新課改下物理學科實踐活動的創(chuàng)新實踐

李春雷

(北京教育科學研究院豐臺學校 北京 100071)

2022年4月21日,教育部發(fā)布了新一版義務教育課程標準,新課標的研學成為初中物理學科教研的當務之急.在物理學科新版課標教學建議中,提到“了解中國古代的鑄造技術(shù),并嘗試運用物態(tài)變化知識進行解釋”[1]和“查閱資料,了解我國古代青銅器、鐵器的制造技術(shù)及其對社會進步的影響”[1].教師結(jié)合要求,采用以《天工開物》為研究資料,以北京大鐘寺為實踐載體,以項目學習為實施手段,滿足學生多樣化的學習和發(fā)展需求,來增強課程適宜性.現(xiàn)就其做法闡述如下.

1 實踐載體的選擇

1.1 實踐素材的選擇

為什么選擇鐘作為代表器物進行研究?首先是鐘在中國古代社會具有很高的象征性,其蘊含的價值和意義較高,“故君視朝、官出署,必用以集眾;而鄉(xiāng)飲酒禮,必用以和歌;梵宮仙殿,必用以明攝謁者之誠,幽起鬼神之敬.”[2]由此看出大鐘既是在古代權(quán)力的象征,又是寺廟的必備制品,還是古人宴會、祭祀的相關(guān)用品.學生通過不同時期鐘的研究有助于感受當時的歷史文化和生產(chǎn)情況.其次是現(xiàn)存鐘保存較好,因為鐘廣泛存于廟宇、宮殿等清靜之所,不像其他工具,經(jīng)過生產(chǎn)力變化、人為使用和自然腐蝕,變化極大,從古代留存下來的較少,方便學生在規(guī)定地點進行查找.更為重要的是古代鑄鐘方法與鑄造其他器具方法相同,“凡萬鈞鐵鐘與爐、釜,其法皆同”[2],只是所有材料的多少不同,這樣就便于學生從鐘的鑄造上去了解其他器具的鑄造過程.

1.2 實踐地點的選擇

為什么要選擇大鐘寺,其原因如下:

(1)地點交通便利.大鐘寺坐落在位于海淀區(qū)北三環(huán)路聯(lián)想橋北側(cè),附近有大鐘寺地鐵站,從交通上來看,無論是學生自行前往還是學校集體組織,都比較方便.

(2)寺內(nèi)大鐘數(shù)量較多、種類豐富.該寺建于清雍正十一年(1733年),其中于1985年辟為古鐘博物館.館內(nèi)展示中外古代鐘鈴共400多件.展品中的精品除了有鎮(zhèn)館之寶永樂大鐘外,遠的有商代青銅鐘、西周編鐘、春秋編鐘、曾侯乙編鐘等,近的有宋明清時代的鐘,現(xiàn)代的還有香港、澳門回歸鐘等.

(3)鑄造過程資料完備.大鐘寺中除了有以上“成品鐘”外,還在展廳中展示了古代鐘的鑄造過程模型和文獻資料,這些模型和資料有助于學生直觀了解大鐘的鑄造過程,避免教師、學生單純知識講授的枯燥.

(4)歷史價值豐富.大鐘寺存有豐富的文獻典籍,每一口鐘上也有相應的銘文,通過研究可以進一步了解鐘的所處年代、鑄鐘緣由、文化底蘊,另外鐘的銘文刻字及匾額書法也是非常值得學生研究的.

古人對鐘的鑄造和使用從很早就開始了,而大鐘寺給了學生實踐的載體,學生能夠從感官上看到、觸摸到、聽到,能夠在實踐中感受古人韻味.

2 研究資料的選擇

既然研究古代的鑄鐘技術(shù),就要用當時人的典籍進行研究,避免研究與當時的情況脫節(jié).為此就要找到系統(tǒng)描述鑄造過程的書籍,經(jīng)過篩選和比對,確定了明代著名科學家宋應星《天工開物》這本書.在這本書籍的翻閱中也逐漸發(fā)掘其蘊含的價值.

在《天工開物》里面,“金有六齊,六分其金而錫居一,謂之鐘鼎之齊.”[2]即金器制造(其實是指銅)有6種冶煉的比例.六成銅一成錫混合,是造編鐘大鼎這樣的禮器的做法.闡述了制作不同的金器需要不同的混合比例,鐘鼎、斧斤、戈戟、大刃、殺矢、鑒燧,制作用不同的材料,其原因是每種金器的用途不同,更有助于從材料的構(gòu)成來認識物質(zhì)的性質(zhì).

在這本著作里闡述了鑄造的本質(zhì)即為“母模子肖”,當它被鑄造成器物來供人使用時,它的形狀又跟泥土造的母模一個樣.這正是所謂“以土為母”.

在這本著作中又詳細地說明了鑄鐘的過程,而且具有物理研究的價值問題很多.僅以失蠟法為例予以說明:失蠟法講解了鑄鐘應先“掘坑深丈幾尺,燥筑其中如房舍,埏泥作模骨,其模骨用石灰三和土筑……干燥之后以牛油、黃蠟附其上數(shù)寸”[2].同時介紹了油和蠟的比例“油居十八,蠟居十二”,“雕鏤書文、物象”后做好外模,“外施火力炙化其中油蠟”,“則其中空處即鐘鼎托體之區(qū)也”[2].其中涉及到物態(tài)變化的熔化和凝固,有助于學生對于知識的理解.在油蠟與銅液所需要的質(zhì)量中“凡油蠟一斤虛位,填銅十斤.塑油時盡油十斤,則備銅百斤以俟之”[2].這里面體現(xiàn)了古人的智慧,同時可以進行問題研究:為什么相同體積的銅和蠟質(zhì)量相差10倍?學生通過運用物質(zhì)的密度知識來解釋,有助于知識的內(nèi)化.

3 為什么采用項目式學習

所謂項目式學習,“可總結(jié)為一種通過對真實的、復雜的問題進行探究,以小組合作的方式進行項目實施,最終以產(chǎn)品形式呈現(xiàn),學生在參與過程中逐漸建構(gòu)知識網(wǎng)、掌握必備技能、實現(xiàn)綜合發(fā)展的教學模式.”[3]就是學生圍繞某一個具體的學習項目,充分選擇和利用最優(yōu)化的學習資源,在實踐中體驗,在體驗中吸收,在探索創(chuàng)新中獲得較為完整而具體的知識,最終形成專門的技能并獲得發(fā)展的學習.項目式學習的特性,即承認學生內(nèi)在的學習驅(qū)動心理,促使學生關(guān)注學科的核心概念和原理,注重能夠引發(fā)學生對真實而重要的主題進行深刻思考的挑戰(zhàn)性問題,督促學生使用基本的工具和技能進行學習、自我管理與項目管理,形成產(chǎn)品并強調(diào)解決問題、解釋難題及演示通過調(diào)查、研究和推理所獲得的信息.

而本次學科活動采用項目式學習,是可以讓學生通過物理學科物質(zhì)的形態(tài)和變化以及物質(zhì)的屬性等學科知識作為中心內(nèi)容,讓學生以研究鐘的鑄造過程為驅(qū)動,采用小組合作的方式,讓學生通過典籍翻閱、網(wǎng)絡查詢、現(xiàn)場參觀、體驗感受等方式進行充分的探究,讓學生通過對大鐘寺及鑄鐘知識的梳理獲得相關(guān)的知識與技能,讓學生通過制作作品的方式,進一步提升對知識的認識和理解.項目式學習能夠更好地激發(fā)學生的潛能,使學生各盡其職,在任務驅(qū)動下來完成這項工作.有助于發(fā)揮不同學生的優(yōu)勢,形成互補.

4 學科活動的開展與實施

4.1 項目問題的確定

項目式學習的框架問題可以框定學習的范圍并引導學生深入學習和探究.框架問題可以分為內(nèi)容問題、驅(qū)動問題、核心問題.結(jié)合單元知識點設計與培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的設計,問題框架如下:

(1)核心問題

如何能將物理知識與生活實際緊密結(jié)合起來?

(2)驅(qū)動問題

1)失蠟法鑄造過程涉及到哪些物態(tài)變化的過程?

2)泥范法鑄造過程涉及到哪些物態(tài)變化的過程?

3)請根據(jù)“六分其金而錫居一,謂之鐘鼎之齊”,利用已知數(shù)據(jù),推測出大鐘的密度和體積.

4)請查閱資料,并通過計算說出“凡油蠟一斤虛位,填銅十斤”的科學依據(jù)是什么?

(3)內(nèi)容問題

1)物質(zhì)的形態(tài)都有哪些?

2)物態(tài)變化中吸放熱情況是什么樣的?

3)了解常見金屬的熔點和凝固點.

4)了解常見物質(zhì)的密度值.

5)知道物質(zhì)的密度計算及公式.

4.2 項目實施

(1)分組

教師先確定班級組織能力較強的學生為小組組長,然后通過學生自行選擇和教師調(diào)控的方式來完成小組人員配置,盡量讓各小組成員的興趣、能力、性別等差異均衡.在給學生分組后,通過小規(guī)模團建活動來促進組內(nèi)成員的交流和合作.

教師再推動各小組進行人員分工,其原則是“人人有事做,事事有人做”,要讓不同能力的學生都能發(fā)揮所長,在組內(nèi)找到存在感,可以在小組內(nèi)設置記錄員、電腦制作員、實物制作員、展示匯報員等崗位.

(2)項目式學習開展

項目活動一:查找古代鑄造技術(shù)

這一活動是讓各小組通過網(wǎng)絡和圖書館查找古代鑄造技術(shù)的相關(guān)知識內(nèi)容.以小組組織查找為主,教師負責督促指導.由學生選擇比較,教師確定以《天工開物》為文本進行研究,讓一名小組成員古文翻譯解讀,不清楚的地方請教語文老師,其他成員認真體會文獻科學內(nèi)涵.

本活動讓學生選擇從最容易的方式——查找文獻法來建立起小組合作,并且在活動中讓學生進行材料篩選等問題,進一步鍛煉小組的解決問題能力,同時在古文的翻譯中讓一些“偏文”的學生得到了施展空間,有助于讓全組成員動起來,發(fā)揮組內(nèi)團結(jié)協(xié)作優(yōu)勢,讓全體學生都產(chǎn)生興趣感.重要的是通過典籍閱讀讓學生感受到中華傳統(tǒng)文化之美,形成民族自豪感.

項目活動二:大鐘寺云實踐

這一課時先根據(jù)研究內(nèi)容分成泥范法鑄鐘、失蠟法鑄鐘、鐘的密度、鐘鈴的奧秘等若干任務,由小組選取任務,通過任務驅(qū)動,小組查找相關(guān)知識,組內(nèi)加工整理,最后小組匯報.教師一方面對小組存在的疑問進行答疑解惑,另一方面拓展豐富學生的知識內(nèi)容,還要對小組分工合作情況進行點評和指導,以便于小組任務推進開展.

通過任務驅(qū)動學習形式讓學生學會獨立學習、增加個體解決問題的能力,同時也注重組內(nèi)的分享和同伴間的交流,這一課時讓學生查找大鐘寺,具有指向明確,能夠抓住重點,在實地參觀時避免走馬觀花,同時補充實際參觀鐘的觀察不足,解決了指向?qū)崟r性知識和基礎性的技能問題.對學生的信息提取能力是很大的鍛煉.

項目活動三:走進大鐘寺

這一活動是組織學生參觀大鐘寺,視具體情況可以采取班級集體組織和學生小組參觀的方式.讓學生在大鐘寺內(nèi)進行體驗學習.教師和學生要利用好社會實踐契機,組織學生參觀曾侯乙編鐘、永樂大鐘、鐘林、鑄鐘模型制作等相關(guān)展品和展區(qū),讓小組學生注意觀察現(xiàn)象,討論蘊含的原理,研究依據(jù)相關(guān)原理如何后續(xù)的仿作和制作.

本活動讓學生通過觀察現(xiàn)象、觸摸實物、聆聽鐘聲,進行思考交流,運用科學方法開展研究.通過任務驅(qū)動,運用所查、所學、所聞知識理解與解決關(guān)于大鐘的問題,并做出基于證據(jù)的解釋,形成初步的研究成果.

項目活動四：創(chuàng)意鐘模型

這一活動是要讓小組根據(jù)任務單完成實物制作和電腦制作.實物制作的要求是依據(jù)大鐘寺中某一展品,小組進行設計和制作,能夠通過實物作品,復現(xiàn)展品制造過程或蘊含的知識;電腦制作是小組將整個活動過程進行匯報總結(jié),對實物作品進行文字或動畫說明.

本活動讓學生運用一定的操作技能解決問題,將想法或創(chuàng)意付諸實踐,通過設計、制作或裝配等,制作和改進較為復雜的鐘制品或用品,發(fā)展實踐創(chuàng)新意識和審美意識,提高創(chuàng)意實現(xiàn)能力.通過信息技術(shù)的學習實踐,提高利用信息技術(shù)進行作品的設計與制作能力.通過小組協(xié)作,發(fā)揮小組整體力量,提升團隊協(xié)作能力.

項目活動五:分享成果

小組進行匯報分享總結(jié),展示制作的電腦作品和手工作品.由小組對作品進行演示和說明,并對項目過程進行總結(jié)和分享收獲.

在活動總結(jié)階段,學生選擇合適的結(jié)果呈現(xiàn)方式,對活動過程和活動結(jié)果進行系統(tǒng)梳理和總結(jié),促進學生自我反思與表達、同伴交流與對話.學生學會通過撰寫活動報告等方式,反思成敗得失,提升個體經(jīng)驗,促進知識建構(gòu),并根據(jù)同伴及教師提出的反饋意見和建議查漏補缺,明確進一步的探究方向,深化主題探究和體驗.

4.3 項目評價與反饋

新課標指出,“物理學習評價應全面落實新時代教育評價改革要求,以學生發(fā)展為本,強化素養(yǎng)導向,著力推進評價觀念、評價方式和評價方法的改革,促進學生學習和教師教學的改進.”[1]因此,教師在實施中應強化評價與課程標準、教學的一致性,促進“教-學-評”有機銜接,提升評價質(zhì)量,充分發(fā)揮評價的育人功能.

基于以上分析,這一環(huán)節(jié)將過程評價和綜合評價相結(jié)合,科學設置評價量規(guī),強調(diào)包括學生自評、小組互評和教師評價在內(nèi)的多元化評價.其中,學生自評可以找到自身不足并改正,在下一個項目中引發(fā)積極思考;小組互評進行不記名評價,可充分培養(yǎng)學生的合作交流意識與能力;教師評價重點在于項目完成過程,不在項目完成結(jié)果.

從評價上來看,該多元化評價既可以幫助學生自我反思、相互提出意見建議,也能讓教師發(fā)現(xiàn)項目中存在的問題,從而進行改進.

總之,在新的物理課程標準指引下,物理學科實踐活動可以與多學科進行融合,而項目式學習也是鼓勵學生通過一個項目學習來融合多學科知識.學生在實踐活動中來體驗、收獲,提升自己的能力.在了解中國豐厚的傳統(tǒng)文化中,潛移默化地建構(gòu)物理知識,增強民族自豪感和文化自信.學科融合對于學生各方面能力的提升、對知識的認識與應用,將有著巨大的推動.