單元視域下的任務型教學設計
——以“歐姆定律復習”為例

賁可敬

（江陰市夏港中學，江蘇 無錫 214442）

單元不是把教學內容碎片化地當作“知識點”來處置，而是有機地、模塊式地組織與構成的.單元設計不是單純知識點傳輸與技能訓練的安排，而是學科素養與課時教學之間的關鍵紐帶，做好單元設計有利于學生在物理學習中整體架構知識與能力體系.［1］筆者精心設計問題指引學生科學思維，精心設計實驗關注學生科學探究，在任務驅動、問題解決中達成復習目標，提升學生學科素養.本文以“歐姆定律復習課”為例，淺談實踐的體會.

1 依據標準確立目標

1.1 課程標準與學習目標

本單元隸屬于課程標準的科學內容一級主題——能量，二級主題——電磁能的學習范疇，課程標準的內容要求為復習課教學指明了方向，也為學習目標的敘寫提供了依據.本單元的課程標準要求是：知道電壓、電流和電阻；通過實驗，探究電流與電壓、電阻的關系；理解歐姆定律.課程標準是對課程學習內容的基本要求，具體到教學實踐時達成目標的方式與路徑可以多樣化.本節課以貫穿整個單元的實踐活動為任務載體，根據學情確定了如下學習目標：經歷改變燈泡亮度的系列實驗，知道電流、電壓、電阻；通過實驗探究電流與電壓、電阻的關系，并經圖像分析知道歐姆定律；通過設計模擬調光燈理解歐姆定律.

1.2 設計理念與教學流程

本節課以“設計一個模擬調光燈”為任務載體，依次經歷“串聯一個電阻，使燈泡亮度改變”、“串聯一個滑動變阻器，使燈泡亮度連續改變”、“串聯一個電阻和一個滑動變阻器，使燈泡在安全的前提下亮度連續改變”系列化、遞進式的探究過程，重溫電阻、滑動變阻器、歐姆定律等物理模型.并通過再探歐姆定律，測量定值電阻的阻值，以理解歐姆定律的實踐價值，體現出依托科學探究，培養科學思維，形成物理觀念的課程核心素養落地路徑.教學流程設計如圖1所示.

圖1 教學流程設計圖

2 任務驅動牽引教學

2.1 情境設置與載體設計

情境注重把真實世界的畫面場景與課堂學習鏈接起來，鮮明地呈現在學生面前，引起學生認識世界的興趣.［2］把物理課堂與生活實際緊密結合起來，將給物理課堂帶來無限生機，學生的學習動力也會明顯提高.在第13章的物理學習過程中，教材曾經安排了“怎樣使一個小燈泡亮起來”的活動，在此基礎上本節課創設了“如何改變這盞燈的亮度？”的問題情境.這既是以往物理學習的延續，也是現實生活中燈泡亮度調節的實際應用.以任務驅動的方式將本單元探究的問題逐步引向深入，隨著問題的展開，要完成“設計模擬調光燈”的任務，則必須對碰到的一系列問題加以解決.如：電阻對電流的阻礙作用如何體現？變阻器的使用注意事項有哪些？電流與電壓、電阻的關系是什么？如何采用不同的方法測量阻值很小和阻值很大的電阻？最終回歸課題，在設計一個模擬調光燈的任務中，實現本節課提出的教學目標.

2.2 科學探究與模型建構

實踐性是物理學科的特質，實驗是學生最基本的物理實踐活動.“探究電流與電壓、電阻的關系”是學生必做實驗之一，“伏安法測電阻”是電學中的一種基本測量，屬于歐姆定律變形公式的具體應用.相對于新課，復習課的實驗更加關注如何從安全、操作等角度去選擇實驗器材，如何用一般方法排除并檢驗故障，如何應用形式邏輯促進物理學習.如此設計的目的是希望學生能在真實的實驗環境中發現問題，并利用已有的知識動手、動腦解決問題.課本實驗只是基礎，在此基礎上通過設計“等效替代法測電阻”的活動，來進一步靈活運用測量原理，加深對歐姆定律的理解與應用.實驗模型的建構最終還是要服務于生活和生產，通過對模擬調光燈電路的設計分析，讓學生了解其他設計方案.最后，回歸于生活，了解現實生活中各種調光燈是如何滿足個性化、多樣化需求的.

開放性實驗有助于學生科學思維的培養，多樣化的設計還能充分激發學習動力和課堂活力.本課在“改變一個小燈泡亮度”活動中，設計由學生自主選擇器材，自行設計方案，自由表達觀點.先連接一個簡單電路，讓一個小燈泡亮起來，再利用實驗桌上提供的器材，嘗試改變這盞燈的亮度并交流各自的做法.例如，學生在原電路中串聯一個定值電阻或者一根金屬絲，可以改變小燈泡的亮度，同時建立電阻的模型；學生也可以在原電路中串聯一支鉛筆芯或者一只滑動變阻器，移動觸頭或者滑片還可以連續改變小燈泡的亮度，同時建立變阻器的模型；如果能在此基礎上考慮燈泡的安全性，再串聯一個保護電阻，則設計更加完善，同時建立歐姆定律的模型，設計思路如圖2所示，實驗過程如圖3所示.

圖2 設計思路示意圖

圖3 實驗過程示意圖

3 真實評價反饋學力

在傳統的教學評價體系中，評價的主要目的是考查學生知識目標的達成度，主要方式是通過“紙筆測驗”對學生進行學業水平評價，實質是基于“認知理論”的終端測量，是“對知識的評價”.物理課堂應著力于以單元為單位，全方位地布局多維度的學習評價，旨在提升學生的證據意識和問題解決能力.為了真切地評價學生的學習并真實地反饋學生的學力，必須讓作為主要評價者的教師要確立基于“學科素養”的單元設計思想，［3］不能單純地根據學科測驗的得分來表征學生的素養發展水平，而應采用多樣化的評價方式促進學生學科素養的提升.

3.1 形成性評價提升證據意識

形成性評價是教育實踐中重要的評價方式，需要教師把握學生多樣的學習姿態，因材施教；學生也參與評價的過程，在課堂里建構反思性學習文化和評價文化.例如：測量阻值較小電阻（1Ω左右）時，學生會憑借經驗選擇電流表0－0.6A的量程，因待測電阻阻值較小，電源電壓為3V，滑動變阻器并不能完全保證電流表的安全.學生測量后會發現幾次實驗電阻值的差異很大，明顯不是誤差造成的.一個定值電阻的阻值竟然有如此大的差異，這激發了學生反思精神的形成.同時教師可以提示，此類測量實驗過程中，應盡量選用較小的電流進行測量，而且通電時間要盡可能短一些.學生根據教師的提示，經討論分析后得出：此舉目的是減小電熱對阻值的影響，證據是長時間測量時，觸碰到電阻感覺發燙，說明電流通過導體產生了很多的熱量，溫度明顯升高，電阻受到溫度的影響很大.再如：學生在“再探歐姆定律”的實驗中，發現電流表、電壓表的指針偏轉異常，如圖4所示.此時形成性評價巧妙地解決了“電路故障分析問題”，而不是學生完成紙筆測驗中的“故障分析題”.學生在問題情境中經分析初步推斷定值電阻發生斷路，進一步排查發現是連接定值電阻的金屬絲斷了，如圖5所示.

圖4

圖5

3.2 表現性評價促進問題解決

讓學生能夠以直觀的方式評價自身的變化，把人的內在認知過程以可視化的形式顯性出來就是表現性評價的顯著特征.表現性評價作為質性評價的一種方式，本質上是一種過程性評價，［4］是著眼于學習過程的評價，特別有助于把紙筆測驗不能測量的能力、素養、態度、價值觀“表征”出來.本課在歐姆定律知識背景下，促進學生進行創造性思考，在問題解決情境中基于知識與經驗，做出自主判斷，并根據自己的思考與判斷進行問題解決.如：在熟練掌握測量電阻的基本方法和注意事項后，再取出生活中某個用電器的電阻（幾百歐左右）進行測量，請一組學生借用黑板上的示教板電路進行測量.學生接入待測電阻，閉合開關，發現電壓表示數較大，電流表幾乎沒有示數，將滑片P向阻值小的方向調節，發現電壓表示數略有變大，但電流表的示數幾乎沒有變化，指針偏轉角度很小，不到1小格，無法準確讀出電流值，如圖6所示.學生面色凝重，實驗無法進行.此時讓學生代表嘗試著解釋實驗現象：說明待測電阻阻值很大，電路中的電流很小，無法準確讀數.電流表在此測量實驗中無法發揮其作用，能否在不使用電流表的情況借助電阻箱進行測量.平時的習題訓練中總是人為假設“若電流表壞了，如何測量？”，在實驗過程中，在真實情境下，學生更能真切感受到電表在實驗中的重要性，也更能激發學生解決問題的情感.經短暫討論，學生提出用如圖7所示的等效替代法測量該電阻阻值，以解決“無法使用電流表”的真實問題.

圖6

圖7

根據這種方案，學生進行測量.但這種測量也有弊端，只能進行一次測量.教師進行了改進，設計了新的方案如圖8所示.閉合開關后，改變電阻箱接入的阻值進行多次測量.記錄下電阻箱的阻值R及對應的電壓表示數U，并根據記錄的數據繪制出圖像，如圖9所示，學生根據電路圖，結合圖像，計算這個電阻R2的大小.在等效替代法的基礎上，稍加改進，解決了 “不能多次測量”的現實問題.在計算過程中數學方法的有效使用，也為物理問題的解決提供了支持.

圖8

圖9

4 結束語

設計一個模擬調光燈是在學生學習了電阻、變阻器及歐姆定律的基礎上，對學生提出的一次綜合知識的應用要求.本節課在單元設計視域下，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為暗線，設計的過程，即認識、理解、應用歐姆定律的過程.這既是對本單元初始任務設計的回應，也是本節課最終建立的物理模型，同時為今后制作模擬調光燈打好了“設計”基礎.