基于STEAM的任務(wù)卡學(xué)習(xí)在《電學(xué)實驗復(fù)習(xí)》的實例探究

談學(xué)婕

摘要：物理課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生自己動手動腦，通過學(xué)生自主探究來學(xué)習(xí)物理知識。而STEM教育在國內(nèi)外中小學(xué)課程中正不斷受到廣泛的關(guān)注，伴隨著中國中學(xué)物理新課程改革的深入進(jìn)行，任務(wù)型教學(xué)就是以具體的任務(wù)為學(xué)習(xí)動力或動機(jī)，以完成任務(wù)的過程為學(xué)習(xí)過程，以展示任務(wù)成果的方式來體現(xiàn)教學(xué)的成就。本文以《電學(xué)實驗復(fù)習(xí)》復(fù)習(xí)課為例，進(jìn)行闡述，希望對教學(xué)一線的工作者的物理課堂教學(xué)提供一些建議。

關(guān)鍵字：任務(wù)卡學(xué)習(xí);STEM教育;初中物理;課堂教學(xué)

物理課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生自己動手動腦，通過學(xué)生自主探究來學(xué)習(xí)物理知識。隨著物理新課程的逐步推進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的課程理念已經(jīng)被大家所普遍接受。而“任務(wù)型”教學(xué)，作為一種教學(xué)指導(dǎo)思想和總的教學(xué)方法，已為廣大教學(xué)工作者所熟悉。任務(wù)型教學(xué)就是以具體的任務(wù)為學(xué)習(xí)動力或動機(jī)，以完成任務(wù)的過程為學(xué)習(xí)過程，以展示任務(wù)成果的方式來體現(xiàn)教學(xué)的成就。新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)素質(zhì)教育，通過參與任務(wù)活動，以學(xué)生“能做某事”為目標(biāo)要求，引起學(xué)生求知興趣，并讓學(xué)生在參與任務(wù)的過程中，達(dá)到“注重培養(yǎng)學(xué)生具有較強(qiáng)的觀察能力、思維能力和操作能力”的要求，這三大能力的培養(yǎng)既是對學(xué)生素質(zhì)教育的具體體現(xiàn)，也是對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)提升的具體體現(xiàn)。

STEM教育在國內(nèi)外中小學(xué)課程中正不斷受到廣泛的關(guān)注，希望借助科學(xué)（Science）、科技（Technology）、工程（engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）教育以及跨學(xué)科知識整合，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識和解決實際問題的能力，以及提升創(chuàng)造性思維。在STEM教育的實施過程中，探究式教學(xué)模式發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。探究式教學(xué)模式是指在教學(xué)過程中，學(xué)生在教師指導(dǎo)下，通過“問題情境”啟發(fā)思考，對當(dāng)前教學(xué)內(nèi)容中的主要知識點進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、深入探究并進(jìn)行小組合作交流這種學(xué)習(xí)方式已被證實有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高對抽象知識的理解與掌握、培養(yǎng)解決問題能力和團(tuán)隊合作精神（Furtak，Seidel，Iverson，&Briggs，2012）。

然而，對實際問題的探究通常包含復(fù)雜的過程。在實施探究式教學(xué)的過程中發(fā)現(xiàn)，教師所組織的課堂教學(xué)看似很熱鬧，片面強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，絕對以學(xué)生為中心不利于學(xué)生的學(xué)習(xí)。特別是探究復(fù)雜任務(wù)時，學(xué)生普遍會處于無目標(biāo)狀態(tài)，不知道自己下一步要做什么，也不知道怎樣才能得出老師要求的結(jié)果，學(xué)生參與積極性低，課堂效率低，更不用說培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。反過來，如果老師把探究的步驟交代得太詳細(xì)，學(xué)生跟著老師的學(xué)案要求一步步做，雖然學(xué)生能得到老師想要的結(jié)果，但是這樣的探究已經(jīng)不能稱為自主式探究。

長期的教學(xué)實踐表明，實踐上無法實現(xiàn)探究式教學(xué)理論上的效果，不僅沒有突破傳統(tǒng)教學(xué)的局限，甚至還影響了知識體系教學(xué)的效率。為此，如何降低探究的難度同時能讓學(xué)生經(jīng)歷探究的過程成了教學(xué)上的亟待解決的問題。

物理教學(xué)，包括物理課堂中的教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”。為了提高課堂教學(xué)效率，本次課堂實例探究——《電學(xué)實驗專題復(fù)習(xí)》運用forclass智慧課堂平臺和無線同屏技術(shù)及時反饋學(xué)生的任務(wù)卡學(xué)習(xí)效果。

一、創(chuàng)設(shè)問題情境，引入課堂主題

由于初中學(xué)生的探究能力并不成熟，教師要給予適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和點撥，才能提高學(xué)生探究的能力，而現(xiàn)行初中物理教材中的物理知識都比較有趣，與生活現(xiàn)實結(jié)合得比較緊密，因此，創(chuàng)設(shè)問題情境在初中物理教學(xué)實踐中顯得尤為重要。

電學(xué)實驗中比較典型的幾個實驗，如“電流與電壓、電阻關(guān)系”;“測小燈泡的電阻”;“測小燈泡電功率”等常為中考熱點，《電學(xué)實驗專題》在課堂開始的時候，就會直接提問：初中階段五個主要的電學(xué)實驗是哪些？

創(chuàng)設(shè)問題情境是教師在教學(xué)活動中把學(xué)習(xí)設(shè)置到復(fù)雜的、有意義的問題情境中，通過學(xué)生自主思考、合作探究解決真實性問題，學(xué)習(xí)隱含于問題背后的學(xué)科知識，形成解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)能力的一種教學(xué)方式，它是激發(fā)學(xué)生自主探究的一種重要的方式。

二、小組合作，進(jìn)入課堂主題

結(jié)合任務(wù)卡1的內(nèi)容，深入的討論了自己所在小組實驗。每個小組討論之后，可以任選一個實驗完成任務(wù)卡1的活動。

當(dāng)然僅僅有老師創(chuàng)設(shè)問題情境還不夠，還要學(xué)生主動參與到教學(xué)活動中。新課程標(biāo)準(zhǔn)指出：有效的學(xué)習(xí)活動不能單純地依賴模仿和記憶，動手實驗、自主探索與合作交流應(yīng)當(dāng)成為學(xué)生學(xué)習(xí)的重要方式。

經(jīng)過小組的討論，每組成員都比較輕松的完成任務(wù)卡1的內(nèi)容，同時，我也選取一組代表去黑板上演示如何規(guī)范的連接實物圖。學(xué)生們在演示過程中，不可避免的會出現(xiàn)一些小燈泡不亮的情況，于是，我可以借此機(jī)會，跟同學(xué)們好好回憶一下電學(xué)實驗故障分析。

每個學(xué)生在經(jīng)過任務(wù)卡1的闖關(guān)之后，我們對五個主要電學(xué)實驗進(jìn)行橫向比較，主要包括以下幾個方面：1、實驗原理、2、電路圖、3、滑動變阻器的作用，4、多次測量的目的，5、實驗結(jié)論，6、實驗數(shù)據(jù)圖像。每個小組在充分討論和思考的基礎(chǔ)上，派一名代表上講臺對每一個方面進(jìn)行總結(jié)和歸納，這樣也符合“最近發(fā)展區(qū)”的教育理念。

基于目前小組合作現(xiàn)狀，為了提高物理探究的效能，利用任務(wù)卡學(xué)習(xí)來優(yōu)化小組合作方式顯得尤為重要。

三、濃縮典型例題，鞏固提高

1.小彬用如圖甲所示的實驗器材探究“電流與電阻的關(guān)系”。電源電壓恒為3V，滑動變阻器上標(biāo)有“20Ω2A”字樣，阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值電阻各一個。

（1）請你用筆畫線代替導(dǎo)線，把圖13甲所示的實驗電路補(bǔ)充完整。

（2）小彬5Ω定值電阻接入電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)而電壓表無示數(shù)，則電路中的故障可能是 ? ? ? ? ? ? ? ? ? （寫出一種）;排除故障后，改正錯誤后操作實驗，下左表是小彬同學(xué)完成的實驗記錄，經(jīng)檢查，實驗數(shù)據(jù)無誤，但是根據(jù)這些數(shù)據(jù)不能得出正確結(jié)論。分析其原因是______________________________________________。

（3）如果保留第一次實驗數(shù)據(jù)重新實驗，閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片P，應(yīng)使定值電阻R兩端電壓為V，此時電流表的示數(shù)如上圖2所示，則R的阻值為Ω。

（4）再換上20歐的電阻后，滑動變阻器的滑片P較上一次應(yīng)更靠近（選填“A”或“B”）端，使電壓表的示數(shù)為V。

（5）小彬記錄正確的數(shù)據(jù)后，分析數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是：___________ ___________________。

（6）實驗結(jié)束后，小彬問老師在此實驗中能否換用50Ω的定值電阻進(jìn)行實驗？老師指導(dǎo)小彬分析了不能更換的原因。你認(rèn)為其原因是_______ _________________。

（7）小龍和小關(guān)在探究中電流和電壓的關(guān)系時，利用電壓表和電流表測得了多組數(shù)據(jù)，記錄如下表。請根據(jù)表中給出的數(shù)據(jù)，判斷分析出他們實驗時的電路可能是圖4中的

（8）小明繼續(xù)用這組器材測量定值電阻RX的阻值，他連接好電路進(jìn)行試驗，當(dāng)P滑到某一位置時，兩表讀數(shù)如圖丙所示，由此可知R=____Ω。你認(rèn)為這個結(jié)果可靠嗎？_________理由是____________________ _____。

老師通過歸納和創(chuàng)新例題，將電學(xué)實驗的主要知識點都濃縮在一道題目上，在課堂上，充分給與學(xué)生思考的時間，讓學(xué)生們利用總結(jié)的知識，鞏固提高！充分提高物理課堂的效率。

四、利用任務(wù)卡2，讓學(xué)生小組合作探究目標(biāo)更加清晰

任務(wù)卡2的設(shè)計，融入STEM理念設(shè)計，STEM教育不是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)和藝術(shù)教育的簡單疊加，而是將五門學(xué)科內(nèi)容組合形成有機(jī)整體，以整合的教學(xué)方式培養(yǎng)學(xué)生掌握知識和技能，并能進(jìn)行靈活的解決真實世界的問題（圖1）。

在電學(xué)實驗復(fù)習(xí)中，通過特殊方法來測量未知電阻的大小，本來就是難點，通過任務(wù)卡2，讓學(xué)生擔(dān)任工程師、設(shè)計師、測算師以及監(jiān)督員的角色，此次試驗，每個小組的實驗器材都不同（如圖2），積極調(diào)動小組各成員的積極性，讓整個小組的探究活動井然有序，每個小組也都能夠高效的探究。學(xué)生在這個過程中不僅學(xué)到了科學(xué)知識，提高了科學(xué)探究能力，而且鍛煉了人際交往和團(tuán)隊協(xié)作能力，最終真正體會到學(xué)習(xí)的樂趣。

蘇霍姆林斯基曾說過：在人的心靈深處都有一種根深蒂固的需要，這就是希望自己是一個發(fā)現(xiàn)者、研究者和探索者。在學(xué)生的精神世界里這種需要特別強(qiáng)烈。從心理學(xué)角度分析知識的獲得是一種主動的認(rèn)識活動，學(xué)習(xí)者不應(yīng)是信息的被動接受者而應(yīng)該是知識獲取過程的主動參與者。任務(wù)卡學(xué)習(xí)正是為學(xué)生提供了這樣一種參與實踐活動的可能，最大限度地保護(hù)了孩子們這種與生俱來的天性，充分挖掘這種極難得的寶貴的教育資源。

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