāng)然，設(shè)計(jì)哪些子問題來(lái)引導(dǎo)、點(diǎn)撥，需要視學(xué)生在探究合作中對(duì)問題的解決程度來(lái)決定。

像這樣圍繞基于核心內(nèi)容的主問題組織的教學(xué)，使學(xué)生能真正經(jīng)歷智力探險(xiǎn)，獲得的知識(shí)也不再是碎片式、零碎的東西，而是能織成網(wǎng)的一種整體結(jié)構(gòu)，更有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的整體把握。

2.4 ? ?基于思想方法的技術(shù)設(shè)計(jì)

科學(xué)的基本目標(biāo)主要是回答“是什么”和“為什么”的問題;而技術(shù)的基本目標(biāo)主要是回答“做什么”和“怎么做”的問題。在初中物理課程中開展技術(shù)設(shè)計(jì)活動(dòng)，主要是通過(guò)學(xué)習(xí)技術(shù)設(shè)計(jì)，提高學(xué)生作為公民所應(yīng)有的基本技術(shù)素養(yǎng)，但并不是著眼于培養(yǎng)工程師、技術(shù)師。

在本課中，兩個(gè)設(shè)計(jì)活動(dòng)都沒有讓學(xué)生先畫出基本的原理電路，再把原理電路連接成實(shí)物電路驗(yàn)證后，來(lái)算做完成該課題的任務(wù)。而是繼續(xù)利用師生、生生間的評(píng)價(jià)，讓學(xué)生明白課題還有許多技術(shù)工作要做。例如，在呼叫電路中，若用閘刀開關(guān)會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間接通造成值班室噪聲過(guò)大，用按鍵開關(guān)會(huì)更好;用數(shù)碼顯示電路器代替燈泡，能使信息更直觀;用LED燈代替白熾燈更節(jié)能等。這樣的討論，讓學(xué)生在潛移默化中認(rèn)識(shí)到社會(huì)需求才是促進(jìn)技術(shù)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。

在“設(shè)計(jì)樓梯燈電路”時(shí)，從2個(gè)開關(guān)設(shè)計(jì)的串聯(lián)電路（見圖2），到設(shè)計(jì)出4個(gè)開關(guān)的電路，學(xué)生發(fā)現(xiàn)樓上、樓下的2個(gè)開關(guān)中必須保持一通一斷（見圖3），才能達(dá)到任務(wù)需求。顯然這個(gè)電路仍有缺陷，控制比較麻煩，也就是說(shuō)從技術(shù)設(shè)計(jì)的角度考慮，它不能很好地實(shí)現(xiàn)有效控制。繼續(xù)分析電路，能否樓上、樓下只用1個(gè)開關(guān)，也能實(shí)現(xiàn)2個(gè)開關(guān)的功能？這時(shí)一種特殊的開關(guān)就應(yīng)運(yùn)而生了。學(xué)生經(jīng)歷上述的技術(shù)設(shè)計(jì)過(guò)程，感悟到原來(lái)單刀雙擲開關(guān)就是在某種需求下，分析原有器件的缺點(diǎn)而產(chǎn)生的。這里的教學(xué)處理與以往直接告知單刀雙擲開關(guān)的教學(xué)不同，直接呈現(xiàn)是知識(shí)接受的過(guò)程，而本課的設(shè)計(jì)體現(xiàn)的是學(xué)生經(jīng)歷探究過(guò)程的一種技術(shù)教育。學(xué)生在技術(shù)教育的過(guò)程中，獲得的技術(shù)設(shè)計(jì)思想、技術(shù)創(chuàng)新體驗(yàn)更多，同時(shí)也增強(qiáng)學(xué)生對(duì)技術(shù)的興趣、意識(shí)，培養(yǎng)良好的技術(shù)習(xí)慣和基本的技術(shù)動(dòng)手能力。

2.5 ? ?基于思維外顯的多維評(píng)價(jià)

以“動(dòng)手做”為基礎(chǔ)的教學(xué)，“動(dòng)手做”不是教學(xué)的目的，它必須與“做中學(xué)”緊密聯(lián)系在一起，即教學(xué)不能只局限在動(dòng)手上，還應(yīng)關(guān)注動(dòng)手實(shí)驗(yàn)與思維的結(jié)合。那么，怎樣讓學(xué)生在“動(dòng)手做”的過(guò)程中做有所得？有所獲？筆者認(rèn)為，除了設(shè)計(jì)好有深度的問題外，還應(yīng)利用好評(píng)價(jià)來(lái)促進(jìn)學(xué)生的思維。尤其是創(chuàng)造讓學(xué)生出聲的機(jī)會(huì)，以便充分暴露他們的思維障礙，引發(fā)思維沖突。

在設(shè)計(jì)病房呼叫電路的活動(dòng)中，學(xué)生由最初設(shè)計(jì)的并聯(lián)電路到最后完成的電路優(yōu)化，整個(gè)過(guò)程中，教師都是鼓勵(lì)學(xué)生去分析、講解（見圖4）。上臺(tái)的學(xué)生也敢于質(zhì)疑，勇于表達(dá)自己的觀點(diǎn)：電路好，好在哪兒？電路不好，不好在什么地方？怎么改進(jìn)？從學(xué)生的視角來(lái)講解問題，更容易讓學(xué)生理解、接受。

在引入單刀雙擲開關(guān)的教學(xué)中，學(xué)生對(duì)自己設(shè)計(jì)的4個(gè)開關(guān)的電路進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)開關(guān)的通斷電情況滿足一定條件時(shí)，才能符合設(shè)計(jì)要求（見圖5）。那么，怎樣優(yōu)化這個(gè)電路，使得控制更為方便呢？教師把問題拋出后，讓學(xué)生觀察電路有什么特點(diǎn)，特別是開關(guān)的連接方面。學(xué)生觀察、思考、交流后，發(fā)現(xiàn)樓上或樓下的兩個(gè)開關(guān)的動(dòng)觸點(diǎn)和刀片是可以合二為一的，利用一個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)和刀片也能實(shí)現(xiàn)一個(gè)動(dòng)作兩個(gè)功能。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生嘗試合并電路一邊開關(guān)的動(dòng)觸點(diǎn)和刀片，發(fā)現(xiàn)能夠滿足要求（見圖6）。接著用同樣的方式合并另一邊的兩個(gè)開關(guān)的動(dòng)觸點(diǎn)和刀片，至此，單刀雙擲開關(guān)就順理成章地出現(xiàn)了，也巧妙地化解了怎樣接線這一難點(diǎn)?？v觀整個(gè)過(guò)程，教師都是通過(guò)多維互動(dòng)評(píng)價(jià)，把動(dòng)口、動(dòng)手、動(dòng)腦緊密結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)用思維來(lái)指導(dǎo)“動(dòng)手做”，進(jìn)而達(dá)到“做中學(xué)”的目的。

3 ? ?結(jié) ?語(yǔ)

總之，開展綜合實(shí)踐活動(dòng)是發(fā)揮學(xué)生個(gè)性特長(zhǎng)、豐富學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、發(fā)展學(xué)生綜合素養(yǎng)的重要途徑。希望教師們予以重視，也希望有更多的教師能加入到研究的行列中來(lái)，開發(fā)、設(shè)計(jì)出更多有價(jià)值的綜合實(shí)踐活動(dòng)資源。

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