如何設(shè)計素養(yǎng)目標導(dǎo)向的物理課堂學習項目*

許幫正

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(yǎng)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(yǎng)目標，依據(jù)物理課程標準，解讀教材知識結(jié)構(gòu)和邏輯體系，制定單元學習目標，設(shè)計指向概念建構(gòu)、實驗探究和跨學科實踐的學習項目。二是凸顯探究行為，設(shè)計問題鏈和資源載體，構(gòu)建概念進階，培養(yǎng)科學思維。三是針對課時目標，依據(jù)物理學科能力表現(xiàn)指標體系，設(shè)計表現(xiàn)性評價任務(wù)；針對單元目標，依據(jù)初中物理關(guān)鍵能力表現(xiàn)水平，設(shè)計實踐性任務(wù)。

其中的關(guān)鍵是教師設(shè)計學習項目，對學生的科學思維的培養(yǎng)，和聚焦物理關(guān)鍵能力的循證。下面，筆者結(jié)合實踐研究案例，對其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)加以闡述。

二、項目設(shè)計：素養(yǎng)目標指向的任務(wù)選擇

素養(yǎng)目標是指學生經(jīng)歷物理學習后，在物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任方面應(yīng)達到的成就。

從素養(yǎng)要求方面來說，學習物理課程的目的是通過科學探究，培養(yǎng)學生的科學思維，促使其形成物理觀念，涵養(yǎng)科學態(tài)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(shè)計依據(jù)是指向素養(yǎng)目標，基于課程標準，厘清概念層級，解讀教材中的任務(wù)群，設(shè)計項目任務(wù)。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(shè)計為例，談?wù)勅绾卧O(shè)計指向素養(yǎng)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(wù)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(jié)構(gòu)和連接方式；理解電路工作時電流遵循的相關(guān)規(guī)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(yīng)關(guān)注其中的核心概念——串、并聯(lián)電路，歐姆定律，電功率。

2.學習項目設(shè)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(wù)群，設(shè)計序列化的學習項目，開發(fā)指向單元目標的綜合實踐活動項目，明確項目的素養(yǎng)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(nèi)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(shè)計需要考慮概念進階，引導(dǎo)學生完成對知識和活動的統(tǒng)整。在設(shè)計學習項目時，我們還要明確各類實驗的素養(yǎng)指向：測量類實驗注重物理觀念和科學態(tài)度；探究類實驗注重科學探究能力和科學思維；創(chuàng)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(fā)物理與日常生活、工程實踐、社會發(fā)展相聯(lián)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(gòu)

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

基于科學探究構(gòu)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(guān)重要。現(xiàn)以蘇科版物理教材九年級上冊第十一章第二節(jié)“輪滑”的教學案例為例加以說明。

1.創(chuàng)設(shè)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(gòu)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(jié)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(yǎng)科學思維。

教師出示自制教具，解構(gòu)定滑輪的實質(zhì)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(xù)提起重物，說明動滑輪的實質(zhì)是動力臂是阻力臂2倍的杠桿。（見圖1）

4.實踐性任務(wù)設(shè)計。

完成以上實驗后，教師引導(dǎo)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(gòu)建物理模型，培養(yǎng)學生的科學思維，設(shè)計實踐性任務(wù)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(yīng)以物理基礎(chǔ)知識、基本技能為基礎(chǔ)，指向問題解決，培養(yǎng)學科思維；注重情境創(chuàng)設(shè)，注重探究學習，注重循證，形成“創(chuàng)設(shè)問題情境—開展實驗探究—構(gòu)建物理模型（規(guī)律）—培養(yǎng)科學思維—形成物理觀念”的核心素養(yǎng)落地路徑。教學中，教師要通過問題鏈和資源載體的設(shè)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(fā)生。

四、循證實踐：聚焦物理學科的能力表現(xiàn)

從初中生能力發(fā)展及學習進階的角度考慮，江蘇省義務(wù)教育質(zhì)量監(jiān)測組研制了初中物理學科核心素養(yǎng)與關(guān)鍵能力結(jié)構(gòu)，包括“概括理解”“實驗探究”“實踐應(yīng)用”。其中，“概括理解”包括信息提取、模型建構(gòu)、分析推理能力；“實驗探究”包括實驗技能和探究能力；“實踐應(yīng)用”包括對概念的理解、規(guī)律的應(yīng)用，關(guān)鍵是知識的結(jié)構(gòu)化程度以及思維品質(zhì)的形成。

基于循證的實踐活動，需要我們依據(jù)具體的教學目標，觀照學生的關(guān)鍵能力，開發(fā)針對課時目標的表現(xiàn)性評價任務(wù)和針對單元目標的實踐性任務(wù)。

1.表現(xiàn)性評價任務(wù)設(shè)計——自制滑動變阻器。

（1）情境創(chuàng)設(shè)，呈現(xiàn)任務(wù)

教師在課堂上展示臺燈，打開臺燈旋鈕開關(guān)，臺燈發(fā)光；旋轉(zhuǎn)旋鈕，燈光變亮。明確今天的任務(wù)是設(shè)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(lián)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(guān)，改變接入電路中的鉛筆芯的長度，觀察電流表示數(shù)及燈的亮暗變化。發(fā)現(xiàn)鉛筆芯易斷，調(diào)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(dǎo)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(diào)光過程中，燈光是閃爍的，亮度變化跳躍不連續(xù)，這是因為電阻絲之間有間隔，沒有緊密纏繞。學生據(jù)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(gòu)造及其使用方式。

本節(jié)課是在學完電阻的概念后教師設(shè)計的實驗，結(jié)合實際電路，引入改變電阻的需要。引導(dǎo)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(xiàn)評價其概括理解、實驗探究能力。

2.實踐性評價任務(wù)設(shè)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(jié)果，得到斜面機械效率與物體重量無關(guān)；給出輪椅質(zhì)量和乘輪椅者質(zhì)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(wù)是源自真實問題的真實評價，在完成任務(wù)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(fā)，進行改進歸納直至解決問題，在問題解決中實現(xiàn)概念進階，達成概念與情境的聯(lián)結(jié)、技能與思維的融合。

五、結(jié)語

基于項目的初中物理探究學習，應(yīng)遵循指向物理學科核心素養(yǎng)的單元設(shè)計理念，體現(xiàn)問題解決的深度學習的特質(zhì)。具體設(shè)計時，需要基于課程標準，厘清概念層級，設(shè)計項目任務(wù)，明確素養(yǎng)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(gòu)建物理模型，培養(yǎng)學生的科學思維；在評價上，需要聚焦物理學科的能力表現(xiàn)，開發(fā)針對課時目標的表現(xiàn)性評價任務(wù)和針對單元目標的實踐性任務(wù)，實現(xiàn)循證改進。