單元視域下的任務(wù)型教學(xué)設(shè)計(jì)
——以“歐姆定律復(fù)習(xí)”為例

賁可敬

（江陰市夏港中學(xué)，江蘇 無(wú)錫 214442）

單元不是把教學(xué)內(nèi)容碎片化地當(dāng)作“知識(shí)點(diǎn)”來(lái)處置，而是有機(jī)地、模塊式地組織與構(gòu)成的.單元設(shè)計(jì)不是單純知識(shí)點(diǎn)傳輸與技能訓(xùn)練的安排，而是學(xué)科素養(yǎng)與課時(shí)教學(xué)之間的關(guān)鍵紐帶，做好單元設(shè)計(jì)有利于學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中整體架構(gòu)知識(shí)與能力體系.［1］筆者精心設(shè)計(jì)問(wèn)題指引學(xué)生科學(xué)思維，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)關(guān)注學(xué)生科學(xué)探究，在任務(wù)驅(qū)動(dòng)、問(wèn)題解決中達(dá)成復(fù)習(xí)目標(biāo)，提升學(xué)生學(xué)科素養(yǎng).本文以“歐姆定律復(fù)習(xí)課”為例，淺談實(shí)踐的體會(huì).

1 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)確立目標(biāo)

1.1 課程標(biāo)準(zhǔn)與學(xué)習(xí)目標(biāo)

本單元隸屬于課程標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)內(nèi)容一級(jí)主題——能量，二級(jí)主題——電磁能的學(xué)習(xí)范疇，課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求為復(fù)習(xí)課教學(xué)指明了方向，也為學(xué)習(xí)目標(biāo)的敘寫(xiě)提供了依據(jù).本單元的課程標(biāo)準(zhǔn)要求是：知道電壓、電流和電阻；通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究電流與電壓、電阻的關(guān)系；理解歐姆定律.課程標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的基本要求，具體到教學(xué)實(shí)踐時(shí)達(dá)成目標(biāo)的方式與路徑可以多樣化.本節(jié)課以貫穿整個(gè)單元的實(shí)踐活動(dòng)為任務(wù)載體，根據(jù)學(xué)情確定了如下學(xué)習(xí)目標(biāo)：經(jīng)歷改變燈泡亮度的系列實(shí)驗(yàn)，知道電流、電壓、電阻；通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究電流與電壓、電阻的關(guān)系，并經(jīng)圖像分析知道歐姆定律；通過(guò)設(shè)計(jì)模擬調(diào)光燈理解歐姆定律.

1.2 設(shè)計(jì)理念與教學(xué)流程

本節(jié)課以“設(shè)計(jì)一個(gè)模擬調(diào)光燈”為任務(wù)載體，依次經(jīng)歷“串聯(lián)一個(gè)電阻，使燈泡亮度改變”、“串聯(lián)一個(gè)滑動(dòng)變阻器，使燈泡亮度連續(xù)改變”、“串聯(lián)一個(gè)電阻和一個(gè)滑動(dòng)變阻器，使燈泡在安全的前提下亮度連續(xù)改變”系列化、遞進(jìn)式的探究過(guò)程，重溫電阻、滑動(dòng)變阻器、歐姆定律等物理模型.并通過(guò)再探歐姆定律，測(cè)量定值電阻的阻值，以理解歐姆定律的實(shí)踐價(jià)值，體現(xiàn)出依托科學(xué)探究，培養(yǎng)科學(xué)思維，形成物理觀念的課程核心素養(yǎng)落地路徑.教學(xué)流程設(shè)計(jì)如圖1所示.

圖1 教學(xué)流程設(shè)計(jì)圖

2 任務(wù)驅(qū)動(dòng)牽引教學(xué)

2.1 情境設(shè)置與載體設(shè)計(jì)

情境注重把真實(shí)世界的畫(huà)面場(chǎng)景與課堂學(xué)習(xí)鏈接起來(lái)，鮮明地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，引起學(xué)生認(rèn)識(shí)世界的興趣.［2］把物理課堂與生活實(shí)際緊密結(jié)合起來(lái)，將給物理課堂帶來(lái)無(wú)限生機(jī)，學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力也會(huì)明顯提高.在第13章的物理學(xué)習(xí)過(guò)程中，教材曾經(jīng)安排了“怎樣使一個(gè)小燈泡亮起來(lái)”的活動(dòng)，在此基礎(chǔ)上本節(jié)課創(chuàng)設(shè)了“如何改變這盞燈的亮度？”的問(wèn)題情境.這既是以往物理學(xué)習(xí)的延續(xù)，也是現(xiàn)實(shí)生活中燈泡亮度調(diào)節(jié)的實(shí)際應(yīng)用.以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式將本單元探究的問(wèn)題逐步引向深入，隨著問(wèn)題的展開(kāi)，要完成“設(shè)計(jì)模擬調(diào)光燈”的任務(wù)，則必須對(duì)碰到的一系列問(wèn)題加以解決.如：電阻對(duì)電流的阻礙作用如何體現(xiàn)？變阻器的使用注意事項(xiàng)有哪些？電流與電壓、電阻的關(guān)系是什么？如何采用不同的方法測(cè)量阻值很小和阻值很大的電阻？最終回歸課題，在設(shè)計(jì)一個(gè)模擬調(diào)光燈的任務(wù)中，實(shí)現(xiàn)本節(jié)課提出的教學(xué)目標(biāo).

2.2 科學(xué)探究與模型建構(gòu)

實(shí)踐性是物理學(xué)科的特質(zhì)，實(shí)驗(yàn)是學(xué)生最基本的物理實(shí)踐活動(dòng).“探究電流與電壓、電阻的關(guān)系”是學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)之一，“伏安法測(cè)電阻”是電學(xué)中的一種基本測(cè)量，屬于歐姆定律變形公式的具體應(yīng)用.相對(duì)于新課，復(fù)習(xí)課的實(shí)驗(yàn)更加關(guān)注如何從安全、操作等角度去選擇實(shí)驗(yàn)器材，如何用一般方法排除并檢驗(yàn)故障，如何應(yīng)用形式邏輯促進(jìn)物理學(xué)習(xí).如此設(shè)計(jì)的目的是希望學(xué)生能在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并利用已有的知識(shí)動(dòng)手、動(dòng)腦解決問(wèn)題.課本實(shí)驗(yàn)只是基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上通過(guò)設(shè)計(jì)“等效替代法測(cè)電阻”的活動(dòng)，來(lái)進(jìn)一步靈活運(yùn)用測(cè)量原理，加深對(duì)歐姆定律的理解與應(yīng)用.實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕?gòu)最終還是要服務(wù)于生活和生產(chǎn)，通過(guò)對(duì)模擬調(diào)光燈電路的設(shè)計(jì)分析，讓學(xué)生了解其他設(shè)計(jì)方案.最后，回歸于生活，了解現(xiàn)實(shí)生活中各種調(diào)光燈是如何滿足個(gè)性化、多樣化需求的.

開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)，多樣化的設(shè)計(jì)還能充分激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力和課堂活力.本課在“改變一個(gè)小燈泡亮度”活動(dòng)中，設(shè)計(jì)由學(xué)生自主選擇器材，自行設(shè)計(jì)方案，自由表達(dá)觀點(diǎn).先連接一個(gè)簡(jiǎn)單電路，讓一個(gè)小燈泡亮起來(lái)，再利用實(shí)驗(yàn)桌上提供的器材，嘗試改變這盞燈的亮度并交流各自的做法.例如，學(xué)生在原電路中串聯(lián)一個(gè)定值電阻或者一根金屬絲，可以改變小燈泡的亮度，同時(shí)建立電阻的模型；學(xué)生也可以在原電路中串聯(lián)一支鉛筆芯或者一只滑動(dòng)變阻器，移動(dòng)觸頭或者滑片還可以連續(xù)改變小燈泡的亮度，同時(shí)建立變阻器的模型；如果能在此基礎(chǔ)上考慮燈泡的安全性，再串聯(lián)一個(gè)保護(hù)電阻，則設(shè)計(jì)更加完善，同時(shí)建立歐姆定律的模型，設(shè)計(jì)思路如圖2所示，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖3所示.

圖2 設(shè)計(jì)思路示意圖

圖3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程示意圖

3 真實(shí)評(píng)價(jià)反饋學(xué)力

在傳統(tǒng)的教學(xué)評(píng)價(jià)體系中，評(píng)價(jià)的主要目的是考查學(xué)生知識(shí)目標(biāo)的達(dá)成度，主要方式是通過(guò)“紙筆測(cè)驗(yàn)”對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)業(yè)水平評(píng)價(jià)，實(shí)質(zhì)是基于“認(rèn)知理論”的終端測(cè)量，是“對(duì)知識(shí)的評(píng)價(jià)”.物理課堂應(yīng)著力于以單元為單位，全方位地布局多維度的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，旨在提升學(xué)生的證據(jù)意識(shí)和問(wèn)題解決能力.為了真切地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)并真實(shí)地反饋學(xué)生的學(xué)力，必須讓作為主要評(píng)價(jià)者的教師要確立基于“學(xué)科素養(yǎng)”的單元設(shè)計(jì)思想，［3］不能單純地根據(jù)學(xué)科測(cè)驗(yàn)的得分來(lái)表征學(xué)生的素養(yǎng)發(fā)展水平，而應(yīng)采用多樣化的評(píng)價(jià)方式促進(jìn)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的提升.

3.1 形成性評(píng)價(jià)提升證據(jù)意識(shí)

形成性評(píng)價(jià)是教育實(shí)踐中重要的評(píng)價(jià)方式，需要教師把握學(xué)生多樣的學(xué)習(xí)姿態(tài)，因材施教；學(xué)生也參與評(píng)價(jià)的過(guò)程，在課堂里建構(gòu)反思性學(xué)習(xí)文化和評(píng)價(jià)文化.例如：測(cè)量阻值較小電阻（1Ω左右）時(shí)，學(xué)生會(huì)憑借經(jīng)驗(yàn)選擇電流表0－0.6A的量程，因待測(cè)電阻阻值較小，電源電壓為3V，滑動(dòng)變阻器并不能完全保證電流表的安全.學(xué)生測(cè)量后會(huì)發(fā)現(xiàn)幾次實(shí)驗(yàn)電阻值的差異很大，明顯不是誤差造成的.一個(gè)定值電阻的阻值竟然有如此大的差異，這激發(fā)了學(xué)生反思精神的形成.同時(shí)教師可以提示，此類測(cè)量實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)盡量選用較小的電流進(jìn)行測(cè)量，而且通電時(shí)間要盡可能短一些.學(xué)生根據(jù)教師的提示，經(jīng)討論分析后得出：此舉目的是減小電熱對(duì)阻值的影響，證據(jù)是長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量時(shí)，觸碰到電阻感覺(jué)發(fā)燙，說(shuō)明電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生了很多的熱量，溫度明顯升高，電阻受到溫度的影響很大.再如：學(xué)生在“再探歐姆定律”的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表的指針偏轉(zhuǎn)異常，如圖4所示.此時(shí)形成性評(píng)價(jià)巧妙地解決了“電路故障分析問(wèn)題”，而不是學(xué)生完成紙筆測(cè)驗(yàn)中的“故障分析題”.學(xué)生在問(wèn)題情境中經(jīng)分析初步推斷定值電阻發(fā)生斷路，進(jìn)一步排查發(fā)現(xiàn)是連接定值電阻的金屬絲斷了，如圖5所示.

圖4

圖5

3.2 表現(xiàn)性評(píng)價(jià)促進(jìn)問(wèn)題解決

讓學(xué)生能夠以直觀的方式評(píng)價(jià)自身的變化，把人的內(nèi)在認(rèn)知過(guò)程以可視化的形式顯性出來(lái)就是表現(xiàn)性評(píng)價(jià)的顯著特征.表現(xiàn)性評(píng)價(jià)作為質(zhì)性評(píng)價(jià)的一種方式，本質(zhì)上是一種過(guò)程性評(píng)價(jià)，［4］是著眼于學(xué)習(xí)過(guò)程的評(píng)價(jià)，特別有助于把紙筆測(cè)驗(yàn)不能測(cè)量的能力、素養(yǎng)、態(tài)度、價(jià)值觀“表征”出來(lái).本課在歐姆定律知識(shí)背景下，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造性思考，在問(wèn)題解決情境中基于知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，做出自主判斷，并根據(jù)自己的思考與判斷進(jìn)行問(wèn)題解決.如：在熟練掌握測(cè)量電阻的基本方法和注意事項(xiàng)后，再取出生活中某個(gè)用電器的電阻（幾百歐左右）進(jìn)行測(cè)量，請(qǐng)一組學(xué)生借用黑板上的示教板電路進(jìn)行測(cè)量.學(xué)生接入待測(cè)電阻，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)較大，電流表幾乎沒(méi)有示數(shù)，將滑片P向阻值小的方向調(diào)節(jié)，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)略有變大，但電流表的示數(shù)幾乎沒(méi)有變化，指針偏轉(zhuǎn)角度很小，不到1小格，無(wú)法準(zhǔn)確讀出電流值，如圖6所示.學(xué)生面色凝重，實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行.此時(shí)讓學(xué)生代表嘗試著解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：說(shuō)明待測(cè)電阻阻值很大，電路中的電流很小，無(wú)法準(zhǔn)確讀數(shù).電流表在此測(cè)量實(shí)驗(yàn)中無(wú)法發(fā)揮其作用，能否在不使用電流表的情況借助電阻箱進(jìn)行測(cè)量.平時(shí)的習(xí)題訓(xùn)練中總是人為假設(shè)“若電流表壞了，如何測(cè)量？”，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，在真實(shí)情境下，學(xué)生更能真切感受到電表在實(shí)驗(yàn)中的重要性，也更能激發(fā)學(xué)生解決問(wèn)題的情感.經(jīng)短暫討論，學(xué)生提出用如圖7所示的等效替代法測(cè)量該電阻阻值，以解決“無(wú)法使用電流表”的真實(shí)問(wèn)題.

圖6

圖7

根據(jù)這種方案，學(xué)生進(jìn)行測(cè)量.但這種測(cè)量也有弊端，只能進(jìn)行一次測(cè)量.教師進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了新的方案如圖8所示.閉合開(kāi)關(guān)后，改變電阻箱接入的阻值進(jìn)行多次測(cè)量.記錄下電阻箱的阻值R及對(duì)應(yīng)的電壓表示數(shù)U，并根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)繪制出圖像，如圖9所示，學(xué)生根據(jù)電路圖，結(jié)合圖像，計(jì)算這個(gè)電阻R2的大小.在等效替代法的基礎(chǔ)上，稍加改進(jìn)，解決了 “不能多次測(cè)量”的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題.在計(jì)算過(guò)程中數(shù)學(xué)方法的有效使用，也為物理問(wèn)題的解決提供了支持.

圖8

圖9

4 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)一個(gè)模擬調(diào)光燈是在學(xué)生學(xué)習(xí)了電阻、變阻器及歐姆定律的基礎(chǔ)上，對(duì)學(xué)生提出的一次綜合知識(shí)的應(yīng)用要求.本節(jié)課在單元設(shè)計(jì)視域下，以改變小燈泡的亮度為明線，以電阻、變阻器、歐姆定律等物理模型的建構(gòu)為暗線，設(shè)計(jì)的過(guò)程，即認(rèn)識(shí)、理解、應(yīng)用歐姆定律的過(guò)程.這既是對(duì)本單元初始任務(wù)設(shè)計(jì)的回應(yīng)，也是本節(jié)課最終建立的物理模型，同時(shí)為今后制作模擬調(diào)光燈打好了“設(shè)計(jì)”基礎(chǔ).