基于核心素養的任務驅動式物理教學探討
——以“制作超級刻度尺”為例

(江蘇省無錫市鳳翔實驗學校,江蘇 無錫 214031)

1 引言

任務驅動的教學方式可讓學生親歷合作、探究、自主建構、實踐等過程，有利于提升學生的核心素養,實現教育目標。

物理核心素養是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發展以及社會發展所需要的關鍵能力和必備品格，主要由“物理觀念”“科學思維”“科學探究”和“科學態度與責任”四方面構成。

恰當的任務可激發學生學習的動機，任務驅動式教學是在教學中,教師有效整合學習資源,為學生提供體驗實踐的情境和感悟問題的情境,讓學生圍繞明確的任務,引導學生主動探究、自主合作研究、思考、解決和完成一系列學習任務,提升其核心素養。

任務驅動模式以建構主義學習理論為基礎,學生的思維由任務引起,再不斷地分析、思考、完成任務。真實的情景與任務能維持學生的學習興趣，使其掌握學習的主動權，體現了教學中學生的主體性。再結合教師的主導作用,引導其自主建構完成任務所需的觀念,尋找完成任務所需的方法,逐步形成終身發展所需的關鍵能力和必備品格。

2 課堂教學案例分析

“長度測量”是物理實驗的起點,是學生所必須具備的能力和技能。在以往教學中,對這堂課的重難點:測量的本質、長度單位大小、測量值的構成、估讀的方法、誤差減小的方法,都是教師直接講授，再讓學生大量練習、死記硬背。最終學生對知識也只是知其然不知其所以然,這違背了初中生的認知規律,不符合物理核心素養培養的要求。

筆者根據核心素養培養的要求,結合初中生的心理及認知特點,以“長度的測量”中“制作超級刻度尺”為例,淺談以任務驅動教學提升學生的物理核心素養的途徑。

2.1 創設情境,激趣生疑

師:有同學要買校服,但他不知自己的身高。今天老師就把這個任務交給你們,請你們利用手邊的工具來幫他測身高。

設計意圖:以往對于長度的引入，老師都是利用“運動員運動的視頻”或者利用李白的《早發白帝城》,這樣的引入方式會使學生聯想到“速度”,與本節課的主題有所偏離。而以“測身高”這個問題來引入,為學生創設了真實的、貼近生活的物理情景，且緊扣本節課主題,體現了“物理生活化”,同時將抽象的、不確定的問題情境轉化為具體的、真實的物理問題。

2.2 提出問題,明確任務

生1:可以用我的塑料尺來測。

生2:還可以用我的三角板。

生3:塑料尺和三角板都太短了,量程不夠。我覺得應該用一個更長一些的工具。

教師出示長木板,將同學身高用記號筆標好(如圖1)。

師:你們的任務就是利用這塊長木板，制作一把替同學測身高的“超級刻度尺”。

設計意圖:任務驅動教學必須要讓學生明確任務,任務必須要具體、要明確。對于刻度尺的使用,學生在小學有所接觸。即學生已有一定基礎,但是現在“測身高”與以前的做法有所不同,引起了學生的認知沖突,激發學生積極思考這有利于培育學生的科學思維能力。

圖1

圖2

2.3 精準引導,啟發思維

師:不用刻度尺,你有幾種測量同學身高的辦法？

生:用手量,12.5拃；用腳量,7個腳長.用書量,9個書長(如圖2)。

師:以上數字好像不一樣,他們是表示的同一個長度嗎？

生:是的,都是同學的身高。

師:那為什么數字不一樣呢？

生:因為用來比較的標準不同。

師:這樣對我們的交流方便嗎？不方便,且每個人的手長、腳長都不一樣。因此我們需要一個統一的、公認的標準量,我們稱之為單位。長度的國際單位是米,1米大約就是你伸開一只手臂,另一個肩到伸長的手的距離。

教師將長木板標上1米的刻度(如圖3)。

圖3

設計意圖:在以往的教學中,關于“單位”和“測量”的實質,老師們都是直接告知學生,學生并不知道其中的原因,這樣不便于疏導學生的思維。按以上方式教師引導學生,凸顯了在物理學習中學生的主體地位,有利于提升其核心素養。

師:你讀一讀同學的身高是多少？

生:1.6米、1.7米、1.65米。

師:你怎么知道同學一定有1米的？

生:因為他的身高超過了1米、但是低于2米。

師:所以這個1米是你們確定的、準確的數值,所以我們稱之為準確值。那后面的0.6米、0.7米你是怎么知道的呢？

生:是我估計的。

師:這個值是你們估讀出來的,所以我們稱之為估讀值,每個人估計的情況不同,所以估讀值會有差異。

師:剛才1.65米中0.6米是估讀的,后面的0.05米是在估讀的基礎上再估讀的,所以這個數據我們視為無效。

圖4

師:該同學身高要么1.6米,要么1.7米；這個之間還差了0.1米,差距挺大的。那你有什么辦法讓我們能更精確地測出他的身高?

生:將刻度尺的分度值精細到分米(如圖4)。

師:現在同學的身高是多少？

生:1.65米、1.64米、1.66米。

師:準確值是什么？估讀值是什么？

生:準確值是1.6米,估讀值是0.05米、0.04米、0.06米。

師:現在我們刻度尺的分度值是多少？

生:1dm。

師:對。那你能找找看,你身上有哪些部位是1dm的嗎？

生:我手掌的寬度大約是1dm。

師:很好。那現在你能結合剛才的兩組數據,總結一下我們是怎么讀數的？

生:第一組數據分度值為1米時,我們讀到分米位。第二組數據,分度值為1分米時,讀到了厘米位。所以我認為讀數時要估讀到分度值的下一位。

師:有同學能讓我們測得的同學身高再精確一點嗎？

生:將分度值再精細一些，將分度值改為1cm。

師:現在同學的身高是多少？

生:1.661米、1.662米、1.660米。

師:準確值是什么？估讀值是什么？

生:準確值是1.66米,估讀值是0.001米、0.002米、0.000米。

師:現在我們的尺的分度值是多少？

生:1cm。

師:對。那么厘米也是長度的單位,那你能找找看,你身上有哪些部位是1cm的嗎？

生:1cm大約是指甲的寬度。

師:剛才的尺分度值是1cm,所以我們讀到了cm的下一位。再一次證實了你們自己總結出的估讀的方法。

師:觀察這三個讀數有什么特點？

生:沒有什么規律,有時候偏大、有時候偏小。

師:后面估讀值是不同的,這個估讀值有時候偏大、有時候偏小,我們就稱之為誤差。

師:那么同學的身高到底是取1.661米，還是1.662米，或1.660米？你取其中一個數，別的數會覺得“不公平”,我們同學身高到底定多少呢？

生:取三個數的平均值。

師:這就是我們減小誤差的辦法:多次測量，取平均值。

設計意圖:物理教學要從“教知識”向“教學習”、“重結論輕過程”向“重結論更重過程”轉變。在此過程中,教師必須要充分起到“導學”的作用，以解決學生最近發展區的問題。在以上設計中,先讓學生自己多次讀數，再引導其自我構建測量值的構成、正確的估讀方法,最終讀數及讀數方法都是他們自主總結得到的,這樣有助于學生提出并掌握減小誤差的方法。此外,將刻度尺的分度值從1米逐步減小到1厘米，也是學生自己提出的使測量值更精確的方法,這有利于學生更好地去理解分度值的含義,幫助學生建構相關知識,習得相關的科學方法。其中,關于1米、1分米、1厘米的教學也是注重學生自身體驗,這符合學生的認知特點,有效培育了學生的科學思維。

2.4 及時總結,遷移訓練

師:至此我們的刻度尺就制作完成,現在用它來測量其他物體的長度。

選擇與所標刻度差不多高度的物體再進行測量,強化學生思維。

師:請同學們交流討論,總結在制作刻度尺過程中所學到的知識。

生:讀數時需要估讀到分度值的下一位;測量值由準確值、估讀值、單位組成;測量時要進行估讀,估讀時有時偏大有時偏小；減小誤差的辦法為多次測量,取平均值。

至此學生已經能基本掌握讀數及誤差的問題,關于單位的換算可做簡單的講解，接下來是關于刻度尺的使用。

師:我們自己手邊的刻度尺該如何使用呢？閱讀教材中信息快遞“刻度尺的使用”,劃出關鍵的詞語,總結使用刻度尺的方法。

使用刻度尺時，有刻度的一邊要緊靠被測物體,讓每個學生用自己的刻度尺演示下什么叫緊靠。再拿出自制的較厚的尺,讓一個學生演示這把厚的尺怎么緊靠。學生會利用慣有思維演示，如圖5所示。利用電腦與手機QQ視頻將其從各個角度展示在屏幕上便于其他學生判斷是否正確。學生很容易發現當角度不同時不便于判斷讀數到底是多少,再讓其思考何為“緊靠”,學生很容易得出圖6的正確使用方法。

圖5

圖6

關于視線與尺面垂直的教學,很多教師都是直接給出類似圖7的方式指出視線要與尺面垂直。然而其中道理應當讓學生自己領悟,學生自己建構起來的知識,才容易理解。因此同樣利用QQ視頻做如下設計:利用視頻通話時鏡頭從不同方向進行拍攝,學生很容易發現當所觀察角度不同時讀數會有較大差異,并意識到視線要垂直于尺面讀數才會更準確。

圖7

至此使用刻度尺的方法已為學生所掌握,現在使用自己的刻度尺進行測量物理課本寬度的活動。

設計意圖:學習過程中需要不斷地自我評價與總結,以幫助學生形成系統性的知識及提高知識的理解程度。刻度尺的緊靠學生會覺得比較簡單,但當拿出自制厚尺時學生會意識到當使用較厚尺時需垂直放置。物理是一門以實驗為基礎的學科,且很多演示實驗,由于空間的限制不能使每位學生都能觀察到實驗現象。可利用現有的技術實現實時的、直觀的演示,具體操作是:電腦和手機分別登一個不同號的QQ,再讓兩個QQ進行視頻通話,手機對著要拍攝的現象即可。這樣可更加高效地幫助學生形成物理觀念、發展科學思維、經歷科學探究、培養科學態度與責任。

2.5 交流評價,形成科學態度

選擇多組學生測量的物理課本寬度進行展示,會發現每個組的數據有所出入,而且每個組測的數據的次數不一樣。此時引導學生對數據進行相互評價、分析數據不同的原因,探討究竟該測量幾次,從而對以上知識進行及時的評價與鞏固。形成尊重實驗結果、實事求是的科學態度。

3 結語

基于物理核心素養的任務驅動式教學有重要意義,本文以“長度的測量”為例，從多角度淺談如何在物理核心素養視角下進行任務驅動式教學。在教學過程中要有明確的任務,并注意學生的最近發展區,還要充分利用現有的技術資源以輔助物理教學。任務驅動式教學有利于學生掌握知識、發展能力,體驗科學與探究的樂趣,形成科學態度與責任。