如何設計素養目標導向的物理課堂學習項目

【摘 要】考慮物理概念建構的層遞性、探究能力培養的連續性和程序性、科學思維形成的必要性等因素，基于項目的初中物理探究學習需以大概念為基礎，設計物理進階學習，形成“核心素養—課程標準—單元設計—學習評價”的基本鏈環。其中的關鍵是教師要注重學習項目的設計和科學思維的培養，以及聚焦物理關鍵能力的循證。

【關鍵詞】探究學習;物理進階教學;項目設計;科學思維

【中圖分類號】G633.7? 【文獻標志碼】A? 【文章編號】1005-6009（2022）19-0007-04

【作者簡介】許幫正，江蘇省無錫市教育科學研究院（江蘇無錫，214001）教研員，正高級教師，江蘇省特級教師，全國優秀教師，“江蘇人民教育家培養工程”培養對象。

一、引言

基于項目的初中物理探究學習，以學習項目為載體，以培養科學思維為核心，以形成物理觀念為目的。具體實踐路徑：一是指向物理課程核心素養目標，依據物理課程標準，解讀教材知識結構和邏輯體系，制定單元學習目標，設計指向概念建構、實驗探究和跨學科實踐的學習項目。二是凸顯探究行為，設計問題鏈和資源載體，構建概念進階，培養科學思維。三是針對課時目標，依據物理學科能力表現指標體系，設計表現性評價任務;針對單元目標，依據初中物理關鍵能力表現水平，設計實踐性任務。

其中的關鍵是教師設計學習項目，對學生的科學思維的培養，和聚焦物理關鍵能力的循證。下面，筆者結合實踐研究案例，對其中的關鍵環節加以闡述。

二、項目設計：素養目標指向的任務選擇

素養目標是指學生經歷物理學習后，在物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任方面應達到的成就。

從素養要求方面來說，學習物理課程的目的是通過科學探究，培養學生的科學思維，促使其形成物理觀念，涵養科學態度與責任。物理觀念是居于物理學科中心的大概念，由物理核心概念和實踐能力要求組成。學習項目的基本設計依據是指向素養目標，基于課程標準，厘清概念層級，解讀教材中的任務群，設計項目任務。下面，筆者以蘇科版物理教材“電磁能”單元（包括教材第十三、十四、十五章）的學習項目設計為例，談談如何設計指向素養目標的物理課堂學習項目。

1.概念進階分析。

“電磁能”單元隸屬“能量”主題， 教材中的任務群包括“電路初探”“歐姆定律”“電功和電熱”。基于概念進階的學習層級要求是：認識簡單電路的結構和連接方式;理解電路工作時電流遵循的相關規律;從能量的角度認識電源和用電器。這些層級要求具體落實在教學過程中時，應關注其中的核心概念——串、并聯電路，歐姆定律，電功率。

2.學習項目設計。

在確定本單元學習的層級要求后，筆者基于課程標準，分解教材中的任務群，設計序列化的學習項目，開發指向單元目標的綜合實踐活動項目，明確項目的素養目標指向。“電磁能”單元的學習項目如表1所示。

物理觀念的形成是學生在一個時間跨度內學習和探究某一主題時，依次進階、逐級深化的思維過程。所以，項目設計需要考慮概念進階，引導學生完成對知識和活動的統整。在設計學習項目時，我們還要明確各類實驗的素養指向：測量類實驗注重物理觀念和科學態度;探究類實驗注重科學探究能力和科學思維;創新類實驗以物理觀念為依托，注重科學思維和科學價值觀。同時，我們還需要開發物理與日常生活、工程實踐、社會發展相聯系的學習項目，如前文表1中的“改造小菜園”。

三、科學思維：基于科學探究的模型建構

科學思維主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等要素。物理觀念的形成過程是學生經歷科學思維和科學探究的過程，同時伴隨著對科學本質的認識的升華和科學態度與社會責任感的發展。

基于科學探究構建物理模型，是科學思維的形成路徑。其中，指向真實問題解決的項目學習至關重要。現以蘇科版物理教材九年級上冊第十一章第二節“輪滑”的教學案例為例加以說明。

1.創設問題情境。

教師拿出一個滑輪架及滑輪、一個紙箱，提出問題：我們怎樣把重物提上去？師生來到戶外，將紙箱從一樓升至二樓，部分學生在二樓固定滑輪架，部分學生在一樓觀察紙箱的提升過程。

2.開展實驗探究，構建物理模型。

師生回到教室，學生模擬剛才提起重物的方式，給出定滑輪和動滑輪提升重物時的模型，并進行實驗探究。得出結論：提升重物時，定滑輪不能省力，但可以改變施力方向;動滑輪可以省一半力。

3.培養科學思維。

教師出示自制教具，解構定滑輪的實質是等臂杠桿。再用一根動力臂等于阻力臂2倍的杠桿提起重物，將該杠桿掛在圓盤上，繼續提起重物，說明動滑輪的實質是動力臂是阻力臂2倍的杠桿。（見圖1）

4.實踐性任務設計。

完成以上實驗后，教師引導學生尋找身邊的滑輪模型;用繩和木棍制作滑輪組，明確滑輪模型的作用。

上述課例基于真實情境提出問題，基于實驗探究構建物理模型，培養學生的科學思維，設計實踐性任務讓學生形成對滑輪的正確認知，促進其物理觀念的形成。

基于項目開展探究學習，應以物理基礎知識、基本技能為基礎，指向問題解決，培養學科思維;注重情境創設，注重探究學習，注重循證，形成“創設問題情境—開展實驗探究—構建物理模型（規律）—培養科學思維—形成物理觀念”的核心素養落地路徑。教學中，教師要通過問題鏈和資源載體的設計，使學生的“探究行為”（有目的的實驗、研討或思維的交流活動）充分發生。

四、循證實踐： 聚焦物理學科的能力表現

從初中生能力發展及學習進階的角度考慮，江蘇省義務教育質量監測組研制了初中物理學科核心素養與關鍵能力結構，包括“概括理解”“實驗探究”“實踐應用”。其中，“概括理解”包括信息提取、模型建構、分析推理能力;“實驗探究”包括實驗技能和探究能力;“實踐應用”包括對概念的理解、規律的應用，關鍵是知識的結構化程度以及思維品質的形成。

基于循證的實踐活動，需要我們依據具體的教學目標，觀照學生的關鍵能力，開發針對課時目標的表現性評價任務和針對單元目標的實踐性任務。

1.表現性評價任務設計——自制滑動變阻器。

（1）情境創設，呈現任務

教師在課堂上展示臺燈，打開臺燈旋鈕開關，臺燈發光;旋轉旋鈕，燈光變亮。明確今天的任務是設計制作一個可以改變接入電路電阻的元件，即變阻器。

（2）用鉛筆芯改變電路中的電流

將鉛筆芯串聯接入電路，一端用金屬夾固定，另一端的金屬夾可以左右移動、閉合開關，改變接入電路中的鉛筆芯的長度，觀察電流表示數及燈的亮暗變化。發現鉛筆芯易斷，調光范圍有限，需要選擇更合適的材料以增強其實用性，如可以選鎳鉻絲。

（3）自制滑動變阻器

教師引導學生進行實踐，將長鎳鉻絲纏繞在紙筒上，兩端用小螺釘固定，將鎳鉻絲接入電路;兩個金屬夾一個固定在一端螺釘上，另一個沿鎳鉻絲滑動，從而改變電路中的電流和燈的亮度。但在調光過程中，燈光是閃爍的，亮度變化跳躍不連續，這是因為電阻絲之間有間隔，沒有緊密纏繞。學生據此可提出改進建議——鎳鉻絲需要緊密纏繞，從而理解滑動變阻器的構造及其使用方式。

本節課是在學完電阻的概念后教師設計的實驗，結合實際電路，引入改變電阻的需要。引導學生得出改變電阻的方法——改變接入電路中電阻絲的長度。依此原理，學生利用生活中常見物品制作“滑動變阻器”，進行電路連接實驗，教師以學生的實際操作表現評價其概括理解、實驗探究能力。

2.實踐性評價任務設計——推輪椅。

（1）目標指向

了解機械效率，能測量某種簡單機械的機械效率。

（2）實施步驟

在無障礙通道的斜面上選擇一定長度的路徑，利用小車、彈簧測力計、刻度尺測量斜面機械效率;逐漸增加小車的承重，測量機械效率，分析測量結果，得到斜面機械效率與物體重量無關;給出輪椅質量和乘輪椅者質量，估算出推輪椅者在無障礙通道上推輪椅所需要施加的力;為減少用力，思考合理的改進途徑。

實踐性評價任務是源自真實問題的真實評價，在完成任務的過程中，要以學生的實踐為主，適時組織評估，讓學生在實踐中不斷得到啟發，進行改進歸納直至解決問題，在問題解決中實現概念進階，達成概念與情境的聯結、技能與思維的融合。

五、結語

基于項目的初中物理探究學習，應遵循指向物理學科核心素養的單元設計理念，體現問題解決的深度學習的特質。具體設計時，需要基于課程標準，厘清概念層級，設計項目任務，明確素養目標指向;具體實施中，需要基于真實情境，提出問題，基于實驗探究構建物理模型，培養學生的科學思維;在評價上，需要聚焦物理學科的能力表現，開發針對課時目標的表現性評價任務和針對單元目標的實踐性任務，實現循證改進。

【參考文獻】

[1]許幫正.單元設計，讓真實學習發生 [J].江蘇教育，2020（59）：61-63.

[2]許幫正.指向物理核心素養的單元設計[J].江蘇教育，2019（35）：7-11.

[3]郭玉英，姚建欣，等.基于學生核心素養的物理學科能力研究[M].北京：北京師范大學出版社，2018.