在“綜合實(shí)踐”中向物理學(xué)科素養(yǎng)深處漫溯
——以“電表的改裝”為例

黃 皓 馬宇澄

(1. 無(wú)錫市第一女子中學(xué),江蘇 無(wú)錫 214002; 2. 無(wú)錫市教育科學(xué)研究院,江蘇 無(wú)錫 214001)

·教材與教法·

在“綜合實(shí)踐”中向物理學(xué)科素養(yǎng)深處漫溯
——以“電表的改裝”為例

黃 皓1馬宇澄2

(1. 無(wú)錫市第一女子中學(xué),江蘇 無(wú)錫 214002; 2. 無(wú)錫市教育科學(xué)研究院,江蘇 無(wú)錫 214001)

物理綜合實(shí)踐活動(dòng)是形成物理觀念,體驗(yàn)科學(xué)探究,歷練科學(xué)思維和養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等多個(gè)素養(yǎng)的載體,這些基本素養(yǎng)因?qū)嵺`而成為物理核心素養(yǎng),進(jìn)而成為人受益終生的核心素養(yǎng)的組成部分．物理綜合實(shí)踐活動(dòng)立足學(xué)生可持續(xù)發(fā)展,在綜合性學(xué)習(xí)與實(shí)踐中獲得基本經(jīng)驗(yàn)、形成基本思想,提升學(xué)生用科學(xué)的方式觀察生活現(xiàn)象,提出、分析與解決問(wèn)題的意識(shí)和能力,培育學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)．

物理綜合實(shí)踐活動(dòng);物理核心素養(yǎng);電表的改裝;基本經(jīng)驗(yàn);基本思想

核心素養(yǎng)的培育,是當(dāng)下教育研究與實(shí)踐的熱點(diǎn)問(wèn)題．筆者認(rèn)為,學(xué)生各種物理活動(dòng)的知識(shí)、能力,只有成為他們無(wú)意識(shí)或下意識(shí)的行為,才是物理學(xué)科素養(yǎng)真正形成的表現(xiàn)．

中學(xué)物理綜合實(shí)踐活動(dòng)特別關(guān)注物理知識(shí)的整體性運(yùn)用與創(chuàng)造,是一種應(yīng)用綜合實(shí)踐的思想組織物理教學(xué),以提高青年學(xué)生的物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的中學(xué)物理教育教學(xué)活動(dòng)．它把物理學(xué)科與生活緊密聯(lián)系,讓學(xué)生以活動(dòng)小組為單位,在實(shí)踐中將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力,在探索活動(dòng)中獲得基本經(jīng)驗(yàn),形成基本思想;無(wú)疑是將學(xué)生有意識(shí)掌握的知識(shí)、技能內(nèi)化為無(wú)意識(shí)的物理學(xué)科素養(yǎng)的有效途徑．下文就以“電表的改裝”為例對(duì)此加以闡述．

1 活動(dòng)背景分析:選擇適當(dāng)?shù)幕顒?dòng)載體

1.1 教材分析

其一,“電表的改裝”這部分內(nèi)容在教材上并沒(méi)有單獨(dú)成節(jié),只是作為串聯(lián)、并聯(lián)電路的一個(gè)應(yīng)用,以習(xí)題的方式呈現(xiàn)．目的是強(qiáng)調(diào)歐姆定律的應(yīng)用,通過(guò)對(duì)電流表量程的改裝、電流表和電壓表電路模型的建立等內(nèi)容使串并聯(lián)知識(shí)得以拓展;著眼點(diǎn)仍然在于串并聯(lián)電路的基本規(guī)律,以學(xué)生自主推導(dǎo)分析為主．其二,電表的使用、電路的設(shè)計(jì)、誤差分析及電表結(jié)構(gòu)等都是高考實(shí)驗(yàn)考察的重點(diǎn)和難點(diǎn)．所以對(duì)電表的改裝,需讓學(xué)生從根本上搞清原理和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想．

1.2 學(xué)情分析

從學(xué)生基礎(chǔ)來(lái)看,電表的改裝建立在歐姆定律、串并聯(lián)電路基礎(chǔ)上,這些知識(shí)在初中均已初步學(xué)習(xí),在前一節(jié)也做過(guò)系統(tǒng)的講解,所以學(xué)生的理論基礎(chǔ)相對(duì)充足,但是對(duì)串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流體驗(yàn)不足,所以應(yīng)用起來(lái)有一定困難,需要執(zhí)教者有意識(shí)的引導(dǎo)．從學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)來(lái)看,高二學(xué)生經(jīng)過(guò)一年抽象思維的訓(xùn)練,已能初步進(jìn)行深層次的思考,尤其是理科班的學(xué)生,一般不再滿(mǎn)足于簡(jiǎn)單的聽(tīng)懂,更希望通過(guò)自己的思考和探索獲得知識(shí),提升思維．從以往的教學(xué)實(shí)踐來(lái)看,如果只是按部就班地完成教材上安排的內(nèi)容,很難達(dá)到預(yù)期效果,很可能就此陷入“炒冷飯”的泥潭．

通過(guò)以上分析,“電表的改裝”的教學(xué)目標(biāo)應(yīng)該是:通過(guò)電表改裝這一實(shí)踐活動(dòng)鞏固相應(yīng)的基礎(chǔ)知識(shí)、獲得切身體驗(yàn)、提高分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力、發(fā)展高階思維．因此筆者希望通過(guò)一個(gè)共5課時(shí)的物理綜合實(shí)踐活動(dòng),讓學(xué)生經(jīng)歷全程的設(shè)計(jì)和探究,能自主分析、設(shè)計(jì)、推演電表應(yīng)用的各種問(wèn)題,從而促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培育．

2 活動(dòng)的實(shí)施:基本素養(yǎng)因?qū)嵺`成為核心

核心素養(yǎng)理論本身就是一項(xiàng)與時(shí)俱進(jìn)的工作,它不是以前常說(shuō)的雙基的重新拆分與組合．在教學(xué)實(shí)踐中,知識(shí)、能力的要求必須與核心素養(yǎng)的要求要結(jié)合,才能真正地使“素養(yǎng)”培育落到實(shí)處．可以這樣說(shuō),只有通過(guò)學(xué)生真正參與的實(shí)踐,物理素養(yǎng)中的基本成分才會(huì)成為“活躍因子”,才會(huì)內(nèi)化為核心素養(yǎng)．簡(jiǎn)言之,基本素養(yǎng)因?qū)嵺`成為核心．

在物理綜合實(shí)踐活動(dòng)“電表的改裝”的教學(xué)中,學(xué)生的實(shí)踐包括以下部分:

2.1 用實(shí)驗(yàn)解讀

即活動(dòng)小組用實(shí)驗(yàn)解讀、理解、掌握相關(guān)概念和規(guī)律.具體過(guò)程見(jiàn)表1.

表1 改裝電表(活動(dòng)1),1課時(shí)

用實(shí)驗(yàn)解讀是在雙基層面的實(shí)踐．在這部分活動(dòng)中,教師放手讓學(xué)生自主探究,所有的概念、規(guī)律均由學(xué)生按照自己對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程理解的深度、廣度,結(jié)合自己具體操作時(shí)的思維、感覺(jué)等認(rèn)知活動(dòng),組合成一個(gè)經(jīng)驗(yàn)性結(jié)論:Ig和Ug都沒(méi)變,電表的改裝只不過(guò)是串聯(lián)分壓及并聯(lián)分流而已．從而消除了學(xué)生對(duì)電表改裝的畏難情緒．

說(shuō)明:實(shí)驗(yàn)器材有,微安表(Rg=30Ω、Ig=1mA)兩個(gè),電流表(量程3A) 一個(gè),伏特表(量程15V) 一個(gè),ZX21型旋轉(zhuǎn)式電阻箱一個(gè),滑線(xiàn)變阻器(0～100Ω) 一個(gè),直流穩(wěn)壓電源(0～15V) 一個(gè),定值電阻若干,開(kāi)關(guān)若干,導(dǎo)線(xiàn)若干．所有器材擺在桌面上,學(xué)生按需選擇．下同．

2.2 用實(shí)驗(yàn)探索

即活動(dòng)小組為了解決由自己、活動(dòng)小組或教師提出的各種問(wèn)題,自主設(shè)計(jì)和完成實(shí)驗(yàn),并對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、過(guò)程、數(shù)據(jù)和結(jié)論深入分析和理解. 具體過(guò)程見(jiàn)表2、表3.

用實(shí)驗(yàn)探索是在基本活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)層面的實(shí)踐．長(zhǎng)期以來(lái),物理學(xué)科的知識(shí)體系被分成若干個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行教學(xué),從而使所學(xué)知識(shí)之間相互獨(dú)立、彼此分割,其弊端是“教學(xué)碎片化、知識(shí)片斷化”．由于缺乏完整、合理的知識(shí)結(jié)構(gòu),學(xué)生雖有解題能力但創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力偏弱也就不足為奇．

在活動(dòng)2、3中,學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中將電學(xué)的知識(shí)體系、思想方法及對(duì)物理的情感、態(tài)度、價(jià)值觀有機(jī)整合,將看似復(fù)雜的多量程電表和歐姆表問(wèn)題歸并為最簡(jiǎn)單的串并聯(lián)電路的基本性質(zhì)和歐姆定律的綜合應(yīng)用,進(jìn)而對(duì)電路形成相對(duì)全面的認(rèn)識(shí),形成一個(gè)人物理學(xué)科素養(yǎng)的有效成分．

2.3 用實(shí)驗(yàn)比較

即活動(dòng)小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較理論推演和真實(shí)情景的差別．具體過(guò)程見(jiàn)表4.

表2 多量程電表的改裝(活動(dòng)2),1課時(shí)

表3 表頭改裝成歐姆表(活動(dòng)3),1課時(shí)

表4 改裝電表的校對(duì),1課時(shí)

用實(shí)驗(yàn)比較是從基本活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)上升到基本思想層面的實(shí)踐．物理學(xué)科素養(yǎng)是人的一種能力,一種用物理的眼光、用物理的思維分析生活中的現(xiàn)象的能力．電表的標(biāo)稱(chēng)誤差或其他參數(shù)一直都標(biāo)在電表上,事實(shí)上每個(gè)學(xué)生都見(jiàn)過(guò),但對(duì)其有所關(guān)注或有意識(shí)地探求其物理意義的學(xué)生則很是少見(jiàn)．學(xué)生缺乏主動(dòng)探索未知的欲望,盲目地等待教師給予,這與教師的教學(xué)習(xí)慣、教學(xué)方式是有密切聯(lián)系的．

在活動(dòng)4中,為了不讓學(xué)生停留在“模仿操作”層面,筆者把大學(xué)電學(xué)實(shí)驗(yàn)“改裝電表的校對(duì)”引入到高中物理綜合實(shí)踐活動(dòng)中;期望學(xué)生在實(shí)踐中初步形成問(wèn)題意識(shí),開(kāi)始學(xué)習(xí)用物理的眼光看問(wèn)題,能從司空見(jiàn)慣的現(xiàn)象中抽象出物理問(wèn)題,用所學(xué)的物理知識(shí)、思想方法為自己答疑解惑,從而感受到物理與生活之間的密切聯(lián)系．

出人意料的是,盡管筆者只是輕度介入,各活動(dòng)小組在活動(dòng)2、3所獲經(jīng)驗(yàn)的鼓舞下,順利完成任務(wù)．正如杜威先生所說(shuō),不斷改進(jìn)教學(xué)方法唯一直接的途徑,就是把學(xué)生置于必須思考、促進(jìn)思考和考驗(yàn)思考的情境之中．顯然,經(jīng)過(guò)活動(dòng)4的磨練,學(xué)生通過(guò)不斷質(zhì)疑、不斷探索的實(shí)踐過(guò)程,對(duì)電路問(wèn)題的理解提升到了更高的層次．

2.4 用實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

即活動(dòng)小組根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)實(shí)況,作出自評(píng)、互評(píng),交流心得、體會(huì),撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)感想或小論文,用時(shí)1課時(shí)．

在以往的教學(xué)實(shí)踐中,有很多學(xué)生善于閱讀文本、整理?xiàng)l件,也善于繁復(fù)的數(shù)學(xué)計(jì)算,但是缺少對(duì)生活現(xiàn)象的觀察、分析,缺少對(duì)客觀事物發(fā)展、運(yùn)動(dòng)的演繹、歸納;因此,即便經(jīng)過(guò)了超量練習(xí),最多不過(guò)是會(huì)解題而已;如果讓他自己設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),立刻不知所措．由此可知,知識(shí)和技能不會(huì)自覺(jué)地上升到經(jīng)驗(yàn)和思想層面．

“經(jīng)驗(yàn)”通過(guò)活動(dòng)獲得,“思想”則是經(jīng)驗(yàn)內(nèi)化的結(jié)果．用實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)可幫助學(xué)生強(qiáng)化在實(shí)踐環(huán)節(jié)中獲得的經(jīng)驗(yàn),更重要的是它有利于促進(jìn)學(xué)生形成基本思想．評(píng)價(jià)作為知識(shí)、技能增值的活性因子,不僅對(duì)雙基的學(xué)習(xí)有著重要的激勵(lì)、維持作用,而且與學(xué)生終身學(xué)習(xí)態(tài)度的形成、求真務(wù)實(shí)精神的完善等息息相關(guān),在學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的道路上發(fā)揮著實(shí)實(shí)在在的作用．

3 活動(dòng)評(píng)價(jià): 核心素養(yǎng)在活動(dòng)中得以培育

3.1 在自主學(xué)習(xí)中夯實(shí)雙基

“雙基”的重要性不言而喻．然而,在高考的“指揮”下,物理課時(shí)不斷減少,課堂教學(xué)快節(jié)奏、高強(qiáng)度已成為常態(tài)．部分教師認(rèn)為細(xì)致講解基本概念的來(lái)龍去脈實(shí)在是效率不高,往往迫不及待地講解例題．由于忽略了知識(shí)的演化過(guò)程,解題不再是方法掌握后的分析、解決問(wèn)題,異化為超量重復(fù)后的“條件反射”．就此,物理學(xué)習(xí)逐漸演變成純粹的解題訓(xùn)練,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣自然無(wú)從談起．筆者曾經(jīng)聽(tīng)過(guò)一些電表改裝的示范課,令人失望的是:學(xué)生完成訓(xùn)練后對(duì)于電阻關(guān)系的兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)性結(jié)論倒是印象深刻,至于這兩個(gè)結(jié)論是怎么來(lái)的則往往表示茫然．這顯然是本末倒置,一旦記憶消退,這塊內(nèi)容與沒(méi)學(xué)也相差不多．

在活動(dòng)1中,執(zhí)教者有意放慢節(jié)奏,用了整整一節(jié)課來(lái)完成看似15min就可以解決的問(wèn)題．只聽(tīng)這一節(jié)課,很可能認(rèn)為執(zhí)教者沒(méi)能夯實(shí)基本概念,頗有浪費(fèi)時(shí)間之嫌．筆者以為,現(xiàn)在的慢是為了以后的快,教師的“不教”是為了學(xué)生的“不忘”;更重要的是,這樣的教學(xué)可以最大限度的保護(hù)學(xué)生對(duì)于物理的學(xué)習(xí)興趣．實(shí)踐表明,活動(dòng)1結(jié)束后,能記得兩個(gè)結(jié)論的人確實(shí)不多,不能推導(dǎo)兩個(gè)結(jié)論的人確實(shí)很少．

3.2 在探索實(shí)踐中獲得基本經(jīng)驗(yàn)

“雙基”當(dāng)然重要,但沒(méi)有經(jīng)歷體驗(yàn)過(guò)程的知識(shí),難以轉(zhuǎn)化為個(gè)體品質(zhì),所以容易造成了學(xué)得快、忘得快,一旦考試結(jié)束,死記硬背的知識(shí)猶如鍍金那樣剝落殆盡．在活動(dòng)2、3、4中,通過(guò)完成一系列相互關(guān)聯(lián)、層層遞進(jìn)的任務(wù),學(xué)生發(fā)現(xiàn)電路中的各種問(wèn)題其實(shí)都是串并聯(lián)電路的基本性質(zhì)和歐姆定律的綜合應(yīng)用．此后,無(wú)論面對(duì)何種電路試題或設(shè)計(jì)什么電路實(shí)驗(yàn),學(xué)生都有信心去解決它．有學(xué)生這樣說(shuō),只要搞清電表測(cè)量的究竟是什么,問(wèn)題就解決了．這就是基本活動(dòng)經(jīng)驗(yàn),這就是帶得走的能力.

這里還要指出,開(kāi)展綜合實(shí)踐活動(dòng)需要大量時(shí)間,期望完全在課內(nèi)完成可能性不大;如果將實(shí)踐活動(dòng)有意識(shí)的分成課前實(shí)踐和課上實(shí)踐兩部分,不僅加強(qiáng)了可操作性,也兼顧了活動(dòng)的有效性．對(duì)于在課上沒(méi)有完成任務(wù)的學(xué)生,執(zhí)教者應(yīng)允許甚至鼓勵(lì)他們利用其他時(shí)間繼續(xù)探索以達(dá)成預(yù)設(shè)目標(biāo)并保護(hù)其積極性．

3.3 在個(gè)性化學(xué)習(xí)中形成基本思想

高二物理“恒定電流”的教學(xué),一般安排12課時(shí)．物理綜合實(shí)踐活動(dòng)是典型的個(gè)性化學(xué)習(xí)和人性化學(xué)習(xí),遵循“l(fā)ess and more”(似少實(shí)精)的原則筆者選擇并重構(gòu)了教學(xué)內(nèi)容．以3課時(shí)常規(guī)課為鋪墊,5課時(shí)單元綜合實(shí)踐活動(dòng)為核心,4課時(shí)的自選實(shí)驗(yàn)課來(lái)鞏固、應(yīng)用已取得的成果;鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)深度學(xué)習(xí)發(fā)展批判性思維、問(wèn)題解決能力和創(chuàng)造性,實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的“素養(yǎng)化”．

懷特海認(rèn)為,“科學(xué)教育的獨(dú)特價(jià)值應(yīng)該是,它將思維建立在直接的觀察上”．筆者設(shè)計(jì)的活動(dòng),無(wú)論過(guò)程還是結(jié)果,均滿(mǎn)足在形式上提供“直接觀察”的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì),也為每個(gè)學(xué)生、每個(gè)活動(dòng)小組提供適應(yīng)其個(gè)性化選擇的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì),更防止將需要親手操作的實(shí)驗(yàn)異化為可以記憶的程序;在方法論上,把物理學(xué)科知識(shí)的實(shí)踐性、假設(shè)性置于首位,讓學(xué)生在真實(shí)的設(shè)計(jì)、探究、發(fā)現(xiàn)與總結(jié)中形成基本思想,有利于培養(yǎng)既有創(chuàng)造能力,又有合作交往能力的高素養(yǎng)個(gè)體和群體．

3.4 在綜合評(píng)價(jià)中發(fā)展核心素養(yǎng)

物理綜合實(shí)踐活動(dòng)也是典型的研究性學(xué)習(xí)與合作性學(xué)習(xí),基于鼓勵(lì)學(xué)生自由表現(xiàn)和持續(xù)性、創(chuàng)造性發(fā)展的理念,評(píng)價(jià)并不局限于活動(dòng)之后,既然活動(dòng)前的設(shè)計(jì)、猜想,活動(dòng)中的試錯(cuò)、糾錯(cuò)、調(diào)整等都是促進(jìn)經(jīng)驗(yàn)獲得、思想形成的有效途徑,那么它們自然都可以適時(shí)評(píng)價(jià)．綜合評(píng)價(jià)的內(nèi)容,可以是一段即興發(fā)言,可以是一張?jiān)O(shè)計(jì)圖,也可以是一篇小論文或其他個(gè)性化、創(chuàng)造性的表達(dá)．評(píng)價(jià)的重點(diǎn)更多的應(yīng)落實(shí)在學(xué)生用科學(xué)的方式提出、分析和解決問(wèn)題的意識(shí)和能力,從而達(dá)成評(píng)價(jià)的“素養(yǎng)化”．

4 對(duì)未來(lái)的展望

自2012年起,筆者開(kāi)始嘗試把部分高中實(shí)驗(yàn)改編成物理綜合實(shí)踐活動(dòng)．在近5年的探索和實(shí)踐中,筆者深深地體會(huì)到師生一起探討未知的那種謙虛與勇敢．實(shí)踐表明,中學(xué)物理綜合實(shí)踐活動(dòng)的常態(tài)實(shí)施是培育青年學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑,它很有可能成為撬動(dòng)傳統(tǒng)物理課堂教學(xué)轉(zhuǎn)型的一個(gè)支點(diǎn),具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義．它的力量值得關(guān)注!

(謹(jǐn)以本文向胡平先生致敬!)

1 張華.核心素養(yǎng)與我國(guó)基礎(chǔ)教育課程改革“再出發(fā)”[J]. 華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)(教育科學(xué)版),2016(01): 7-9.

2 胡平.中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教育的文化價(jià)值簡(jiǎn)論[J].物理教師, 2007(11):36-40.

3 胡平.物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生思想的形成與深化[J].物理教師, 2013(07):2-7.

4 胡平.物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中“教學(xué)碎片”的聯(lián)結(jié) [J].物理教師,2015(08):5-13.

5 冀蒙,朱文輝.生成性教學(xué):何為與為何——兼對(duì)鄭朝予博士的回應(yīng)[J].當(dāng)代教育科學(xué),2013(14):41-45.

6 黃皓.綜合實(shí)踐活動(dòng)的教學(xué)設(shè)計(jì)[J].物理教學(xué),2014(05):47-50.

7 黃皓.中學(xué)物理綜合實(shí)踐活動(dòng)的興起、發(fā)展與實(shí)踐[J]. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器,2016(02):8-10.

8 黃皓.高中物理綜合實(shí)踐活動(dòng)的探索與實(shí)踐[J]. 物理教師,2015(11):33-37.

本文系江蘇省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃立項(xiàng)課題“中學(xué)物理綜合實(shí)踐活動(dòng)的行動(dòng)研究”(批準(zhǔn)號(hào)D/2015/02/351/)的階段性成果．

2017-04-12)