任務(wù)情境教學(xué)：中學(xué)物理核心素養(yǎng)培育的有效途徑

鐘武寧

（廣東省中山市楊仙逸中學(xué)，廣東中山 528400）

任務(wù)情境教學(xué)：中學(xué)物理核心素養(yǎng)培育的有效途徑

鐘武寧

（廣東省中山市楊仙逸中學(xué)，廣東中山 528400）

培育核心素養(yǎng)是當(dāng)今世界各國基礎(chǔ)教育理論研究和實踐變革的重大趨勢，在課程改革背景下，物理教師應(yīng)轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，以提升學(xué)生核心素養(yǎng)為目標(biāo)，關(guān)注學(xué)生的前認(rèn)知，本著“從生活走向物理，從物理走向社會”的課程理念，通過創(chuàng)設(shè)任務(wù)情境，充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位和能動作用，優(yōu)化物理教學(xué)，落實物理學(xué)科核心素養(yǎng)培育的目標(biāo).

任務(wù)情境；核心素養(yǎng)；物理教學(xué)

培育核心素養(yǎng)是現(xiàn)今世界各國基礎(chǔ)教育理論研究和實踐變革的重大趨勢，無論是合作與發(fā)展組織的“為了成功人生和健全社會的核心素養(yǎng)”框架、歐盟的“為了終身學(xué)習(xí)的核心素養(yǎng)”框架，還是美國的“21世紀(jì)技能”，均是對核心素養(yǎng)培育的落實與實踐.［1］對我國而言，構(gòu)建發(fā)展中國學(xué)生的核心素養(yǎng)體系是必然趨勢，而各學(xué)科建設(shè)也應(yīng)當(dāng)聚焦于學(xué)生的核心素養(yǎng)培養(yǎng).

物理核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特點的品質(zhì)，是學(xué)生物理核心素養(yǎng)的關(guān)鍵成分，主要由物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等要素構(gòu)成.［2］作為物理教師，如何培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，在教學(xué)實踐中如何實施，是其應(yīng)當(dāng)思考的問題.

1 以學(xué)生的前認(rèn)知為基礎(chǔ)和載體內(nèi)化物理觀念

1.1 學(xué)生的前認(rèn)知是培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)和載體

學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識之前都有一個初始狀態(tài)，在這個初始狀態(tài)中，學(xué)生對物理知識存在一定的原有認(rèn)識和賴以形成的思維方式，［3］它們對物理觀念的內(nèi)化有著重要影響.因此，教師應(yīng)當(dāng)充分了解學(xué)生的原有知識、科學(xué)思想、對生活的理解與體驗，制定符合學(xué)生認(rèn)知特點的教學(xué)設(shè)計，以達(dá)到一個末狀態(tài)，即教學(xué)目標(biāo).其中，教學(xué)設(shè)計也不僅僅是傳統(tǒng)的教學(xué)流程設(shè)計，也是學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計.針對不同形式的前認(rèn)知，采取認(rèn)知沖突教學(xué)策略，或類比和利用直覺教學(xué)策略來發(fā)展學(xué)生的認(rèn)知，即以學(xué)生的前認(rèn)知為基礎(chǔ)、前提和載體，來幫助學(xué)生在腦海中提煉、升華物理概念和規(guī)律等知識，并發(fā)展學(xué)生運用物理知識和方法揭示自然現(xiàn)象、解決實際問題的能力，以達(dá)到內(nèi)化物理觀念，培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)的目的.

1.2 創(chuàng)設(shè)糾錯情境，形成認(rèn)知沖突

在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生往往因為錯誤的前概念而產(chǎn)生錯誤的判斷，得出錯誤的結(jié)論.前概念具有頑固性，若教師急于指出錯誤，揭示正確答案，學(xué)生表面上知道了正確的結(jié)論，實際上并未化解錯誤的前概念.不要把學(xué)生當(dāng)“活的圖書館”，若能將錯就錯，創(chuàng)設(shè)糾錯的情境，以學(xué)生為主體，通過推理由學(xué)生自發(fā)的認(rèn)識到結(jié)論的荒謬性，產(chǎn)生強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突，步步引導(dǎo)學(xué)生向正確的結(jié)論靠攏.

2 基于任務(wù)情境的物理概念教學(xué)

在教學(xué)中，學(xué)生學(xué)習(xí)了物理知識，卻不能應(yīng)用于生活實際，就沒有將培育學(xué)生核心素養(yǎng)落到實處.物理核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展，必然要注重教學(xué)與生活實際的聯(lián)系.因此，基于物理核心素養(yǎng)的教學(xué)，要求教師注重給學(xué)生創(chuàng)設(shè)富有挑戰(zhàn)性的任務(wù)情境，面對未知的問題，學(xué)生化身科學(xué)家或其他角色參與到問題解決中來，通過探究，習(xí)得物理知識，并將物理思維方法內(nèi)化于心.

例如，在速度概念學(xué)習(xí)中，教師就可以創(chuàng)設(shè)幾個同學(xué)聚會的情境，處于不同位置的幾個同學(xué)，要到達(dá)同一目的地時該如何選擇交通工具，才能保證在規(guī)定的時間內(nèi)到達(dá)呢？學(xué)生置身于隱含速度、速率等生活化的問題情境中，習(xí)得相關(guān)知識，以后在實際生活中遇到類似情景時，也能用物理知識來科學(xué)、高效地解決問題.這種設(shè)計符合核心素養(yǎng)中“社會參與－實踐創(chuàng)新”方面的“問題解決”這一要點，使學(xué)生能依據(jù)特定情境和具體條件，選擇制訂合理的解決方案，具有在復(fù)雜環(huán)境中行動的能力.

又如，在“勻變速直線運動與行車安全”一課的教學(xué)中，這是很好的安全教育的素材，在現(xiàn)實中人們由于對交通安全意識的淡泊，對事故產(chǎn)生的客觀原因認(rèn)識不足，心存僥幸，會釀成財產(chǎn)損失，甚至付出了生命，究其原因，就是對交通安全中相關(guān)物理原理的缺失，主觀上自以為是，所以物理教育的本質(zhì)就是培養(yǎng)學(xué)生成為1名合格公民所必備的品格和能力的教育.

在本課的教學(xué)中，通過多媒體視頻或圖片的展示設(shè)置物理情境，再現(xiàn)追尾事件導(dǎo)致的安全問題，讓學(xué)生思考導(dǎo)致交通事故的原因有哪些？為什么要保持安全車距？安全車距應(yīng)該是多少呢？為什么說“10次肇事9次快”？為什么國家法律要嚴(yán)懲酒駕？接著引導(dǎo)學(xué)生大膽猜想和交流，積極發(fā)言表達(dá)自己的觀點.比如在剎車過程中，車的運動可以簡化成什么運動？什么是剎車時間？剎車距離包括哪幾部分？有的學(xué)生認(rèn)為，在剎車過程中車一直在做減速直線運動，剎車時間就是車減速的時間；而有的學(xué)生又認(rèn)為不全對，說剎車時間應(yīng)該是司機(jī)反應(yīng)時間和車減速時間的總和，汽車先做勻速直線運動，然后做勻減速直線運動，從而得出剎車距離.

接著教師設(shè)置兩個有關(guān)安全距離和安全速度的問題，讓學(xué)生運用有關(guān)物理知識嘗試解答.

問題1：當(dāng)已知汽車的初速度和加速度，求出汽車的停車距離，從而判斷車是否有安全問題.汽車在高速公路上行駛的速度為108km／h，若駕駛員發(fā)現(xiàn)前方80m處發(fā)生了交通事故，他的反應(yīng)時間0.5s，馬上緊急剎車，踩剎車后汽車以恒定的加速度經(jīng)過4s才停下來，問汽車是否會有安全問題？如果司機(jī)因酒駕等原因?qū)е路磻?yīng)時間變?yōu)?.5s，汽車是否存在安全問題？

問題2：當(dāng)已知汽車的加速度和位移，求汽車不產(chǎn)生安全問題時可允許的最大初速度.駕駛員行駛中發(fā)現(xiàn)道路前方80m處發(fā)生了交通事故，他的反應(yīng)時間為0.5s，踩剎車后以7.5m／s2恒定的加速度做勻減速直線運動，若汽車不會出現(xiàn)安全問題，駕駛員發(fā)現(xiàn)事故情況時的行車速度最大為多少？

通過上述問題的分析和解決，知道影響行車安全的各種因素，在理論上解決并領(lǐng)會行車安全要注意的問題.這就把核心素養(yǎng)教育有機(jī)地融入到物理教學(xué)中，既拓展了學(xué)生的物理思維，又增強(qiáng)學(xué)生對學(xué)習(xí)物理的興趣，培育了學(xué)生的安全意識.

通過本節(jié)課內(nèi)容的教學(xué)，學(xué)生深刻領(lǐng)會到作為1名合格的駕駛員，安全行車要做到保持一定的行車速度和一定的車距，領(lǐng)會到道路交通中安全標(biāo)志的含義，達(dá)到了物理教學(xué)對學(xué)生核心素養(yǎng)教育的目的.

3 基于情境教學(xué)的科學(xué)探究能力的培養(yǎng)

杜威曾說過：知識學(xué)習(xí)是探究活動的副產(chǎn)品.然而，在高考壓力等因素的影響下，不少教師為了讓學(xué)生掌握教學(xué)內(nèi)容，往往采用灌輸式的“程序?qū)W習(xí)”教學(xué)譜系，［4］但物理知識不僅涉及層面廣，概念抽象，規(guī)律復(fù)雜，而且問題變化多端，僅僅通過教師講授，學(xué)生往往無法理解.新課程理念下的物理教學(xué)注重科學(xué)探究，也就是“探究學(xué)習(xí)”譜系，該譜系更注重“問題解決能力”的培養(yǎng).有教育研究工作者發(fā)現(xiàn)：在過于強(qiáng)調(diào)知識積累的物理教學(xué)中，科學(xué)探究更多時候僅僅被作為發(fā)現(xiàn)知識的“工具”和“手段”，獲得事實性結(jié)論成了科學(xué)探究的目的所在，使得科學(xué)探究的價值被弱化.［5］

教師應(yīng)把握科學(xué)探究的本質(zhì)，充分發(fā)揮科學(xué)探究的功能，實現(xiàn)物理課程的教育價值，這是培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的關(guān)鍵.

例如，在“驗證力的平行四邊行定則”一節(jié)的教學(xué)中，教材采用的是驗證性實驗，筆者利用簡易器材，將驗證性實驗改為探究性實驗，采用便利的實驗器材：方形木板、橡皮筋、細(xì)線、彈簧秤、毫米刻度尺、圖釘?shù)龋鶕?jù)科學(xué)探究的各個環(huán)節(jié)，采取如下的教學(xué)實施過程.

3.1 探究前進(jìn)行必要的認(rèn)知準(zhǔn)備

探究該實驗前進(jìn)行必要的知識和技能準(zhǔn)備是效有開展探究活動的前提，也是探究活動能否成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié).在實驗之前要具備兩個技能：一是能用力的圖示法作圖，二是掌握平行四邊形的數(shù)學(xué)知識.3.2 設(shè)置任務(wù)情景，引起探究欲望，明確探究目標(biāo)

（1）兩個共點力共同作用的效果能否用一個力來等效替代？

（2）如果可以等效替代，那么那兩個共點力與這個等效力有什么關(guān)系？

3.3 引導(dǎo)學(xué)生提出假設(shè)

教師在提出問題這一環(huán)節(jié)就必須起到一個導(dǎo)向作用，將問題用最簡單的語言表述出來，使學(xué)生沿著問題的方向進(jìn)行猜測.讓學(xué)生將自己所能想到的可能情況都寫下來，并在課堂上將自己的想法說出來，學(xué)生都希望自己的猜測是正確的，并能得到同學(xué)的認(rèn)同，使學(xué)生樂于對物理現(xiàn)象背后的規(guī)律進(jìn)行猜測.

3.4 設(shè)計實驗方案

設(shè)計實驗方案時需要考慮的幾個問題：（1）實驗需要哪些器材？（2）實驗中力的等效如何具體體現(xiàn)？（3）兩個力的大小和方向如何確定？（4）等效力的大小和方向如何確定和表示？（5）怎樣表達(dá)等效力的大小、方向與兩個共點力的大小與方向的關(guān)系？

3.5 自主進(jìn)行探究活動

在探究活動的過程中，關(guān)鍵的一點是要提醒學(xué)生如何用力的圖示法表示出兩個共點力和一個等效力.在實驗過程中，學(xué)生除了觀察現(xiàn)象與記錄數(shù)據(jù)外，還要求學(xué)生將所想、所疑、所感都記錄下來，教師可把記錄的情況作為對學(xué)生學(xué)習(xí)評價的一項.

3.6 實驗的論證與交流

學(xué)生完成實驗觀察和記錄數(shù)據(jù)后，必須學(xué)會分析處理數(shù)據(jù)，尋找規(guī)律，進(jìn)行論證.將結(jié)論在班上進(jìn)行交流，讓學(xué)生用自己的語言表達(dá)自己的見解，其他同學(xué)認(rèn)真傾聽，并能指出其存在的問題和改進(jìn)的建議等.

3.7 教師引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論

在誤差允許的范圍內(nèi)，這一個等效力是以這兩個共點力為鄰邊的平行四邊行的對角線.

學(xué)生經(jīng)歷“尋找等效力”的實驗探究過程，對分力和合力的概念有深刻的感性認(rèn)識，揭示了合力與分力之間的關(guān)系，更好地領(lǐng)會和理解力的平行四邊形定則.

教師在探究活動中應(yīng)尊重學(xué)生的猜想、假設(shè)，鼓勵學(xué)生針對所作出的猜想或假設(shè)，收集相關(guān)證據(jù).其次，在探究過程中，教師應(yīng)給予學(xué)生足夠的思考時間來反思探究過程中可能存在的問題，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，解決探究過程中遇到的問題，真正培養(yǎng)學(xué)生的探究能力.

總之，在新課程背景下，物理教師應(yīng)轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，以提升學(xué)生核心素養(yǎng)為目標(biāo)，關(guān)注學(xué)生的前認(rèn)知，注重取材于生活創(chuàng)設(shè)情境，充分發(fā)揮“科學(xué)探究”的價值，達(dá)到優(yōu)化物理教學(xué)，讓物理教學(xué)有效地促進(jìn)學(xué)生的核心素養(yǎng)的提升，使學(xué)生養(yǎng)成終身發(fā)展所需的必備品格與關(guān)鍵能力.

1 林欽，陳峰，宋靜.關(guān)于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的中學(xué)物理教學(xué)的思考［J］.課程·教材·教法，2015（12）：90－95.

2 鐘啟泉.基于核心素養(yǎng)的課程發(fā)展：挑戰(zhàn)與課題［J］.全球教育展望，2016（1）：3－25.

3 郭玉英.中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計［M］.北京：高等教育出版社，2016.

4 張華.論核心素養(yǎng)的內(nèi)涵［J］.全球教育展望，2016（4）：19－20.

5 彭前程.積極探索基于核心素養(yǎng)理念下的物理教學(xué)［J］.中學(xué)物理，2016（3）：1－2.

6 曹義才.基于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的中學(xué)物理實驗教學(xué)表現(xiàn)性評價［J］.物理教師，2016（7）：9－10.

2017－03－18）

本文為廣東省教育科研“十二五”規(guī)劃課題“打造高中物理教育‘中山流派’的實踐研究”的階段成果（課題批準(zhǔn)號：2015YQJK140）.