基于“任務驅動”培養學生科學探究能力的教學設計

王璐　顏國英　徐曉梅

[摘? ?要]以“密度”一課的教學設計與實施為例，分析“任務驅動”教學策略。具體教學中，應注意讓學生經歷科學探究，可將“密度”一課拆分為六個教學環節。在教學設計及課堂活動中注意引導學生完成各部分知識的自主建構，為培養學生的核心素養、提升學生的科學探究能力做好準備。

[關鍵詞]任務;密度;科學探究;能力

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）20-0036-03

一、引言

為了進一步落實 “立德樹人”的根本任務，適應教育改革趨勢，2017年我國新一輪的教育改革提出培養學生“核心素養”的要求，并實踐于各個學科中。物理學科核心素養包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面[1]，其中“科學探究”是義務教育中發展能力的重要組成部分，是發展學生核心素養的重要途徑，是學生獲得必備品格和關鍵能力的重要途徑。而“任務驅動”教學法是基于建構主義理論的教學法，符合探究式教學模式，適用于培養學生的創新能力和獨立分析問題、解決問題的能力[2]，能夠有效幫助學生提升科學探究能力。本文將以人教版初中物理“密度”教學為例，運用“任務驅動”教學模式：“呈現任務—明確任務—完成任務—評價任務”[3]，結合科學探究的“提出問題—猜想與假設—制訂計劃與設計實驗—分析與論證—交流與合作”，將“密度”一課拆分成6個教學環節，通過任務驅動幫助學生建構密度概念，培養學生科學探究能力，發展學生的核心素養。

二、教學思路

“密度”是初中物理抽象度較高的概念。課標要求學生“通過實驗，理解密度，并會測量固體和液體的密度”[4]?！袄斫狻睂儆谡n標中要求掌握的最高程度，本課的比值定義法、密度的概念對學生來說有些困難，所以密度概念的理解既是本節課的重點又是難點。為了突出重點，解決難點，本節課依據“任務驅動”理論來開展對密度知識的探究，從而達到“理解密度”的課標要求。通過任務驅動，將密度概念的獲得過程清晰地展現出來，使學生的抽象思維、邏輯思維得到發展，同時幫助學生掌握“科學探究”這種學習方法，使其擁有獲取新知識的手段和能力。

本節課將“密度”拆分成6個教學環節。情景是任務的來源，“從情景到問題”為學生呈現任務，得到所研究的問題;“從問題到猜想”明確任務，為任務制訂計劃，指明研究方向;“進行實驗，收集證據”調動學生收集、分析數據的能力，在已有知識的基礎上建構新知識，增進、強化探究能力，完成任務;“交流得出結論、獲得新知”多元全面地評價任務完成情況;深刻理解密度，深化任務結果;“聯系生活，解決問題”將所學內容拓展遷移。按照“情景—問題—猜想—證據—交流—結論—理解”的順序建構密度的概念，教學思路如圖1所示。

三、教學過程

1.從情景到問題

情景：向學生展示三幅圖片。相同體積的兩球放入水中，木球浮在水面、鐵球沉在水底（圖2）;相同質量的棉花和鐵塊置于天平左右兩盤（圖3）;小白人分別拿體積小的木箱與背著體積大的木箱（圖4）。

問題：

（1）相同體積的木球和鐵球哪個重？

（2）相同質量的鐵塊和棉花，哪個體積大？

（3）小白人背同樣的木箱，體積越大質量越大嗎？

讓學生共同歸納、總結得出規律（如表1），并繼續向學生提出問題：

（1）同一物體的質量與體積是否存在某種關系？

（2）體積不同的兩個不同物體能比較質量嗎？如何比較？

【設計內涵】

（1）通過生活中的情景，發現問題，總結規律，幫助學生建立問題意識，感受生活與物理的緊密聯系，同時滲透學生觀察、歸納、概括等能力，培養學生的科學思維能力。從生活中常見的事物入手展開教學，呈現任務，增強學生的探究意識。

（2）所得規律用表格的形式呈現，使學生建立起識表、讀表、作表的能力，同時啟發學生用表格的方式表述內容，培養學生思維的靈活性。

（3）將物體放進水里比較重力與用天平比較重力進行對比，擴展學生的思維，同時讓學生對以后學習杠桿以及浮力也不會感到陌生。

2.透過問題，提出猜想

猜想：

（1）由于同種物體體積越大，質量越大，猜測質量和體積成正比。

（2）體積不同的兩種不同物體，比較質量，沒有意義。如果要比較兩個物體的質量，需將兩物體的體積變為一致，方可進行比較?？衫脭祵W工具，選取體積“相同”這一標準值，即將物體的體積都化為1 [m3]，比較單位體積的物體的質量。

【設計內涵】

（1）猜想是科學探究的重要一步，教師引導學生大膽、有理有據地猜想，明確研究的任務方向。

（2）引導學生將物體的體積化為1 [m3]，將數學與物理兩學科聯系起來，使學生將所學知識系統化，同時引申出比值定義的含義。

3. 進行實驗，收集證據

（1）提供實驗器材：一角硬幣3個、五角硬幣3個、天平、量筒、刻度尺、細線。

（2）請班級內各小組同學根據提供的器材，設計可行的實驗，請同學們考慮：如何測量硬幣的質量和體積？你有幾種方法？設計完后在班上與老師和同學一起交流。

（3）全班最終共同制定取材簡單、設計合理的實驗方案，各小組同時進行實驗，注意規范實驗操作，并不斷發現問題、解決問題。

（4）獲得數據，整理數據，表示數據（教師給出呈現數據的表2）并初步分析是否能證明自己的猜想。

【設計內涵】

（1）讓學生獨立設計實驗較為困難。教師需對每小組的實驗設計給予針對性的指導，引導學生設計可行的實驗方案，逐漸提升學生設計實驗的能力。

（2）具體可以學生熟悉的硬幣作為實驗器材，增強學生的探究欲望。

（3）測量硬幣的體積有多種方法，可以用排水法，也可以用刻度尺測量硬幣的直徑及厚度，計算硬幣的體積。

（4）學生獲得數據后，將其分類、整理，在此基礎上進行分析推理，在此過程中逐漸形成科學思維，提升學生的科學探究能力。

4.交流得出結論，獲得新知

交流：

小組間圍繞實驗過程、實驗中遇到的困難、得到的結論展開自評、互評、師評，與此同時，教師還可以提出以下問題讓學生思考。

（1）通過實驗能夠證明我們之前的猜想嗎？

（2）同種物質，質量與體積的比值是同一個常數嗎？這個常數代表什么？

（3）不同物質，質量與體積的比值相同嗎？說明什么問題？

（4）質量與體積的比值，受體積、質量影響嗎？

新知：

（1）任何一個質量分布均勻的物體，質量與體積成正比，且比值為一常數。

（2）同種物質，質量與體積的比值是同一個常數，這個常數就是該物質的密度。不同物質，密度不同。

（3）密度是物質的屬性，不受體積和質量影響，只與組成物體的物質有關。

【設計內涵】

（1）學生小組交流時，教師要鼓勵學生自由表達觀點，自我反思、取長補短，讓學生在交流、討論中獲得新知。

（2）通過交流討論，培養學生分析推理、解釋論證等思維能力。

5.深刻理解密度

（1）密度表示物體單位體積的質量，也就是表示物質在物體中分布的疏密程度。用同樣面積的一片菊花與一朵菊花舉例說物質的疏密程度，這樣更形象直觀地展現出“密度”這一疏密程度的內涵。請學生再舉一些表示物質的疏密程度的例子。

（2）密度數值上等于物體的質量與體積之比，但密度與質量、體積無關，這種表示密度的方法叫作比值定義法。通過下面的例子，幫助學生進一步理解比值定義法。

（3）閱讀密度表。通過密度表，你能利用實驗鑒別杯中的液體（圖7）是純水還是海水嗎？你是怎么做到的？

【設計內涵】

（1）用同面積的一片菊花與一朵菊花表現出物質的疏密程度，準確把握密度的內涵，通過舉例深化學生對密度概念的理解，幫助學生建立物理觀念。

（2）閱讀“密度表”，引導學生提煉里面的信息，利用信息解決實際問題——鑒別杯中的液體是純水還是海水。

6.聯系生活，解決問題

通過課本上有關密度例題的分析講解，指導學生解決生產生活中的實際問題。如，判斷鉛球是實心的還是空心的;地質專家根據礦石樣品的密度分析它的組成成分，從而判斷是否有開采的價值[6]。

【設計內涵】

引入生活實例，進一步評價學生對本節知識的掌握情況，將物理知識擴展遷移至生活實際，提升學生解決實際問題的能力。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（征求意見稿）[M].北京：人民教育出版社，2017.

[2]? 牛利平.任務驅動教學法初探[J].安徽教育學院學報，2003（6）：109-110.

[3]? 王瑋. 創新教學操作全手冊[M]. 南京：江蘇教育出版社， 2011.

[4]? 中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2012.

[5]? 邢紅軍.初中物理高端備課[M].北京：中國科學技術出版社，2014.

[6]? 蘇教版初中物理教材編寫組.義務教育教科書物理八年級下冊（蘇教版）[M].南京：江蘇教育出版社，2012.

（責任編輯 易志毅）