基于“任務(wù)驅(qū)動”培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的教學(xué)設(shè)計

王璐　顏國英　徐曉梅

[摘? ?要]以“密度”一課的教學(xué)設(shè)計與實施為例，分析“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)策略。具體教學(xué)中，應(yīng)注意讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究，可將“密度”一課拆分為六個教學(xué)環(huán)節(jié)。在教學(xué)設(shè)計及課堂活動中注意引導(dǎo)學(xué)生完成各部分知識的自主建構(gòu)，為培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)、提升學(xué)生的科學(xué)探究能力做好準備。

[關(guān)鍵詞]任務(wù);密度;科學(xué)探究;能力

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）20-0036-03

一、引言

為了進一步落實 “立德樹人”的根本任務(wù)，適應(yīng)教育改革趨勢，2017年我國新一輪的教育改革提出培養(yǎng)學(xué)生“核心素養(yǎng)”的要求，并實踐于各個學(xué)科中。物理學(xué)科核心素養(yǎng)包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責任”四個方面[1]，其中“科學(xué)探究”是義務(wù)教育中發(fā)展能力的重要組成部分，是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑，是學(xué)生獲得必備品格和關(guān)鍵能力的重要途徑。而“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法是基于建構(gòu)主義理論的教學(xué)法，符合探究式教學(xué)模式，適用于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和獨立分析問題、解決問題的能力[2]，能夠有效幫助學(xué)生提升科學(xué)探究能力。本文將以人教版初中物理“密度”教學(xué)為例，運用“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)模式：“呈現(xiàn)任務(wù)—明確任務(wù)—完成任務(wù)—評價任務(wù)”[3]，結(jié)合科學(xué)探究的“提出問題—猜想與假設(shè)—制訂計劃與設(shè)計實驗—分析與論證—交流與合作”，將“密度”一課拆分成6個教學(xué)環(huán)節(jié)，通過任務(wù)驅(qū)動幫助學(xué)生建構(gòu)密度概念，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

二、教學(xué)思路

“密度”是初中物理抽象度較高的概念。課標要求學(xué)生“通過實驗，理解密度，并會測量固體和液體的密度”[4]?！袄斫狻睂儆谡n標中要求掌握的最高程度，本課的比值定義法、密度的概念對學(xué)生來說有些困難，所以密度概念的理解既是本節(jié)課的重點又是難點。為了突出重點，解決難點，本節(jié)課依據(jù)“任務(wù)驅(qū)動”理論來開展對密度知識的探究，從而達到“理解密度”的課標要求。通過任務(wù)驅(qū)動，將密度概念的獲得過程清晰地展現(xiàn)出來，使學(xué)生的抽象思維、邏輯思維得到發(fā)展，同時幫助學(xué)生掌握“科學(xué)探究”這種學(xué)習方法，使其擁有獲取新知識的手段和能力。

本節(jié)課將“密度”拆分成6個教學(xué)環(huán)節(jié)。情景是任務(wù)的來源，“從情景到問題”為學(xué)生呈現(xiàn)任務(wù)，得到所研究的問題;“從問題到猜想”明確任務(wù)，為任務(wù)制訂計劃，指明研究方向;“進行實驗，收集證據(jù)”調(diào)動學(xué)生收集、分析數(shù)據(jù)的能力，在已有知識的基礎(chǔ)上建構(gòu)新知識，增進、強化探究能力，完成任務(wù);“交流得出結(jié)論、獲得新知”多元全面地評價任務(wù)完成情況;深刻理解密度，深化任務(wù)結(jié)果;“聯(lián)系生活，解決問題”將所學(xué)內(nèi)容拓展遷移。按照“情景—問題—猜想—證據(jù)—交流—結(jié)論—理解”的順序建構(gòu)密度的概念，教學(xué)思路如圖1所示。

三、教學(xué)過程

1.從情景到問題

情景：向?qū)W生展示三幅圖片。相同體積的兩球放入水中，木球浮在水面、鐵球沉在水底（圖2）;相同質(zhì)量的棉花和鐵塊置于天平左右兩盤（圖3）;小白人分別拿體積小的木箱與背著體積大的木箱（圖4）。

問題：

（1）相同體積的木球和鐵球哪個重？

（2）相同質(zhì)量的鐵塊和棉花，哪個體積大？

（3）小白人背同樣的木箱，體積越大質(zhì)量越大嗎？

讓學(xué)生共同歸納、總結(jié)得出規(guī)律（如表1），并繼續(xù)向?qū)W生提出問題：

（1）同一物體的質(zhì)量與體積是否存在某種關(guān)系？

（2）體積不同的兩個不同物體能比較質(zhì)量嗎？如何比較？

【設(shè)計內(nèi)涵】

（1）通過生活中的情景，發(fā)現(xiàn)問題，總結(jié)規(guī)律，幫助學(xué)生建立問題意識，感受生活與物理的緊密聯(lián)系，同時滲透學(xué)生觀察、歸納、概括等能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。從生活中常見的事物入手展開教學(xué)，呈現(xiàn)任務(wù)，增強學(xué)生的探究意識。

（2）所得規(guī)律用表格的形式呈現(xiàn)，使學(xué)生建立起識表、讀表、作表的能力，同時啟發(fā)學(xué)生用表格的方式表述內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性。

（3）將物體放進水里比較重力與用天平比較重力進行對比，擴展學(xué)生的思維，同時讓學(xué)生對以后學(xué)習杠桿以及浮力也不會感到陌生。

2.透過問題，提出猜想

猜想：

（1）由于同種物體體積越大，質(zhì)量越大，猜測質(zhì)量和體積成正比。

（2）體積不同的兩種不同物體，比較質(zhì)量，沒有意義。如果要比較兩個物體的質(zhì)量，需將兩物體的體積變?yōu)橐恢?，方可進行比較。可利用數(shù)學(xué)工具，選取體積“相同”這一標準值，即將物體的體積都化為1 [m3]，比較單位體積的物體的質(zhì)量。

【設(shè)計內(nèi)涵】

（1）猜想是科學(xué)探究的重要一步，教師引導(dǎo)學(xué)生大膽、有理有據(jù)地猜想，明確研究的任務(wù)方向。

（2）引導(dǎo)學(xué)生將物體的體積化為1 [m3]，將數(shù)學(xué)與物理兩學(xué)科聯(lián)系起來，使學(xué)生將所學(xué)知識系統(tǒng)化，同時引申出比值定義的含義。

3. 進行實驗，收集證據(jù)

（1）提供實驗器材：一角硬幣3個、五角硬幣3個、天平、量筒、刻度尺、細線。

（2）請班級內(nèi)各小組同學(xué)根據(jù)提供的器材，設(shè)計可行的實驗，請同學(xué)們考慮：如何測量硬幣的質(zhì)量和體積？你有幾種方法？設(shè)計完后在班上與老師和同學(xué)一起交流。

（3）全班最終共同制定取材簡單、設(shè)計合理的實驗方案，各小組同時進行實驗，注意規(guī)范實驗操作，并不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。

（4）獲得數(shù)據(jù)，整理數(shù)據(jù)，表示數(shù)據(jù)（教師給出呈現(xiàn)數(shù)據(jù)的表2）并初步分析是否能證明自己的猜想。

【設(shè)計內(nèi)涵】

（1）讓學(xué)生獨立設(shè)計實驗較為困難。教師需對每小組的實驗設(shè)計給予針對性的指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計可行的實驗方案，逐漸提升學(xué)生設(shè)計實驗的能力。

（2）具體可以學(xué)生熟悉的硬幣作為實驗器材，增強學(xué)生的探究欲望。

（3）測量硬幣的體積有多種方法，可以用排水法，也可以用刻度尺測量硬幣的直徑及厚度，計算硬幣的體積。

（4）學(xué)生獲得數(shù)據(jù)后，將其分類、整理，在此基礎(chǔ)上進行分析推理，在此過程中逐漸形成科學(xué)思維，提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。

4.交流得出結(jié)論，獲得新知

交流：

小組間圍繞實驗過程、實驗中遇到的困難、得到的結(jié)論展開自評、互評、師評，與此同時，教師還可以提出以下問題讓學(xué)生思考。

（1）通過實驗?zāi)軌蜃C明我們之前的猜想嗎？

（2）同種物質(zhì)，質(zhì)量與體積的比值是同一個常數(shù)嗎？這個常數(shù)代表什么？

（3）不同物質(zhì)，質(zhì)量與體積的比值相同嗎？說明什么問題？

（4）質(zhì)量與體積的比值，受體積、質(zhì)量影響嗎？

新知：

（1）任何一個質(zhì)量分布均勻的物體，質(zhì)量與體積成正比，且比值為一常數(shù)。

（2）同種物質(zhì)，質(zhì)量與體積的比值是同一個常數(shù)，這個常數(shù)就是該物質(zhì)的密度。不同物質(zhì)，密度不同。

（3）密度是物質(zhì)的屬性，不受體積和質(zhì)量影響，只與組成物體的物質(zhì)有關(guān)。

【設(shè)計內(nèi)涵】

（1）學(xué)生小組交流時，教師要鼓勵學(xué)生自由表達觀點，自我反思、取長補短，讓學(xué)生在交流、討論中獲得新知。

（2）通過交流討論，培養(yǎng)學(xué)生分析推理、解釋論證等思維能力。

5.深刻理解密度

（1）密度表示物體單位體積的質(zhì)量，也就是表示物質(zhì)在物體中分布的疏密程度。用同樣面積的一片菊花與一朵菊花舉例說物質(zhì)的疏密程度，這樣更形象直觀地展現(xiàn)出“密度”這一疏密程度的內(nèi)涵。請學(xué)生再舉一些表示物質(zhì)的疏密程度的例子。

（2）密度數(shù)值上等于物體的質(zhì)量與體積之比，但密度與質(zhì)量、體積無關(guān)，這種表示密度的方法叫作比值定義法。通過下面的例子，幫助學(xué)生進一步理解比值定義法。

（3）閱讀密度表。通過密度表，你能利用實驗鑒別杯中的液體（圖7）是純水還是海水嗎？你是怎么做到的？

【設(shè)計內(nèi)涵】

（1）用同面積的一片菊花與一朵菊花表現(xiàn)出物質(zhì)的疏密程度，準確把握密度的內(nèi)涵，通過舉例深化學(xué)生對密度概念的理解，幫助學(xué)生建立物理觀念。

（2）閱讀“密度表”，引導(dǎo)學(xué)生提煉里面的信息，利用信息解決實際問題——鑒別杯中的液體是純水還是海水。

6.聯(lián)系生活，解決問題

通過課本上有關(guān)密度例題的分析講解，指導(dǎo)學(xué)生解決生產(chǎn)生活中的實際問題。如，判斷鉛球是實心的還是空心的;地質(zhì)專家根據(jù)礦石樣品的密度分析它的組成成分，從而判斷是否有開采的價值[6]。

【設(shè)計內(nèi)涵】

引入生活實例，進一步評價學(xué)生對本節(jié)知識的掌握情況，將物理知識擴展遷移至生活實際，提升學(xué)生解決實際問題的能力。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（征求意見稿）[M].北京：人民教育出版社，2017.

[2]? 牛利平.任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法初探[J].安徽教育學(xué)院學(xué)報，2003（6）：109-110.

[3]? 王瑋. 創(chuàng)新教學(xué)操作全手冊[M]. 南京：江蘇教育出版社， 2011.

[4]? 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

[5]? 邢紅軍.初中物理高端備課[M].北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2014.

[6]? 蘇教版初中物理教材編寫組.義務(wù)教育教科書物理八年級下冊（蘇教版）[M].南京：江蘇教育出版社，2012.

（責任編輯 易志毅）