例談初中物理“綜合實踐活動”之活動課型

孫紅文

(江蘇省南京市溧水區第一初級中學,江蘇 南京 211200)

隨著義務教育蘇科版初中物理教材的實施及其與時俱進的改革創新,教材在一章或數章后增設了“綜合實踐活動”欄目,4冊教材中一共安排9個活動.它們主要是以初中物理學科知識為知識背景,通過學科滲透方式,由學校有目的、有計劃、有組織地以多樣化的活動方式綜合運用所學物理知識,開展以學生為活動主體的實踐性、自主性、創造性、趣味性以及非學科性為主要特征的多樣性的項目學習活動.此欄目的設置恰與當下的學科核心素養的培養、使培養的對象成為“全面發展的人”的教育要求是不謀而合的,它是繼探究性學習、研究性學習的升級版.從課程角度來看,它兼有國家課程、地方課程和校本課程性質的一種課程形態,具有獨特的功能和相對獨立性.從物理學科角度來看,它具有明顯學科特點和學科研究方法,是與生活、技術、社會相聯系的跨學科綜合,需要必修與選修相結合、課內與課外相結合.可見,綜合實踐活動不是一節普通的物理課,它的活動總流程可用圖1來表示.在實施中,筆者聽過的大多數觀摩課中主要是以成果匯報課型為主.由于此類項目學習活動不可能在一節課內全部完成,故筆者就目前大多數教師比較糾結的課型問題進行了嘗試與反思,現通過以下一些實踐課例從項目活動研究的時間進程及其所需解決的主要問題的視角將課型細分如下.

圖1 活動總流程圖

課型1: 活動前期——發起準備課

學生是活動的主體.為使學生投入某實踐活動中來,教師必須進行課堂動員,設置合理的、符合生活實際的研究場景,讓學生積極自愿參與、主動探究,樂于表達、傾聽、思考、與他人合作等.因此,課堂上需要做好以下準備: ① 如何選題?提出一個問題比解決一個問題更重要.教師要引導學生提出有效地項目學習課題,且能夠將物理與自然、生活、社會、技術、環境聯系起來.② 如何組織?教師要引導學生處理好伙伴間、師生間、家校間、及與社會部門或團體間的關系,且選定的項目負責人需要有一定協調與溝通能力.③ 如何計劃?包括項目研究的時間計劃與具體的實施計劃.計劃中還應包括項目實施的研究手段,諸如調查小報告、創新實驗、小制作、小發明、小論文、文獻資料收集與研究等.④ 評估可行性與風險有多大?如對選題的有效猜想是否合理、是否可行,對結果或結論的期望值的預設,盡量將風險降低到最小,包含中途課題變更、項目研究失敗等.

例如,在教學“設計和制作一個機械模型”的準備課中,筆者設計了如下幾個教學環節.

環節一:給學生提供符合實際情況的探究情景,通過網絡或其他媒體查閱有關簡單機械應用的資料,PPT播放教師指導學生制作的一些圖片和視頻,了解歷史上和生活中有關機械的發明和應用情況.

環節二:在廣泛了解生活中各種簡單機械應用的基礎上,選擇一件典型的機械,觀察實物和使用情況,了解主要功能、構造和原理.通過觀察與討論學生得到啟發,提出若干個設計的項目課題,且通過討論確定設計和制作若干個機械模型.

環節三:由學生自由組合,將全班分成若干小組,推選出項目負責人．由于涉及對歷史、文化、生活、生產、科技等領域的調查、方案的設計與修改、制作與調試、成果的展示、介紹和答辯,還必須明確分工,責任到人,并鼓勵每個人都發揮自己的特長,勇于爭當骨干.

環節四:以小組為單位,提出設計、制作機械模型初步的方案:該模型由哪幾種簡單機械組成?功能是什么?是提升重物、控制某種機件動作還是牽引物體前進等?有什么特點?預估項目執行過程中可能出現的問題或困難,及提出什么樣的應對策略?從哪些方面來評價最后的成果?……

課型2: 活動中期——階段管理課

此課型主要以教師指導與管理為主.活動中,教師既要放手,又要對學生進行跟蹤指導．特別是當項目研究小組出現自己不能解決的困難時、或是項目課題的研究方向出了問題時、或是項目課題研究遇到瓶頸時怎么辦?此時教師應給予他們方法指導、技術支持等,可以讓學生少走彎路.

例如,在“探究樹蔭下的光斑”活動的過程中,學生最初提出影響光斑形狀、大小、亮暗的因素等項目學習課題.研究中他們還發現了一些新問題:① 由于光斑的大小在變,那么光斑是否也與平面鏡所成的像那樣左右相反呢?或是跟其他鏡子成的像那樣上下顛倒呢?此時,需要教師加以引導:若要深入研究,需要控制哪些條件、改變哪些因素、觀察哪些現象、測量哪些數據等,如由于太陽光源近似圓形,所成的像看不出左右相反、上下顛倒,怎么辦?② 在探究光斑的形狀與孔的大小關系時,學生發現三角形小孔不一定都成太陽的圓形光斑,當光屏離小孔很近時,屏上呈現的就是三角形光斑,由此就提出了“光斑形狀與光屏到小孔的距離有關”的新課題.

再如,在“比較材料的隔聲性能”活動中,出現了兩個需要指導的問題:一是如何選擇合適的聲源?因為人耳對于響度較小的聲音的變化較為敏感;而聲音比較響時,發生同樣的變化人耳反應不太靈敏.這也是教材在本實驗中采用聽秒表的聲音,而不選擇聽鬧鈴聲的原因.但考慮到我們實驗的環境噪聲還是比較明顯的,用秒表走動時微弱的“嚓嚓”聲比較難以聽清楚,嘗試下來感覺用手機中單調的鈴聲作為聲源是不錯的選擇、且音量也要適中.二是如何比較隔聲性能的好壞?方法一是通過測量可聽聲的距離(聲源到耳朵恰好聽不到手機鈴聲時位置的距離)來比較隔聲性能的好壞.這個距離越遠,材料的隔聲性能越差;方法二是聲源固定,改變隔聲材料,人站在離聲源一定的距離,聽者通過聽到的聲音強弱來比較材料的隔聲性能.聽到聲音越強，說明材料的隔聲性能越差.開始時,學生對第一種方法的優勢還感受不深,等演示過后,學生自然體會到第一種方法較好,它能讓所有學生實實在在地看到這個“最大可聽距離”,立刻就能辨別出隔聲性能的好壞.

此外,還可能會出現組內成員表現不積極、研究工作懈怠與推諉、甚至有不滿情緒,教師都要細心觀察,做好協調與監督,也可采取一些激勵與獎勵措施,比如以物理組、年級組、全校為單位進行評比,將優秀成果進行櫥窗展覽等.

課型3:活動中期——階段匯報課

此課型是以學生中期研究匯報與實驗展示為重點,匯報與展示的同時也可提出研究過程中遇到的困難,提出需要同伴或教師幫助與指導的地方.例如,在“用電冰箱研究物態變化現象”中,有四個項目學習子課題.學生以小組為單位在中期匯報中展示了自己的部分研究成果,并提出了一些疑問．

“研究電冰箱內的溫度分布”子課題小組匯報:① 選取觀察電冰箱的基本信息,查閱它的使用說明書,了解到電冰箱是利用汽化吸熱來工作的,冰箱外殼發熱是因為液化放熱的原因(如圖2).

圖2

圖4

② 了解到電冰箱的用電情況主要是壓縮機和冷藏室里的照明燈泡工作(如圖3).③ 認識了能效標識及其含義,如圖4所示.④ 已解決的問題,測得冷藏內的溫度分布,初步得出結論:越靠近門溫度越高;越靠近冷凝管處溫度越低.⑤ 遇到的問題有:實驗室常用溫度計并不準確,任取三支溫度計,讀數有高有低,怎樣測量更準確?常用溫度計是不可以離開被測物體讀數,但實驗中又不得不拿出來,怎么解決這個矛盾?常用溫度計的量程一般是-2 ℃～102 ℃,無法直接測量冷凍室的溫度,如何處理?

“研究不同液體的冷凍情況”子課題小組匯報: ① 選取四種液體,放入冰箱進行冷凍,正在進行中.② 未解決的問題,研究不同濃度食鹽水的凝固點未進行.③ 遇到的困難有:測量過程耗時長,由于要經常開關冰箱造成測量時不太方便,凝固過程幾乎沒看到.

……

課型4:活動后期——成果匯報課

對于學習成果的展示,教師和學生可結合具體的項目學習內容選擇合適的方式.如實驗展示、觀察日記、研究報告等;也可以展示作品或模型、小發明與小制作、設計圖紙等;還可以將所收集的資料通過文字、或視頻、演示PPT等具體的手段加以介紹.這種課型還可細分為:研究結果匯報課(主要是指文獻調查、社會調查,分析現象與數據所取得的結論)、研究成果展示課(主要是指制作的模型、實物、實驗等進行課堂展示)、成果總結與推廣課(主要是指對活動研究的成果進行全面的總結,其中對優秀的研究成果可進一步的推廣等)、活動評價與反思課(主要是指對活動研究的過程或結果進行評價與反思,及提出今后的打算).下面以“制作簡單的電路模型”為例,談一談此課型的教學設計流程.

(1) 教學引入.

我們的活動——制作簡單的電路模型,經過同學們精心的策劃、嚴謹的論證、精美的制作,今天終于和大家見面了.下面請各小組負責人按事先約定的順序進行匯報.

(2) 展示交流.

要求: ① 演示實物; ② 說出原理; ③ 交流遇到的困難及如何解決的; ④ 自我評價與反思.

圖5

一小組:制作“學校前后門的呼叫電路”模型,如圖5所示.

學生自評: ① 取材簡單.電池、開關、燈泡是從學校實驗室借的,音樂芯片是生日卡片上取下來的,導線是舊耳機線.我們倡導使用簡單的、身邊易得的器材、廢舊器材,不提倡花很多的錢去購買器材; ② 制作原理:兩燈并聯且各有一個開關控制,音樂芯片安裝在干路上．③ 操作方便.此設計即使操作者不懂電路原理,也能順利操作.

圖6

二小組:制作“上下樓梯的控制電路”模型,如圖6所示.

學生自評: ① 布局美觀,操作方便.器材的分布均勻,兩個開關左右對稱放置,導線的布置不凌亂,器材的位置安排合理,給人以美的享受.② 設計新穎.將兩個開關與小燈泡串聯,且置于面板的上(外)部,電源和接線都隱藏在面板之下(內部).

圖7

三小組:制作“模擬交通信號燈電路”模型,如圖7所示.

學生自評:此制作模型不落俗套,構思精巧,設計上有不同于常規之處.我們用紅、黃、綠三色發光二極管模擬紅黃綠三色信號燈,用一個單刀雙擲開關和一個按鈕開關配合使用來分別控制東西、南北方向的燈,所有的接線和電源等都很巧妙地放置在一個盒子里,發光二極管置于盒蓋上,這樣的設計也很獨特、新穎.

(3) 同伴互動.

匯報小組接受其他小組的點評和問詢,并對同伴的疑問進行回答.

(4) 教師總結.

匯報完畢,教師就每一個小組的成果說出自己的看法,一方面對小組的成果進行肯定和鼓勵,以調動學生的積極性,另一方面,教師也要指出制作與項目學習中存在的不足及改進建議,以待進一步提高.

(5) 拓展延伸.

匯報小組根據同伴和老師的意見進一步完善作品.

課型5:活動后期——專家點評及同伴互動交流課

此課型比較開放,需要有一個主持人,一般由老師或者能力較強的同學擔任,并聘請專家或老師進行現場點評,面對面地交流與互動,就某一主題進行辯論、競賽、質疑、評價等.

如教學“做功改變物體的內能——機械能與內能相互轉化”的實踐活動中,有同學就課本中的實驗(如圖8)提出了自己的看法.

(1) 反復彎折時彎折處溫度升高,是不是手心焐熱后傳遞給了彎折處?是不是手指摩擦生熱后傳遞給了彎折處?

(2) 鐵絲兩端較尖(如圖9)容易傷手,怎么辦?用較軟的銅絲行不行?

(3) 彎折后產生的溫度過高,會燙手.能否不需要用手摸?

(4) 反復彎折越快,溫度升的越高.增大的內能多少跟做功快慢是否有關?

(5) 同樣的環境與條件下,粗鐵絲是否比細鐵絲升溫較快?

……

圖8

以上這些問題都是學生提出的,不正是當下核心素養提倡的嗎?在大家的建議下,問題1和3的解決策略如圖11、12所示,運用到了“轉化”的物理學研究方法,將鐵絲一端固定在鐵架臺上,另一端在手柄處上下反復彎折,在彎折處包裹一團棉花,并留一個凹巢,將溫度計插入后進行測量.問題2的解決辦法是如圖10所示,在鐵絲的兩端用鉗子將其折彎即可,很巧妙地防止了被鐵絲尖劃傷的可能;而銅絲較軟,彎折時溫度升高后不易集中在某一處,效果不如鐵絲.問題4、5成為提出的新研究課題,利用圖12裝置也能解決.此類課型易培養學生提出問題、分析問題和解決問題的能力,同時,還增強了學生的安全意識和自我保護意識.

圖10

再如教學“設計簡單的電路”活動中,有同學制作了一個電學暗箱(由一個鞋盒制成,外部正面組成如圖13所示,內部組成及電路圖如圖14所示),一個開關控制兩燈.

圖13

匯報人演示閉合或斷開開關并提問:兩燈是如何連接的?同伴回答:兩燈可串可并.如何進一步判斷到底是串聯還是并聯?同學們討論,說出多種方案,最簡潔的方案是擰下一個燈泡來進行判斷.果然,擰下后兩燈都不亮,說明一定是串聯的,該匯報人打開鞋盒展示內部結構及電路圖,進一步揭示奧秘.

圖15

但有位同學當場質疑,他當初在學習串聯電路時,閉合開關后就發現一燈亮另一燈不亮的現象.他提問:如果在你的電路中,擰下一燈,發現另一燈仍亮,能不能說明這兩燈一定是并聯呢?如圖15所示(當然,這個問題利用學生當初已有的知識儲備是解決不了的,需要用到電功率的知識來解釋).

可見,以上案例中的這些問題都是學生在實踐中發現的,都具有一定的實際意義,體現了學生在深入研究與探索中,不迷信、不唯書、不唯上的求異思維與創新精神.這種生動有趣的探討過程能激勵學生好學、樂學．同時教師營造寬松、活潑的學習氛圍,極大地激發了學生的好奇心和好勝心,使學生身心愉悅,促進其潛在的個性特長得到充分發揮與發展.

課型6:活動后期——人文教育課

物理學科教育和人文教育是當代素質教育兩個重要的組成部分,二者的相互結合可以促進學生基本知識、基本技能的形成和學生個性的全面和諧的發展.而綜合實踐活動作為一種新課程形態,其核心是要改變學生的學習方式,強調一種主動探究性學習,是培養學生創新精神和實踐能力的一種新嘗試和實踐, 因此在綜合實踐活動中實施人文教育顯得尤為重要.

此課型可以以演講的形式、書面總結與匯報的形式開展.內容可以談參與活動的收獲和感悟、談過程中遇到的困難及如何克服的、談實踐過程中有哪些感人的故事和經歷,今后有哪些打算等.如學生在展示“家庭用電情況的調查研究”中,各小組雖然研究的項目課題不同,尋找的資料來源也不同,關注側重點也是不一樣的,但是他們都用心制作了幻燈片,用一個個數字、一張張圖片說話,同學們在觀看的時候著實感到很震撼,平?？此莆⒉蛔愕赖囊粋€小數據、一個小行動,就會造成極大的資源浪費,反之一個小動作,也可以節約很多能源.講解人真誠的表情和動作、PPT上動人的文字和圖片不斷地扣打著每一位純潔的心靈,使同學們對整個人類事業產生了強烈的使命感與責任感.

綜上所述,教育不論怎么轉型,宏觀的是理論思索,微觀的是智慧實踐.最有價值的轉型,就是在現實教學環境下,讓學生在高參與和高互動中充分發揮想象、表達思想、豐富情感和提升智慧,培養其積極思考、善于分析、敢于創新、獨立而自信的科學素養,實現科學教育的培養目標.最后,值得提醒的是:六種課型不是完全獨立的,可以交叉進行,但側重點有所不同,包括活動項目課題的選擇也不一定就是課本上的九個,可根據各校的自身條件、及學生的能力基礎合理選擇,意在培養學生能力、提升學生能力、促進學生發展,達到目的就行,比如部分農村偏遠地區,沒有冰箱,就不需要選擇有關冰箱的項目課題;再比如基礎弱、動手能力差的學生就讓其選擇較簡單易操作的活動進行探究.此外,活動實施中還需防止學科本位的思想,不注重學科滲透與綜合、防止重結果輕過程的假活動、防止讓項目學習研究成為某一個或某幾個人的“獨角戲”,其他同學成為“看戲人”等.因此,唯有不斷豐富課程內容,變革課程形態,拓寬課程評價方式,變更傳統課型,創造無限課堂,真真切切地開展活動,提升全體學生的科學素養,才能讓 “錢學森之問” 不再成為教育之痛、民族之痛!