“任務中心”：基于核心素養的初中科學教學設計

葛元鐘

摘? ? 要：問題解決能力是適應個人終身發展的關鍵能力。課堂中多設計一些學生通過所學知識可以完成的任務，能夠提高學生的探究熱情和探索興趣。“任務中心”課堂有利于學生掌握核心知識，發展科學思維，解決實際問題，能較好地促進學生形成適應發展需要的必備品格和關鍵能力。

關鍵詞：任務中心;核心素養;問題解決能力

2014年教育部印發《關于全面深化課程改革? ?落實立德樹人根本任務的意見》，提出“將組織研究提出各學段學生發展核心素養體系，明確學生應具備的適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力”[1]。科學學科的核心素養是學生在接受科學教育過程中逐步形成的，是科學學科育人價值的集中體現。

問題解決能力是適應個人終身發展的關鍵能力。如果我們的課堂能設計一些學生通過所學知識可以完成的任務，會明顯提高學生的探究熱情和探索興趣，有效防止假探究。

梅瑞爾教授于2002年正式提出了首要教學原理，并多年致力于課堂有效教學的研究[2]。為了提高課堂教學有效性，我們汲取首要教學理論，嘗試建立以任務為中心的課堂教學設計：教師帶領學生使用核心知識點，利用一定的科學思維，解決日常情境中的實際問題，促使學生對科學觀念的深度理解和靈活應用。進行基于任務的教學設計一般在學生初步掌握科學知識后效果更好。

一、“任務中心”課堂的特征和設計原則

（一） “任務中心”課堂的特征

“初中科學課程標準”指出：“教師要注意從學生熟悉的和感興趣的事物出發，聯系生活實際，充分利用各種器具和材料開展活動;重視學生科學思維的培養，關注他們的思維過程和行為方式，引導他們‘動手和‘動腦相結合，主動思考問題，自己設計研究方案，思考事實證據和科學結論之間的關系”[3]。本文所指的任務應有以下幾個特征。

任務的情境應來源于生活，任務中所需要解決的問題是基于生活提出的。學生通過完成任務加深科學知識在生活實際中的應用體驗。

任務包含核心知識。核心知識是知識的主干，是課標上要求達到理解和應用級別的，對今后的學習會產生深遠影響，是形成關鍵能力過程中必須掌握的。課堂中完成任務的前提是對核心知識深刻理解，這是順利完成任務的保障。

任務蘊含著科學思維和科學方法。科學思維是物理核心素養的重要方面，包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等要素[4]。在任務中心教學設計中除了關注培養學生的科學思維，也要注重培養觀察、分類、推測、測量、模型、比較、類比等科學方法。

（二）“任務中心”課堂的設計原則

課堂中所設計的任務要有吸引力。一個來自學生生活場景、平時沒有深入研究的任務容易引起學生注意，引發思維沖突，從而激發完成任務的強烈動機。

課堂中所設計的任務要有一定難度，具有挑戰性。學生在掌握核心知識、理解科學方法后需要融會貫通才能去解決問題，完成任務。任務之間要有關聯，難度逐漸增加，思維逐漸深入，具有遞進的挑戰性任務能加快學生大腦中知識和方法的融合。

二、“任務中心”課堂的應用

（一）確立基于核心素養的教學目標

“初中科學課程標準”要求學生掌握阿基米德原理和浮沉條件，并提出活動建議：探究物體受到的浮力大小與哪些因素有關，制作“升空氣球”。由于“浮沉子”可以用來演示液體浮力、可以說明氣體具有可壓縮性，同時也顯示液體對壓強的傳遞，因此，我們嘗試增加“沉浮子的制作”進行浮力的復習，達到比較好的效果。

在設計任務前要基于核心素養明確教學目標，如表1所示。

（二）根據目標設計可操作的任務組

根據教學目標，精心設計一些學生能進行實際操作、教師能及時評價指導、有梯度的任務。在“浮沉子的制作”教學中，可以設計以下三個任務。

任務一? ?用小藍瓶、礦泉水瓶制作一個簡易浮沉子

（1）觀察教師的簡易浮沉子演示，如圖1A所示。實驗以魔術的方式呈現，旨在吸引學生的注意，并引導學生觀察浮沉子上下移動和手的擠壓之間的關系。

（2）對浮沉子中的小藍瓶進行受力分析。將小藍瓶和瓶內空氣看成一個整體，作為研究對象進行受力分析，設計表格進行記錄和研究。

如圖1B所示，在礦泉水瓶沒有受到擠壓時，小藍瓶受到的重力和浮力是一對平衡力。

如圖1C所示，當礦泉水瓶受到手的擠壓后，礦泉水瓶內的空氣壓強增加，液體對壓強的傳遞導致小藍瓶內的氣壓增加，排開液體的體積減小，浮力減小，小藍瓶通過下沉來增加排開液體的體積從而使浮力增加形成新的二力平衡，這個過程要持續到小藍瓶全部浸沒。

如圖1D所示，浸沒后進一步擠壓礦泉水瓶，排開液體的體積減小，受到水的浮力減小，小藍瓶的下沉不能增加排開液體的體積，浮力不變，與重力不能達到新的平衡，小藍瓶沉到礦泉水瓶的底部，獲得一個向上的支持力，再次達到平衡狀態。

浮沉子原理較為復雜，關聯到多個動態過程，教師僅僅用講授法進行現象和原理的講解，難有好的教學效果。如果用表格法學生更容易整體把握實驗過程：每個階段一行，第一列是操作，第二、三列是操作后觀察到的現象，第四列是對現象的解釋，如表2所示。

表2? ?以小藍瓶和瓶內空氣為研究對象進行分析

[瓶內氣體壓強變化 瓶內氣體體積 研究對象的位置 研究對象所受力及運動情況 開始擠壓，壓強變大 變小 停留在液面上 浮力和重力二力平衡，向下運動 增加力度，壓強再變大 再變小 停留在液體內某處 重力不變，浮力再減小，向下運動 再增加力度，壓強再變大 變更小 沉到礦泉水瓶底 浮力再減小，受到支持力，藍瓶重新獲得平衡 ]

（3）學生動手制作簡易浮沉子。學生在浮沉子的制作和分析過程中有這樣幾個問題：手擠壓水瓶后，藍瓶內的氣體體積變化不明顯，導致學生不能準確描述現象;對小藍瓶停留在液體內某一位置有難度。針對問題，引出第二個任務：浮沉子實驗的改進。

任務二? ?浮沉子實驗的改進

為了激發學生思維，安排了以下幾個步驟引導學生對浮沉子實驗進行改進。

（1）思考任務一中所制作的浮沉子有哪些不足。

（2）思考如何改進從而克服不足。

（3）思考并歸納浮沉子的制作及操作要點。

任務二的重點是評價和改進，針對任務一中的不完美，提出自己的改進意見。

如小藍瓶內液體變化難以清晰觀察，學生通過討論建議將小藍瓶改成膠頭滴管。膠頭滴管管子細，液體變化明顯;膠頭內部的空氣比較多，容易壓縮，膠頭滴管停留在液體內任一位置的操作也比較方便。實踐檢驗改成膠頭滴管后，不僅成功率提高，所用的時間也大大縮短。

針對實驗室提供的礦泉水瓶表面有凹凸的線條影響觀察，學生通過討論建議更換礦泉水瓶。經實踐檢驗，更換礦泉水瓶后實驗可視性大大提高。

在浮沉子的制作及操作要點這個環節中，學生提出膠頭滴管要先吸入一點液體，讓膠頭只是露出一點點在水面上成功率會更高。任務培養了學生的評價高階思維能力，由于任務更接近生產實際情境，因此這個環節顯得更有價值和意義。

任務三? ?根據器材設計浮沉子

根據課堂內提供的大試管、吸管、細鐵絲、回形針、雙面膠等器材，要求學生根據所供器材設計并制作一個浮沉子。通過這個任務來培養學生的設計能力和創新能力。讓人欣喜的是，在這個環節中，許多學生都能夠將桌子上的器材進行組合，設計并制作出一個個能夠成功展示的浮沉子。

在課堂上根據目標設計的三個任務雖然都是制作浮沉子，但任務之間不是簡單地重復和熟練，而是經歷了模仿、改進、設計三個有梯度的過程，三個任務之間的關系是層層遞進的，每個任務指向不同的核心素養。如表3所示，從思維維度分析，任務一著重在建立模型及現象的分析和推理，任務二著重在綜合分析、評價能力的培養，任務三則是創新能力培訓和開放性思維訓練。

（三）給任務組創設生活情境

任務情境必須來源于生活，好的情境可以加深學生對科學知識在生活實際中的應用體驗。“蛟龍號”是一艘由中國自行設計、自主集成研制的載人潛水器。2010年“蛟龍號”載人潛水器在中國南海中最大下潛深度達到了7020米。“蛟龍號”載人潛水器可以成為“浮沉子的制作”的導入情境，學了“浮沉子的制作”可以更好地理解和解釋“蛟龍號”載人潛水器的工作原理，讓學生覺得這節課的探究學習和動手實驗是有意義的，學到的知識、提高的能力可以創造更美好的未來。

科學學科的核心素養不是一朝一夕能養成的，它是在接受科學教育過程中逐步形成的;對學生核心素養的評價應該著眼學生的個人終身發展和社會發展需要，進行多角度考量。基于核心素養進行的科學課堂教學設計，一定能在學生身上培養出適應未來社會的必備品格和關鍵能力。

參考文獻：

[1]教育部關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見.[EB/OL]. （2014-04-08）[2020-08-01].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/jcj_kcjcgh/201404/t20140408_167226.html.

[2]MERRILL M D.首要教學原理[M].盛群力，鐘麗佳，等譯.福州：福建教育出版社，2016：2-20.

[3]中華人民共和國教育部.義務教育初中科學課程標準（2011年版）[M].北京：北京師范大學出版社，2012：54.

[4]張焱，周瑩.論物理核心素養視野下科學思維的培養實踐[J].物理通報，2020（5）：14.