基于銜接與進(jìn)階的物理學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)
——以“初識(shí)電路”學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)為例

申 潔

(蘇州市振華中學(xué)校,江蘇 蘇州 215006)

1 背景

筆者所在學(xué)校自2015年9月開始,進(jìn)行了“小初學(xué)段課程銜接實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目研究”．小初學(xué)段課程銜接是指整合小學(xué)六年級(jí)學(xué)習(xí)內(nèi)容,設(shè)計(jì)以體驗(yàn)性為主要特征的初中先導(dǎo)性課程學(xué)習(xí)內(nèi)容,如在七年級(jí)將初中物理課程相關(guān)內(nèi)容設(shè)計(jì)成“科學(xué)”課程進(jìn)行學(xué)習(xí)先導(dǎo),注重課程學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì),體現(xiàn)“銜接·進(jìn)階·融通”的學(xué)習(xí)活動(dòng)特征,以幫助學(xué)生在學(xué)科課程學(xué)習(xí)上實(shí)現(xiàn)小初學(xué)段的無縫對(duì)接．

如何讓小學(xué)、初中階段學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得以銜接,物理課程學(xué)習(xí)如何落實(shí)循序漸進(jìn)和螺旋上升,關(guān)注初中學(xué)生物理課程學(xué)習(xí)的銜接與進(jìn)階,并設(shè)計(jì)與之相適應(yīng)的物理學(xué)習(xí)活動(dòng),是面向?qū)W生核心素養(yǎng)提升的物理教學(xué)值得探索的方向．本文以“初識(shí)電路”學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)為例,重點(diǎn)闡述基于銜接與進(jìn)階的物理學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)．

2 活動(dòng)設(shè)計(jì)

“學(xué)科知識(shí)和技能的銜接,是課程銜接的‘基礎(chǔ)語法’; 但不應(yīng)僅止于此,還應(yīng)樹立新的銜接觀,在建構(gòu)式學(xué)習(xí)中營(yíng)構(gòu)課程銜接的生態(tài)場(chǎng)”[1]．進(jìn)入初中階段的學(xué)生,在自主獨(dú)立意識(shí)、發(fā)現(xiàn)和探索自我、思維的獨(dú)立性和批判性等方面逐漸增強(qiáng),但心理年齡仍處于較幼稚階段,自覺性與自主性相互交織．因此,課程銜接內(nèi)容及學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)應(yīng)充分尊重學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律及身心成長(zhǎng)特點(diǎn)．作為七年級(jí)先導(dǎo)的“科學(xué)”課程物理部分,更多的體現(xiàn)在如何凸現(xiàn)物理思維拓展與學(xué)習(xí)進(jìn)階的活動(dòng)設(shè)計(jì)上,讓學(xué)生在活動(dòng)過程中體驗(yàn),在活動(dòng)參與中學(xué)習(xí),在思維拓展與進(jìn)階中提升學(xué)科核心素養(yǎng)．

2.1 情境體驗(yàn)

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》指出:“將科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)思想、科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法等學(xué)習(xí)內(nèi)容鑲嵌在兒童喜聞樂見的科學(xué)主題中,創(chuàng)設(shè)愉快的教學(xué)氛圍,保護(hù)學(xué)生的好奇心和求知欲,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣,引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究,積累生活經(jīng)驗(yàn),增強(qiáng)課程的意義性和趣味性”．[2]基于此,七年級(jí)先導(dǎo)的“科學(xué)”課程物理部分內(nèi)容學(xué)習(xí),尤其注重情境體驗(yàn),在教學(xué)過程中提供給學(xué)生豐富的可視化體驗(yàn),讓學(xué)生通過視覺體驗(yàn),從現(xiàn)象的情境狀態(tài)進(jìn)入問題的思維狀態(tài)．“初識(shí)電路”學(xué)習(xí)活動(dòng)正是從情境體驗(yàn)開始的．

首先,提供電路元件中最常見的燈泡模型,并讓燈泡模型亮起來．啟發(fā)學(xué)生觀察燈泡模型的結(jié)構(gòu)以及與電源相連接的線路特征,讓學(xué)生獲得“電路”的感性認(rèn)識(shí)．

其次,為增強(qiáng)學(xué)生對(duì)燈泡模型的視覺體驗(yàn)效果,筆者專門自制了大尺度的燈泡模型教具,如圖1,以增強(qiáng)模型的形象直觀效應(yīng),吸引學(xué)生的注意力,激發(fā)學(xué)生探究電路的興趣．

圖1

再則,情境體驗(yàn)的深層次意圖在于為學(xué)生提供特定的問題思維空間,使學(xué)生順利進(jìn)入真實(shí)物理現(xiàn)象表達(dá)和物理思維交流的特定學(xué)習(xí)氛圍之中．

2.2 問題驅(qū)動(dòng)

“科學(xué)探究涉及提出問題、猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制定計(jì)劃、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與證據(jù)、分析與論證、評(píng)估、交流與合作等要素”[3]．有意義的學(xué)習(xí)一定是伴隨著問題驅(qū)動(dòng)而進(jìn)行的,很多時(shí)候問題比答案更有價(jià)值,好的問題可能會(huì)開啟一扇門,還會(huì)打開另一扇窗,提供給學(xué)生新的學(xué)習(xí)進(jìn)階挑戰(zhàn)機(jī)會(huì),激勵(lì)學(xué)生去探索和思考,開啟并達(dá)成更高階的學(xué)習(xí)目標(biāo)．

第一,提出基于真實(shí)情境的問題．真實(shí)情境中潛藏著科學(xué)性問題,具備基于證據(jù)和邏輯的著眼點(diǎn),具有深度學(xué)習(xí)的意義．“初識(shí)電路”學(xué)習(xí)內(nèi)容提出的第一個(gè)問題“怎么讓一個(gè)小燈泡亮起來?”,就是從真實(shí)情境出發(fā)的,如圖2．

圖2

第二,設(shè)計(jì)問題驅(qū)動(dòng)進(jìn)程．這里的問題驅(qū)動(dòng)進(jìn)程是指圍繞學(xué)習(xí)問題提出和解決來開展學(xué)習(xí)的流程．“怎么讓一個(gè)小燈泡亮起來?”,分析解決這個(gè)問題的方法是讓學(xué)生利用給定的器材,設(shè)計(jì)用一根導(dǎo)線將一節(jié)電池與一個(gè)小燈泡連接成簡(jiǎn)單的電流通路,并且嘗試用不同的連接方式使小燈泡發(fā)光,如圖3．

圖3

第三,提出新問題．問題驅(qū)動(dòng)是一個(gè)螺旋上升的開放性學(xué)習(xí)進(jìn)程,即“提出問題——解決問題——引發(fā)新問題”．學(xué)生完成使小燈泡亮起來的活動(dòng)任務(wù)后,得到了“將電池、小燈泡用導(dǎo)線連接成一個(gè)閉合回路,小燈泡能亮起來”的結(jié)論,這時(shí)教師提問“你能使燈的亮度發(fā)生變化嗎?”,學(xué)生聯(lián)想到“改變電池個(gè)數(shù)可以實(shí)現(xiàn)”,于是進(jìn)入到連接新電路和觀察燈的亮度變化活動(dòng)中,如圖4．

圖4

在觀察小燈泡亮度變化的基礎(chǔ)上,教師繼續(xù)問“如將小燈泡換成發(fā)光二極管,你能讓它亮起來嗎?”,學(xué)生嘗試通過自己的思考回答這個(gè)問題,但必須通過實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的設(shè)計(jì)與探究,才能獲得證據(jù),找到確切答案,于是又進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節(jié)的探究活動(dòng),如圖5．

圖5

2.3 活動(dòng)探究

基于銜接課程學(xué)習(xí)的探究活動(dòng)設(shè)計(jì),是以學(xué)生的自主性實(shí)踐活動(dòng)為主線開展學(xué)習(xí)的,需要提供給學(xué)生一定的資源及手段,讓學(xué)生運(yùn)用多種感官進(jìn)行“做中學(xué)”,實(shí)踐活動(dòng)始終貫穿于學(xué)習(xí)過程中．“當(dāng)然,設(shè)計(jì)學(xué)生活動(dòng)時(shí)應(yīng)注意活動(dòng)內(nèi)容貼近生活,難度適中,這樣,學(xué)生容易進(jìn)入角色,教師也易控制活動(dòng)場(chǎng)面”．[4]學(xué)習(xí)活動(dòng)的特征主要體現(xiàn)在如下方面．

一是過程性．開展活動(dòng)探究的目的是追求學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)結(jié)果的和諧統(tǒng)一,發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程中潛在的學(xué)習(xí)機(jī)遇,盡可能地讓學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)完整的知識(shí)發(fā)現(xiàn)、形成、應(yīng)用和發(fā)展的過程,像科學(xué)家那樣去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,發(fā)現(xiàn)知識(shí)和建構(gòu)新知識(shí)．

“初識(shí)電路”的學(xué)習(xí)過程是一個(gè)經(jīng)歷知識(shí)發(fā)現(xiàn)、形成、應(yīng)用和拓展的體驗(yàn)過程．在面對(duì)“你能讓一個(gè)發(fā)光二極管亮起來嗎?”的問題時(shí),學(xué)生依據(jù)前面實(shí)驗(yàn)活動(dòng)成功的體驗(yàn),很自信的回答“可以!”,但是當(dāng)他們將電池、發(fā)光二極管用導(dǎo)線連接成一個(gè)閉合回路時(shí),有些小組的同學(xué)發(fā)現(xiàn)連接在電路中的發(fā)光二極管亮了,有些小組的同學(xué)發(fā)現(xiàn)他們連接在電路中的發(fā)光二極管不亮,“怎么回事?”,新問題生成了,同時(shí)也帶來了新的挑戰(zhàn),由此引發(fā)出后面更深次的問題探究．

二是開放性．活動(dòng)探究的目標(biāo)有時(shí)是靈活的,活動(dòng)探究在內(nèi)容上是開放的,探究結(jié)果也是開放的,并沒有像知識(shí)目標(biāo)那樣具體．

學(xué)生在解決“發(fā)光二極管不亮”的問題上采用的是開放性的操作策略,即“嘗試改變發(fā)光二極管的觸腳與電源兩極的連接”,只有在嘗試過程中發(fā)現(xiàn)“發(fā)光二極管亮了”,才意味著找到了解決問題的答案,確認(rèn)通過發(fā)光二極管的電流有單向性這個(gè)特點(diǎn)．這個(gè)探究活動(dòng)環(huán)節(jié)不是有明確結(jié)果的操作,而是在探究過程中有所發(fā)現(xiàn),有所推理,從而得到探究結(jié)論．這樣的活動(dòng)探究,目的是增強(qiáng)思維性,為學(xué)生提供大膽創(chuàng)新、勇于實(shí)踐、實(shí)現(xiàn)自我超越的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì),讓學(xué)生在活動(dòng)過程中,對(duì)不同現(xiàn)象進(jìn)行觀察分析和思考,找到解決問題的有效方案,有利于培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和提升科學(xué)探究能力．

三是實(shí)踐性．學(xué)生在進(jìn)行活動(dòng)探究的過程中,必然會(huì)遇到困惑與疑難,經(jīng)歷尋求解決與突破、反復(fù)嘗試與改進(jìn)、甚至推翻從頭再來等狀況,這其實(shí)是在實(shí)踐過程中不斷深化認(rèn)知水平的學(xué)習(xí)過程,如圖6．“初識(shí)電路”學(xué)習(xí)活動(dòng)的開展始終是伴隨實(shí)踐過程進(jìn)行的,學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)的探究過程中感受到電路連接帶來的挑戰(zhàn),開始領(lǐng)悟連接電路需要有電路設(shè)計(jì)和技術(shù)流程的支持．活動(dòng)的實(shí)踐性體現(xiàn)在通過電路設(shè)計(jì)與連接的操作,學(xué)生獲得了最大程度的自主學(xué)習(xí)與探索的空間,能夠親自動(dòng)手解決實(shí)際問題,其中“讓兩個(gè)小燈泡同時(shí)亮起來”,是最能體現(xiàn)學(xué)生的自主性與實(shí)踐水平的,教師可隱于學(xué)生背后,當(dāng)學(xué)生尋求幫助時(shí)給予建議與指導(dǎo),讓學(xué)生在親身實(shí)踐的活動(dòng)過程中得到創(chuàng)新能力的培養(yǎng)．

圖6

2.4 學(xué)習(xí)進(jìn)階

學(xué)習(xí)進(jìn)階是“對(duì)學(xué)生在一個(gè)時(shí)間跨度內(nèi)學(xué)習(xí)和探究某一主題時(shí),依次進(jìn)階、逐級(jí)深化的思維方式的描述”．[5]學(xué)習(xí)進(jìn)階是學(xué)習(xí)者由低層次向高層次發(fā)展進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的動(dòng)態(tài)過程．“初識(shí)電路”的學(xué)習(xí)進(jìn)階作了如下的設(shè)計(jì)．

首先,設(shè)置進(jìn)階起點(diǎn)．基于學(xué)生小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單電路的經(jīng)歷,“初識(shí)電路”內(nèi)容的學(xué)習(xí)源于學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知,如對(duì)手電筒使用的感性認(rèn)識(shí),對(duì)日常生活用電的印象等,但由于多數(shù)學(xué)生沒有完整電路概念的學(xué)習(xí)體驗(yàn),因此設(shè)置進(jìn)階起點(diǎn)是必須的．

從“讓一個(gè)小燈泡亮起來”的簡(jiǎn)單電路出發(fā),就是源于進(jìn)階的起點(diǎn),這個(gè)活動(dòng)雖然簡(jiǎn)單,但有一定的挑戰(zhàn)性,筆者在現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)觀察中發(fā)現(xiàn),部分學(xué)生需要對(duì)電路實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行熟悉和摸索,只有從起點(diǎn)開始,后續(xù)學(xué)習(xí)才能深入,才能上升到電路概念學(xué)習(xí)的新臺(tái)階．

其次,設(shè)計(jì)進(jìn)階層級(jí)．“初識(shí)電路”的學(xué)習(xí)活動(dòng)由“讓一個(gè)小燈泡亮起來、認(rèn)識(shí)電流大小與方向、連接電路”三部分組成．

第一層級(jí)——讓一個(gè)小燈泡亮起來．是學(xué)習(xí)活動(dòng)的起點(diǎn),相對(duì)簡(jiǎn)單而感性．

第二層級(jí)——認(rèn)識(shí)電流大小與方向．為了促進(jìn)深度學(xué)習(xí)發(fā)生,難度有所增加．由“使燈的亮度發(fā)生變化”、“讓一個(gè)發(fā)光二極管亮起來”和“讓一個(gè)小電機(jī)轉(zhuǎn)起來”3個(gè)探究活動(dòng)構(gòu)成,其中“讓一個(gè)小電機(jī)轉(zhuǎn)起來”還包含了以“改變電機(jī)轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速”為任務(wù)的次層級(jí)活動(dòng),如圖7．

圖7

第三層級(jí)——認(rèn)識(shí)完整電路及連接方式．探究活動(dòng)的生成性與開放性凸現(xiàn),思維進(jìn)入高階狀態(tài)．由“連接一個(gè)小燈泡正常工作的電路”和“連接兩個(gè)小燈泡正常工作的電路”兩個(gè)次層級(jí)活動(dòng)組成,如圖8、圖9．而“連接兩個(gè)小燈泡正常工作的電路”可以有不同的連接方式,進(jìn)而延伸出后續(xù)“串聯(lián)與并聯(lián)”電路基本連接方式的新內(nèi)容學(xué)習(xí)．

再則,優(yōu)化進(jìn)階路徑．“初識(shí)電路”的學(xué)習(xí)活動(dòng)是由淺入深開展的,學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)過程中經(jīng)歷體驗(yàn)、相互合作、優(yōu)化設(shè)計(jì),解決疑難,學(xué)習(xí)成效顯著,成就感豐厚．整個(gè)活動(dòng)過程是學(xué)習(xí)進(jìn)階路徑不斷優(yōu)化的探索過程．

策略1,超越原有經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知．“先讓一個(gè)小燈泡亮起來,嘗試改變燈的亮度,再讓一個(gè)發(fā)光二極管亮起來”,以此引出“電流大小及方向”問題,打開學(xué)生的認(rèn)識(shí)眼界,使學(xué)生的思維無形超越原有的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知,邁出高階思維的第一步,學(xué)會(huì)面對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)階的實(shí)踐性挑戰(zhàn)．

策略2,注重實(shí)證意識(shí)培養(yǎng)．當(dāng)學(xué)生完成“讓一個(gè)發(fā)光二極管亮起來”的活動(dòng)任務(wù)后,鼓勵(lì)他們快速進(jìn)入設(shè)計(jì)并完成“使一個(gè)小電機(jī)轉(zhuǎn)起來,并使電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向發(fā)生改變．”的探究性活動(dòng),啟發(fā)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)收集證據(jù),經(jīng)歷 “由現(xiàn)象到本質(zhì),從無意識(shí)到有意識(shí)”的思維發(fā)散過程,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注問題探究過程中的證據(jù)發(fā)現(xiàn)與積累,注重實(shí)證意識(shí)培養(yǎng)．

策略3,關(guān)注知識(shí)技能遷移．當(dāng)學(xué)生完成了“使一個(gè)小電機(jī)轉(zhuǎn)起來,并使電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向發(fā)生改變．”的探究活動(dòng)后,緊接著進(jìn)入“改變并觀察小電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生了什么變化?”活動(dòng)中,這是一個(gè)知識(shí)技能遷移的過程,一方面學(xué)生已經(jīng)進(jìn)入電路連接比較熟練的狀態(tài),另一方面通過現(xiàn)象的觀察比較與思考,借助進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)得到了正確的結(jié)論．而伴隨著解決新問題的過程,促進(jìn)了知識(shí)與技能的遷移,這是學(xué)習(xí)能力與素養(yǎng)發(fā)展的標(biāo)志．

2.5 拓展應(yīng)用

拓展應(yīng)用可以理解為“學(xué)以致用”與“知行合一”,是在原有學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上增加新的學(xué)習(xí)與探究?jī)?nèi)容,以促進(jìn)學(xué)習(xí)質(zhì)量的升華,延伸學(xué)習(xí)的深度,實(shí)現(xiàn)認(rèn)知能力階段性提升的目標(biāo)．

拓展是學(xué)習(xí)深度的延伸．“初識(shí)電路”的學(xué)習(xí)目標(biāo)之一是拓展學(xué)生認(rèn)知范疇,從實(shí)踐活動(dòng)層面去認(rèn)識(shí)電路的性質(zhì),將已學(xué)知識(shí)應(yīng)用于新的學(xué)習(xí)情境中,進(jìn)而形成電路的概念．因此,深入認(rèn)識(shí)電路的特征,學(xué)習(xí)構(gòu)建完整的電路模型并形成電路的科學(xué)概念,實(shí)質(zhì)就是通過學(xué)習(xí)活動(dòng)的拓展,使學(xué)習(xí)得以深度延伸．

應(yīng)用是生成新知識(shí)的過程．“初識(shí)電路”學(xué)習(xí)的深層次目標(biāo)是讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)高階認(rèn)知水平的提升,而不是僅認(rèn)識(shí)一個(gè)簡(jiǎn)單的電路．當(dāng)學(xué)生在已經(jīng)能夠完成系列探究活動(dòng)的基礎(chǔ)上,能否解決新問題,生成新知識(shí),面對(duì)更具有挑戰(zhàn)性的活動(dòng)是否有新的思考,這非常關(guān)鍵,能夠體現(xiàn)知識(shí)應(yīng)用在生成新知識(shí)的學(xué)習(xí)過程中的價(jià)值．

3 教學(xué)啟示

第一,關(guān)注學(xué)習(xí)活動(dòng)顯性與隱性的相互融合．基于銜接與進(jìn)階的學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì),不僅限于學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)進(jìn)程、學(xué)科知識(shí)與學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)興趣與學(xué)科素養(yǎng)的高度關(guān)聯(lián),更重要的是彰顯核心素養(yǎng)培育背景下課程銜接的目標(biāo)追求．即課程學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)應(yīng)超越單向度的以知識(shí)內(nèi)容為主的學(xué)習(xí)特征,協(xié)調(diào)和融通學(xué)習(xí)的多維度與多層次目標(biāo),促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)素養(yǎng)的可持續(xù)發(fā)展．因此,課程銜接與學(xué)習(xí)進(jìn)階活動(dòng)顯性與隱形的相互融合是必須關(guān)注的．

第二,凸現(xiàn)課程學(xué)習(xí)上構(gòu)與下延的相互貫通．基于銜接與進(jìn)階的學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì),立足于小學(xué)科學(xué)與初中物理課程的銜接與進(jìn)階,有著特定的概念內(nèi)涵和具體的銜接內(nèi)容,其意義與價(jià)值體現(xiàn)在教師對(duì)課程設(shè)計(jì)與選擇、學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施等具體實(shí)踐內(nèi)容上．對(duì)小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容與初中物理學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行適度上構(gòu)與下延的相互貫通是值得探索和嘗試的．

第三,促進(jìn)思維進(jìn)階從無序到有序的相互平衡．“學(xué)習(xí)活動(dòng)的本質(zhì)是發(fā)展學(xué)生的思維,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力,開啟學(xué)生的智慧”．[6]但由于教學(xué)內(nèi)容、課堂教學(xué)時(shí)間的規(guī)定及有限,教學(xué)評(píng)價(jià)方式的相對(duì)單一,有時(shí)難以為學(xué)生創(chuàng)造良好的思維環(huán)境．基于銜接與進(jìn)階的物理學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì),可以理解為是從表層到深化、從形象到抽象提高學(xué)生思維能力教學(xué)的實(shí)踐探索,也是促進(jìn)學(xué)生思維進(jìn)階從無序到有序的相互平衡．