劉炳昇

(南京師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇　南京　210023)

在物理課程中設(shè)置“綜合實(shí)踐活動(dòng)”的意義和教學(xué)建議——以“蘇科版”物理教材中的綜合實(shí)踐活動(dòng)為例

劉炳昇

(南京師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇南京210023)

名師簡(jiǎn)介：劉炳昇，南京師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授，課程與教學(xué)論博士生導(dǎo)師，任《物理之友》主編、義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)初中物理教科書(蘇科版)主編、中學(xué)科學(xué)(7-9年級(jí))國家課程標(biāo)準(zhǔn)研制組核心成員.主要從事物理教學(xué)論和中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的研究工作，享受國務(wù)院特殊貢獻(xiàn)津貼，榮獲國家教委普通高校優(yōu)秀教學(xué)成果獎(jiǎng)等.曾任中國教育學(xué)會(huì)物理教學(xué)專業(yè)委員會(huì)副理事長(zhǎng)、世界銀行貸款“理科實(shí)踐教學(xué)和低成本實(shí)驗(yàn)”研討班、“師范教育發(fā)展項(xiàng)目”物理教育國家級(jí)研討班中方主持人.

摘要：本文從培養(yǎng)創(chuàng)新性人才和發(fā)展學(xué)生個(gè)性特長(zhǎng)的要求出發(fā)，提出了在物理課程中設(shè)置“物理綜合實(shí)踐活動(dòng)”的主張，以期優(yōu)化物理課程的探究性學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu).結(jié)合“蘇科版”初中物理教材中綜合實(shí)踐活動(dòng)的實(shí)例，說明了開展這種項(xiàng)目學(xué)習(xí)的意義.本文還提出了加強(qiáng)課題開放性和學(xué)生自主性的教學(xué)建議.

關(guān)鍵詞：綜合實(shí)踐活動(dòng)；項(xiàng)目學(xué)習(xí)；個(gè)性特長(zhǎng)；技術(shù)素養(yǎng)

蘇科版初中物理教材相對(duì)以往的教材有一個(gè)顯著的變化，就是設(shè)置了“綜合實(shí)踐活動(dòng)”.它是在一章后或數(shù)章后為學(xué)生提供的一種特別的項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng).這種學(xué)習(xí)活動(dòng)具有以下特點(diǎn)：①以物理知識(shí)和科學(xué)方法為基礎(chǔ)；②實(shí)現(xiàn)物理學(xué)科內(nèi)的綜合和跨學(xué)科的綜合，與生活、技術(shù)、社會(huì)相聯(lián)系；③需要有相對(duì)全面的實(shí)踐過程(如有較為完整的課題探究或技術(shù)設(shè)計(jì)過程)；④必修與選修的結(jié)合(所有學(xué)生都必須參與綜合實(shí)踐活動(dòng)學(xué)習(xí)，但課題的數(shù)量和內(nèi)容由各組學(xué)生自己選擇)；⑤課內(nèi)與課外結(jié)合，主要任務(wù)在課外通過小組合作完成.

1開展物理綜合實(shí)踐活動(dòng)的意義

為了提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和適應(yīng)創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的需要，物理課程標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)化了科學(xué)探究的理念，在課程目標(biāo)、內(nèi)容、實(shí)施、資源和評(píng)價(jià)方面，都提出了相應(yīng)的要求.由此，我國初中物理課堂發(fā)生了可喜的變化，教學(xué)設(shè)計(jì)更注重學(xué)生探究的過程，關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、自主性的提高，使學(xué)生更有效地理解概念、規(guī)律.但在我國的初中物理教學(xué)中還存在一定的局限性，首先，我國的科學(xué)課程基本上是分科課程，學(xué)科間的綜合以及科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)間的綜合學(xué)習(xí)較弱，學(xué)生綜合意識(shí)和能力的培養(yǎng)受到一定限制；其次，比較強(qiáng)調(diào)學(xué)科知識(shí)的邏輯體系，科學(xué)探究學(xué)習(xí)多圍繞較小的知識(shí)點(diǎn)展開；由于課堂時(shí)間的限制，全程性的探究較少，老師的引導(dǎo)性較強(qiáng)，學(xué)生發(fā)揮自主的余地較小.雖然從理論上講，教學(xué)設(shè)計(jì)關(guān)注面向全體學(xué)生，但很難照顧到不同學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn).為了優(yōu)化物理課程的探究性學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)，我們?cè)诮滩闹性O(shè)置了物理綜合實(shí)踐活動(dòng)，為學(xué)生提供了更加開放的學(xué)習(xí)平臺(tái).

首先，綜合實(shí)踐活動(dòng)的選題能夠?qū)⑽锢砼c自然、生活、社會(huì)、技術(shù)、環(huán)境聯(lián)系起來，利用這種活動(dòng)有利于對(duì)學(xué)生進(jìn)行“科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境”教育.例如，在江蘇科學(xué)技術(shù)出版社出版的義務(wù)教育物理教材中，共設(shè)置了九個(gè)綜合實(shí)踐活動(dòng)，其選題來自于對(duì)自然界的觀察、生活應(yīng)用的需要和社會(huì)發(fā)展的需求.如，從防治噪聲污染出發(fā)，研究“比較材料的隔聲性能”的方法；從節(jié)能的觀點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)行“家庭用電的調(diào)查研究”；以偏僻山村急需送藥為情景，“制作一個(gè)醫(yī)用冷藏盒”；從觀察生活中簡(jiǎn)單機(jī)械的應(yīng)用出發(fā)，“設(shè)計(jì)和制作一個(gè)機(jī)械模型”等.

其次，綜合實(shí)踐活動(dòng)是一種基于物理知識(shí)和科學(xué)方法的項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)，學(xué)生圍繞項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行探究和設(shè)計(jì)活動(dòng)，經(jīng)歷全程的探究和設(shè)計(jì)，有利于學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的理解，提升科學(xué)探究的能力；有利于學(xué)生對(duì)技術(shù)的理解，提升技術(shù)設(shè)計(jì)的能力.例如，“探究樹蔭下的光斑”，需要學(xué)生實(shí)地觀察，拍攝太陽光照在地面上的光斑，描述光斑的特點(diǎn)，進(jìn)而提出探究的問題；還需要學(xué)生做出猜想，提出影響光斑形狀、亮暗的因素等.在探究過程中，學(xué)生還會(huì)發(fā)現(xiàn)一些新的問題，如在探究光斑形狀與孔的大小關(guān)系時(shí)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)三角形小孔不一定都成太陽的圓形光斑，當(dāng)光屏離開小孔很近時(shí)，屏上呈現(xiàn)的就是三角形光斑，由此提出了“光斑形狀與光屏到小孔的距離有關(guān)”的猜想，進(jìn)而又用更多的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證它，并用光的直線傳播的原理分析和解釋有關(guān)現(xiàn)象.可見，綜合實(shí)踐活動(dòng)能給學(xué)生提供更符合實(shí)際情況的探究情景，從而有利于提高學(xué)生的探究意識(shí)和能力.

再次，綜合實(shí)踐活動(dòng)的開放性強(qiáng)，為學(xué)生自主選擇和創(chuàng)新提供了更廣闊的空間，有利于發(fā)展學(xué)生的個(gè)性特長(zhǎng)和增進(jìn)學(xué)生合作的意識(shí)和能力.例如，“設(shè)計(jì)和制作一個(gè)機(jī)械模型”，在課題準(zhǔn)備階段,可以做下面的工作：①通過網(wǎng)絡(luò)或其他媒體查閱有關(guān)簡(jiǎn)單機(jī)械應(yīng)用的資料，了解歷史上和生活中有關(guān)機(jī)械的發(fā)明和應(yīng)用情況.②在廣泛了解生活中各種簡(jiǎn)單機(jī)械應(yīng)用的基礎(chǔ)上，選擇一件典型的機(jī)械，觀察實(shí)物和使用情況，了解主要功能、構(gòu)造和原理.③通過上述調(diào)查，得到啟發(fā)，小組成員各提出一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目.然后以小組為單位，通過討論，確定準(zhǔn)備設(shè)計(jì)、制作的機(jī)械模型，提出初步的方案：它由哪幾種簡(jiǎn)單機(jī)械組成？功能是什么？是提升重物、控制某種機(jī)件動(dòng)作還是牽引物體前進(jìn)等？有什么特點(diǎn)？從哪些方面來評(píng)價(jià)最后的成果?……由于機(jī)械應(yīng)用之廣泛，而使每個(gè)課題可能有不同的特色.又由于這種課題涉及對(duì)歷史、文化、生活、生產(chǎn)、科技等領(lǐng)域的調(diào)查，涉及方案的設(shè)計(jì)與修改，涉及制作與調(diào)試，涉及成果的展示、介紹和答辯，因此，在合作的團(tuán)隊(duì)中，每個(gè)人都有發(fā)揮自己特長(zhǎng)的機(jī)會(huì).

2開展物理綜合實(shí)踐活動(dòng)的建議

2014年10月江蘇省教研室組織了一次初中物理教學(xué)研討會(huì)，其中13個(gè)市的代表進(jìn)行了“設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路”綜合實(shí)踐活動(dòng)的現(xiàn)場(chǎng)課堂展示，其中呈現(xiàn)出教學(xué)設(shè)計(jì)的不少閃光點(diǎn).但由于綜合實(shí)踐活動(dòng)是一種課內(nèi)外結(jié)合的教學(xué)活動(dòng)，用一節(jié)課來展示是有局限性的.有的老師把這節(jié)課作為“課題動(dòng)員準(zhǔn)備課”來處理，有的老師把這節(jié)課作為“課題成果匯報(bào)課”來處理(事先布置學(xué)生并通過網(wǎng)絡(luò)給予一定的指導(dǎo))，這是合適的.但多數(shù)老師，把它處理為一節(jié)微縮的綜合實(shí)踐活動(dòng)課，把這節(jié)課上成了以教師為主導(dǎo)的技術(shù)課或?qū)嶒?yàn)課，學(xué)生的活動(dòng)完全在教師規(guī)定的框架內(nèi)和引領(lǐng)下進(jìn)行.雖然課堂氣氛活躍，以學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)為主，可以說是一堂好的學(xué)生實(shí)驗(yàn)課，但不能很好體現(xiàn)出綜合實(shí)踐活動(dòng)的特點(diǎn)，即與課堂教學(xué)不同的開放性和學(xué)生自主性.

綜合實(shí)踐活動(dòng)是課內(nèi)外結(jié)合的教學(xué)活動(dòng)，通常一個(gè)綜合實(shí)踐活動(dòng)大致可以分為課題動(dòng)員和準(zhǔn)備、課題實(shí)施、課題小結(jié)與評(píng)價(jià)三個(gè)階段.不同類型的課題有不同的模式，如“設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路”屬于技術(shù)設(shè)計(jì)類型的活動(dòng)，下面以這個(gè)課題為例提出一些教學(xué)建議.

(1)教師應(yīng)當(dāng)明確“課題動(dòng)員”的目的

為了使學(xué)生主動(dòng)投入該項(xiàng)實(shí)踐活動(dòng)，首先必須進(jìn)行課堂動(dòng)員，它的目的不是讓學(xué)生知道一個(gè)個(gè)的具體電路以及如何連接好這些電路，而是讓學(xué)生感受到生活中需要各種各樣功能的電路，了解設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路的思想方法.教師可以選擇一個(gè)典型的應(yīng)用實(shí)例(可以是教材中的，也可以是其他貼近學(xué)生生活的實(shí)例)，與學(xué)生一起討論，如選擇病房呼叫電路.

①展示相關(guān)情景：住院處有許多病房，病房?jī)?nèi)有許多病床，病床上的病人隨時(shí)會(huì)有不同的要求，吊水的需要換藥水了，突然身體不適了等，怎么能讓值班的護(hù)士及時(shí)地知道哪個(gè)病床的病人發(fā)出求助信號(hào)？

②分小組討論，怎樣發(fā)出信號(hào)？怎樣讓值班室的護(hù)士知道？提出解決問題的原理方案，再通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)之，設(shè)計(jì)、制作模型.

③選一個(gè)小組向全體同學(xué)匯報(bào)，介紹他們解決問題的方案，展示實(shí)驗(yàn)電路模型，并接受其他組同學(xué)的質(zhì)疑，再介紹其他組的不同方案，進(jìn)行評(píng)價(jià).

教師小結(jié)，提出如下的設(shè)計(jì)思路：

(2)在整個(gè)活動(dòng)中，應(yīng)當(dāng)營(yíng)造小組學(xué)習(xí)的和諧氛圍，放手發(fā)揮小組合作的作用

如果在動(dòng)員課中，教師提出任務(wù)和問題的步距過小、提示過多，容易造成課堂的生成性欠佳、小組活動(dòng)形式化.因此，教師要放手，更多地讓小組長(zhǎng)當(dāng)主持人，讓學(xué)生暢所欲言.在討論選題時(shí)，也要發(fā)揮小組成員的作用.首先小組討論：在我們的生活中，有哪些應(yīng)用簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)的課題？每個(gè)人根據(jù)自己的觀察、經(jīng)驗(yàn)，提出一二個(gè)課題，把所有題目列出，再從需求價(jià)值和可行性方面考慮，篩選出小組可選的課題.在課題的實(shí)施中，要關(guān)注小組成員的分工與合作，使每個(gè)成員都能發(fā)揮自己的特長(zhǎng)，例如，有的學(xué)生上網(wǎng)查資料，有的學(xué)生準(zhǔn)備器材，有的學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，有的學(xué)生拍照片，有的學(xué)生制作模型.準(zhǔn)備匯報(bào)和答辯時(shí)，有的學(xué)生主講，有的學(xué)生制作PPT，有的學(xué)生操作演示等.要注意保護(hù)學(xué)生的積極性，特別是當(dāng)有學(xué)生提出與

眾不同但帶有某種片面性的意見時(shí)，要鼓勵(lì)而不要譏諷，這樣才能有助于開拓思路和創(chuàng)新.

(3)要關(guān)注走進(jìn)生活、走進(jìn)社會(huì)，充分利用社會(huì)的教育資源

綜合實(shí)踐活動(dòng)選題和實(shí)施要盡可能面向生活、走進(jìn)社會(huì)，例如，在“設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路”的選題時(shí)，課堂上首先用“病房呼叫電路的設(shè)計(jì)”給學(xué)生以示范的作用，再請(qǐng)學(xué)生分組討論，初步議論一下我們生活中可能有哪些應(yīng)用簡(jiǎn)單電路的課題.課后請(qǐng)同學(xué)做一點(diǎn)社會(huì)調(diào)查，在家中、在商店里、在醫(yī)院、在馬路上等場(chǎng)合，看看有哪些可能的課題，然后討論確定自己的課題.在課題實(shí)施過程中，盡可能深入到一些工廠、醫(yī)院、商店、科研等部門，訪問一些專業(yè)人士.例如，晚間學(xué)生們到醫(yī)院急診病房去參觀，聽護(hù)士的介紹，親身感受到呼叫電路的作用.再如，讓學(xué)生調(diào)查十字路口的交通信號(hào)燈和采訪交警，了解信號(hào)燈的作用和基本原理，還可以對(duì)信號(hào)燈的設(shè)置和公民的交通安全教育提出建議.在這個(gè)過程中，學(xué)生不僅增長(zhǎng)了知識(shí)，而且增進(jìn)了對(duì)交通行業(yè)的了解，提高對(duì)“科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境”間關(guān)系的認(rèn)識(shí)，也開拓了課題研究的思路.

以下列出一些可供參考的選題：

名稱需求基本要求1病房呼叫模擬電路病人向值班護(hù)士求助.護(hù)士必須知道求助病床號(hào),所有病人都能發(fā)出信號(hào),且互不干擾.2冰箱門控照明模擬電路冰箱取放物時(shí)需照明.關(guān)門熄燈,開門亮燈.3臥室控?zé)裟M電路睡覺關(guān)、開燈不必起床.進(jìn)門可開關(guān)燈,床邊也可開關(guān)燈.4值班室門控模擬電路夜間前后門來人需要開門.值班人必須知道有來人,且知道是在前門還是后門.5手術(shù)室門控模擬電路讓室外人員知道室內(nèi)是否有手術(shù).門外有紅、綠燈,室內(nèi)有白燈照明,都受門控.6電吹風(fēng)模擬電路根據(jù)需要送出冷風(fēng)或熱風(fēng).由電風(fēng)扇送風(fēng),由電熱絲加熱.7汽車轉(zhuǎn)彎信號(hào)模擬電路轉(zhuǎn)彎時(shí),向后面的車發(fā)出轉(zhuǎn)彎信號(hào).后車駕駛員需要知道是左轉(zhuǎn)還是右轉(zhuǎn).8樓道照明燈模擬電路上、下樓時(shí)既要有照明,又要考慮節(jié)能.在上樓時(shí)可開燈,到樓上后可隨手關(guān)燈,且不影響后續(xù)上、下樓人員的照明需要.9搶答器模擬電路滿足問題搶答競(jìng)賽的需要.能分辨哪一組最先搶答.10選答器模擬電路滿足多選項(xiàng)答題的需要.能顯示選項(xiàng),且能顯示對(duì)錯(cuò).11人行橫道線處交通信號(hào)模擬電路保證行人安全與交通暢通.人行道和車行道都有信號(hào)燈,人穿越道路時(shí)可控制信號(hào)燈,人行后恢復(fù)車行信號(hào).12滿足十字路口交通信號(hào)模擬電路滿足十字路口過往車輛安全與通暢的需要.用手動(dòng)開關(guān)控制十字路口的紅綠燈,一條道可通行時(shí),另一條道必須禁行.13彩色光電筒的模擬控制電路手電筒的色光可以變化.可以分別產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)、白等多種色光.

(4)要關(guān)注綜合實(shí)踐活動(dòng)中的技術(shù)設(shè)計(jì)思想和方法教育

科學(xué)的發(fā)現(xiàn)和原理要轉(zhuǎn)化為社會(huì)的物質(zhì)或精神的成果必須要通過技術(shù)的環(huán)節(jié)，社會(huì)的分工也需要更多的人從事技術(shù)工作，技術(shù)素養(yǎng)是公民的基本素養(yǎng).因此，我們要重視技術(shù)教育.同時(shí)，綜合實(shí)踐活動(dòng)中的技術(shù)活動(dòng)也為更多學(xué)生提供了發(fā)揮個(gè)性特長(zhǎng)的機(jī)會(huì).

圖1

在“設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路”的課堂展示中，我們看到許多老師只是讓學(xué)生畫出基本的原理電路，然后再把原理電路連接成實(shí)物電路，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一下就算完成了課題任務(wù).實(shí)際上，課題還有許多技術(shù)工作要做.例如，值班室與病床是分開的，將原理電路轉(zhuǎn)化為實(shí)際電路時(shí)，必須分兩個(gè)單元來考慮.有的老師把“值班室”設(shè)在講臺(tái)上，讓每個(gè)小組當(dāng)成一個(gè)病床，把各自的開關(guān)連接在講臺(tái)上的電路中，然后各自試一試，這樣的效果就很好.在技術(shù)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)中，它還是有缺點(diǎn)的，每個(gè)病床開關(guān)都用兩根長(zhǎng)線，勢(shì)必造成導(dǎo)電線材的浪費(fèi)，技術(shù)設(shè)計(jì)是要考慮成本、考慮節(jié)約資源的.另外，還應(yīng)指出，我們用的是閘刀開關(guān)，它可能會(huì)長(zhǎng)時(shí)間接通，造成值班室噪聲過大，用按鍵開關(guān)會(huì)更好.實(shí)際的指示器也不是許多燈泡，而是一種數(shù)碼顯示電路器.老師應(yīng)當(dāng)關(guān)注通過活動(dòng)讓學(xué)生獲得技術(shù)創(chuàng)新的體驗(yàn)，例如，在設(shè)計(jì)樓梯開關(guān)電路時(shí)，如果開關(guān)設(shè)在樓下，人上樓后，電燈就無法關(guān)掉；如果樓上再串聯(lián)一只開關(guān)，人上樓后，電燈就可以關(guān)掉了，但再有人要上樓，在樓下就不可能開燈.怎么辦呢？如果多提供2只單刀開關(guān)，怎么設(shè)計(jì)？有人設(shè)計(jì)了如圖1所示電路，樓下裝2只開關(guān)，樓上也裝2只開關(guān)，都保持一通一斷，就可以控制了.但這個(gè)電路仍然麻煩，能否設(shè)計(jì)一種特殊的開關(guān)來替代兩個(gè)開關(guān)呢？單刀雙擲開關(guān)就是在某種需求下分析原有器件的缺點(diǎn)而誕生的.由于活動(dòng)中引入了技術(shù)調(diào)查，還使學(xué)生接觸了許多新的東西，如聲控開關(guān)、觸摸開關(guān)、LED燈等，對(duì)現(xiàn)代科技有了更多的了解.又由于活動(dòng)中引入學(xué)生動(dòng)手制作環(huán)節(jié)，活動(dòng)的成果展示更加生動(dòng)，如在這次展示課中，學(xué)生制作的LED手舉牌、立體的樓道雙控?zé)裟Ｐ?、立體的十字路口交通信號(hào)燈模型等，可看到學(xué)生發(fā)自內(nèi)心的成功喜悅.

總之，物理綜合實(shí)踐活動(dòng)是一種很好的教學(xué)形式，值得老師們做更多的實(shí)踐研究.

參考文獻(xiàn)：

[1]陳嫻.多元智力觀與物理教學(xué)策略.北京：高等教育出版社，2008.

[2]劉炳昇.關(guān)注學(xué)生的個(gè)性發(fā)展—介紹初中物理課程中的“項(xiàng)目學(xué)習(xí)”的策略.物理通報(bào)，2012，(8).

名師簡(jiǎn)介：陸天明(1969—),男,江蘇南京人, 南京師范大學(xué)附屬中學(xué)江寧分校教研部副主任, 南京物理學(xué)會(huì)理事, 南京師范大學(xué)物理教育研究所兼職研究員,主要研究物理課程與教學(xué)論.

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