曹東

(江蘇省懷仁中學(xué) 江蘇 無錫 214196)

“真實(shí)性學(xué)力——真實(shí)性學(xué)習(xí)——真實(shí)性評(píng)價(jià)”這就是基于“核心素養(yǎng)”的單元設(shè)計(jì)的基本訴求[1].建構(gòu)主義學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的思路為單元設(shè)計(jì)提供了一條路徑.建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)由6個(gè)要素構(gòu)成，即情境、協(xié)同、支架、任務(wù)、展示、反思.這6個(gè)要素作為有影響力的手段是重要的，但其順序是動(dòng)態(tài)的.建構(gòu)主義的單元設(shè)計(jì)是策劃每一位學(xué)生參與學(xué)習(xí)的“學(xué)案”.本文從建構(gòu)主義學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的思路出發(fā)，以“打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”為例，討論指向物理核心素養(yǎng)的建構(gòu)主義單元設(shè)計(jì).

1 創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境 學(xué)生體驗(yàn) 突破打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作原理

真實(shí)性學(xué)力的獲得要在真實(shí)性學(xué)習(xí)的過程中獲得，真實(shí)性學(xué)習(xí)要發(fā)生在真實(shí)的情境中.學(xué)校里的學(xué)習(xí)是同真實(shí)性學(xué)習(xí)聯(lián)系在一起的.其焦點(diǎn)在于把學(xué)生置于真實(shí)的情境中，獲得真實(shí)的體驗(yàn)，使學(xué)生所擁有的能力得到發(fā)掘.

具有教育價(jià)值的情境的設(shè)定必須把握3個(gè)關(guān)鍵詞：

(1)學(xué)習(xí)目標(biāo).教育歸根結(jié)底是經(jīng)驗(yàn)的再建構(gòu).學(xué)習(xí)目標(biāo)并不是單純的提供經(jīng)驗(yàn)，而是借此來促進(jìn)學(xué)生展開分析與思考.

(2)研究的問題.研究的問題是指為讓學(xué)生在共同的思考中發(fā)現(xiàn)意義，使學(xué)習(xí)得以形成而選擇出來的概念、過程與思考方式.

(3)評(píng)價(jià).怎樣評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)？可以通過兩種評(píng)價(jià)，即每一個(gè)個(gè)體的成熟度的評(píng)價(jià)與整體班級(jí)的成熟度的評(píng)價(jià)，來把握學(xué)生的成長(zhǎng)狀態(tài)與理解能力[1].

案例1：如何理解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理？

小游戲：如圖1所示，兩位學(xué)生一組，一位學(xué)生牽動(dòng)一條長(zhǎng)紙帶使紙帶沿直線向前移動(dòng)；另一位學(xué)生手拿一支筆固定在紙帶正上方，聽口令，每隔1 s用畫筆在紙上點(diǎn)一個(gè)點(diǎn).動(dòng)手試一試：現(xiàn)在可以測(cè)出這位學(xué)生的手運(yùn)動(dòng)的速度嗎?

圖1 模擬打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的小游戲

思考1：相鄰兩點(diǎn)的距離跟牽動(dòng)紙帶的速度有什么關(guān)系？牽動(dòng)紙帶的速度快慢不均勻，對(duì)相鄰兩點(diǎn)所表示的時(shí)間有沒有影響？

思考2：這樣測(cè)量平均速度準(zhǔn)確嗎？如果不準(zhǔn)確，原因在哪？如果有一種打點(diǎn)時(shí)間間隔嚴(yán)格相等的儀器，問題就可以解決了，引出兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理.

思考3:從原理上看,電火花計(jì)時(shí)器跟電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相比，哪個(gè)更好些,誤差可能會(huì)更小?

案例分析：以兩名學(xué)生互相配合，手拉紙帶同時(shí)打點(diǎn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)的真實(shí)情境，通過問題引導(dǎo)，每位學(xué)生寫出自己的答案，分組討論，交流答案，評(píng)價(jià)每個(gè)學(xué)生對(duì)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器原理的理解成熟度，小組展示答案，評(píng)價(jià)班級(jí)的成熟度.創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，學(xué)生體驗(yàn)，順理成章地突破打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作原理.

2 設(shè)置合理任務(wù) 提供支架 協(xié)同學(xué)習(xí) 突破學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)

任務(wù)是以自由的方式，廣泛的解讀，學(xué)生圍繞主題，在形成自身共享意義的同時(shí),促進(jìn)共同的思考.任務(wù)的設(shè)定必須回答3個(gè)問題：

(1)興趣——怎樣引發(fā)學(xué)生的興趣，促進(jìn)意義的發(fā)現(xiàn)？

(2)學(xué)習(xí)——構(gòu)成怎樣的學(xué)習(xí)記錄，把握任務(wù)的難易度？

(3)思考——學(xué)生提出了怎樣的問題？教師又如何回答？

支架理論的基礎(chǔ)是維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)”.“最近發(fā)展區(qū)”是指“在成人的指導(dǎo)與幫助下可能問題的解決水準(zhǔn)與在自主活動(dòng)中可能的問題解決水準(zhǔn)之間的落差”[2].教師為學(xué)生在既有知識(shí)和新建構(gòu)的學(xué)習(xí)課題之間搭起腳手架，提供給學(xué)生固定的支點(diǎn)，通過協(xié)同解決問題，讓學(xué)生獲得新的知識(shí)與技能.

三人行必有我?guī)?協(xié)同學(xué)習(xí)就是通過分組學(xué)習(xí)，基于探究，通過策劃協(xié)調(diào)全員學(xué)習(xí)的積極性，最大限度地發(fā)展每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)能力.

協(xié)同學(xué)習(xí)必須回答3個(gè)問題：

(1)如何進(jìn)行分組.

(2)如何讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)意義.

(3)需要運(yùn)用哪些媒體.

案例2：如何測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度?

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)步驟如下.

(1)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上沒有滑輪的一端，并連接好電路.

(2)將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，打開電源，拉動(dòng)紙帶，關(guān)閉電源.

(3)換一條紙帶，將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔.

(3)把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪，下面懸掛適當(dāng)?shù)你^碼.

(4)拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源.

(5)放手，使小車在平板上運(yùn)動(dòng).

(6)斷開電源，取下紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，再打一條紙帶.

思考1：根據(jù)紙帶上的點(diǎn)跡，如何求AB段的平均速度？如何求E點(diǎn)的瞬時(shí)速度？

思考2：如圖2所示，用AD，BC段的平均速度替代E點(diǎn)的瞬時(shí)速度，哪一種更準(zhǔn)確？如果測(cè)E點(diǎn)附近一小段的平均速度去替代E點(diǎn)的瞬時(shí)速度，哪一種方法更好？

圖2 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器獲得的紙帶

教師演示：不同寬度的擋光片經(jīng)過同一光電門時(shí)，通過傳感器測(cè)量到瞬時(shí)速度，突破瞬時(shí)速度的概念.

案例分析：學(xué)生自由組合，合理分組實(shí)驗(yàn).通過問題引導(dǎo)分析實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，“如何測(cè)量平均速度？”這個(gè)問題評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)平均速度概念的理解深度.“瞬時(shí)速度如何測(cè)量？”這個(gè)問題讓學(xué)生陷入思考，觸發(fā)了學(xué)生最近發(fā)展區(qū).學(xué)生對(duì)瞬時(shí)速度已經(jīng)有了初步理解，能夠理解“用BC段的平均速度替代E點(diǎn)的瞬時(shí)速度”這種方法更好，但是還是比較模糊.這時(shí)教師充當(dāng)協(xié)同學(xué)習(xí)中重要的一員，利用傳感器和多媒體演示：不同寬度的擋光片經(jīng)過同一光電門時(shí)，通過傳感器測(cè)量到瞬時(shí)速度.學(xué)生通過數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)擋光片寬度窄到一定寬度，測(cè)量的平均速度幾乎不變，這時(shí)的平均速度已經(jīng)很接近瞬時(shí)速度.這是測(cè)量瞬時(shí)速度符合實(shí)際的方法，讓學(xué)生深入理解瞬時(shí)速度的概念.

3 展示學(xué)習(xí)成果 反思中升華 評(píng)價(jià)自己的學(xué)習(xí)

展示的主要目的是讓學(xué)生的思維可視化.教師可以根據(jù)展示的結(jié)果評(píng)價(jià)學(xué)生是怎樣學(xué)習(xí)的.教師可以通過評(píng)價(jià)反思學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度制定今后的學(xué)習(xí)計(jì)劃.同時(shí)接觸到別人學(xué)習(xí)見解的學(xué)生會(huì)加深對(duì)自己學(xué)習(xí)成果的理解.

元認(rèn)知是關(guān)于思考的思考.通過反思，學(xué)生可以獲得體驗(yàn)到的經(jīng)驗(yàn)，體會(huì)到所獲得的經(jīng)驗(yàn)，并能從對(duì)話中獲得經(jīng)驗(yàn).

案例3：研究小車在重物牽引下的運(yùn)動(dòng)，小車的速度隨時(shí)間怎樣變化

挑選清晰的紙帶并測(cè)量計(jì)算幾個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，記錄數(shù)據(jù)，填入表格，作出速度-時(shí)間圖像.學(xué)生分組展示自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，交流討論，尋找小車的速度與時(shí)間的關(guān)系，計(jì)算小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小.

教師進(jìn)一步引發(fā)思考：在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在50 Hz的低壓交流電源上．

(1)某學(xué)生用以下方法繪制小車的v-t圖像.先把紙帶每隔0.1 s剪斷，得到若干短紙條.再把這些紙條并排貼在一張紙上，使這些紙條下端對(duì)齊，作為時(shí)間坐標(biāo)軸，標(biāo)出時(shí)間.最后將紙條上端中心連起來，于是得到v-t圖像.

(2)這樣做有道理嗎？說說你的看法.

(3)課后作業(yè)評(píng)價(jià)：把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用手握住，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器.用手拉動(dòng)紙帶，在紙帶上記錄了一行小點(diǎn).從便于測(cè)量的位置找一個(gè)點(diǎn)做起始點(diǎn)，在每隔相等時(shí)間間隔的位置剪開.請(qǐng)你試著把這些紙帶并排貼在一張紙上，得到一個(gè)直方圖，你能從中看出手拉紙帶的速度是怎樣變化的？

案例分析：學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，采用描點(diǎn)作圖的方法做出速度-時(shí)間圖像并計(jì)算了加速度.教師進(jìn)一步引發(fā)思考,給出某學(xué)生的不同想法，讓大家開始反思自己的做法和該同學(xué)做法的差異，評(píng)價(jià)不同組同學(xué)的學(xué)習(xí)結(jié)果.通過相互評(píng)價(jià)讓學(xué)生進(jìn)一步反思，加深對(duì)自己學(xué)習(xí)成果的理解.課后作業(yè)讓大家嘗試別人的做法，一方面通過體驗(yàn)加深自己的理解，一方面讓自己的思維可視化，評(píng)價(jià)自己的學(xué)習(xí)成果.學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)首先在于改善、促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí).案例中的評(píng)價(jià)以形成性評(píng)價(jià)為主.形成性評(píng)價(jià)是在活動(dòng)過程中旨在有效地實(shí)現(xiàn)活動(dòng)自身而開展的一種過程性評(píng)價(jià)，以單元或以課時(shí)為單位來實(shí)施[3].

第一步，描點(diǎn)作圖，第二步，紙帶剪貼理解速度-時(shí)間圖像，第三步，通過協(xié)同學(xué)習(xí)理解速度-時(shí)間圖像的真正含義.每一步都在評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)的理解程度.

綜上所述，以“打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”為例討論指向物理核心素養(yǎng)的建構(gòu)主義單元設(shè)計(jì).以案例的形式展示了其中一課時(shí)的學(xué)生參與學(xué)習(xí)的“學(xué)案”和學(xué)生作業(yè).

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器作為高中階段學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的重要器材，與其有關(guān)的實(shí)驗(yàn)有許多.例如“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”“用電火花計(jì)時(shí)器(或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”“用電火花計(jì)時(shí)器(或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”等等.這一系列實(shí)驗(yàn)都是以打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用為基礎(chǔ)，我們可以把這些實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)歸結(jié)為“打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”的學(xué)習(xí)單元，站在力學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的高度俯瞰，合理設(shè)置目標(biāo)，分節(jié)分課時(shí)逐步去評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)目標(biāo)，一步步地達(dá)成單元設(shè)計(jì)的目標(biāo).