高奕

摘? ?要：新課標(biāo)要求中學(xué)教師從培養(yǎng)學(xué)生物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面開(kāi)展教學(xué)?！痘A(chǔ)教育課程改革綱要》指出，倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、樂(lè)于探究，要培養(yǎng)學(xué)生收集信息和處理信息、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。學(xué)生學(xué)習(xí)方式的改變要依靠教師教學(xué)方法的改變。以“焦耳定律”為教學(xué)內(nèi)容，在深圳市深圳大學(xué)附屬中學(xué)以及深圳市寶安中學(xué)開(kāi)展了一周的教學(xué)實(shí)踐和教研，參與深圳市2021年“同課異構(gòu)”教研活動(dòng)以及廣東省“千百萬(wàn)名理科教師”教研活動(dòng)，與廣東省名師一起探討在新課標(biāo)下如何開(kāi)展初中物理教學(xué)，分析怎樣有效地進(jìn)行任務(wù)型教學(xué)，提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);任務(wù)型教學(xué);教學(xué)設(shè)計(jì);情境

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2022）6-0005-4

新課標(biāo)將物理學(xué)科核心素養(yǎng)提煉為物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面。在初中物理教學(xué)中，提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，不僅是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中獲得知識(shí)，更需要培養(yǎng)學(xué)生的能力，包括提取信息、處理數(shù)據(jù)和信息、溝通協(xié)調(diào)、解決問(wèn)題的能力[1]。任務(wù)型教學(xué)正是基于任務(wù)主題，設(shè)置情境，提供豐富多樣的學(xué)習(xí)素材，讓學(xué)生在問(wèn)題驅(qū)動(dòng)下，獨(dú)立思考后通過(guò)小組合作學(xué)習(xí)完成任務(wù)。

1? ? 基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)分析

1.1? ? 基于學(xué)科核心素養(yǎng)的教材分析

“焦耳定律”是人民教育出版社九年級(jí)物理第十八章第四節(jié)的內(nèi)容，是本章的重點(diǎn)，是能量守恒定律在電能與內(nèi)能之間轉(zhuǎn)化的具體體現(xiàn)，安排在電功、電功率之后。本節(jié)由“電流的熱效應(yīng)”“焦耳定律”“電熱的利用與防止”三部分組成，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究電熱與電阻、電流、通電時(shí)間的定性關(guān)系、理解及應(yīng)用焦耳定律是本節(jié)教學(xué)的重難點(diǎn)[2]。

從物理學(xué)科核心素養(yǎng)看，本節(jié)教學(xué)內(nèi)容包括以下四個(gè)方面：

①物理觀念：通過(guò)任務(wù)中問(wèn)題解決的過(guò)程形成能量觀，知道電流的熱效應(yīng)本質(zhì)是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，了解生活中電器中的能量轉(zhuǎn)化的情況。

②科學(xué)思維：根據(jù)大量素材進(jìn)行分析推理，表達(dá)并科學(xué)地論證自己的觀點(diǎn)，評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。

③科學(xué)探究始終貫穿整節(jié)課：課前通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)建立電熱的概念，收集信息，合理推理猜想出影響電熱的因素，課中歷經(jīng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)探究，定性分析影響電熱的因素;課后游戲活動(dòng)小實(shí)驗(yàn)。

④科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：結(jié)合視頻和文本素材，了解焦耳完成實(shí)驗(yàn)的探究精神，了解生產(chǎn)生活和科技發(fā)展實(shí)例中電熱的應(yīng)用和防止。

1.2? ? 核心素養(yǎng)導(dǎo)向的任務(wù)型教學(xué)模型

任務(wù)型教學(xué)的關(guān)鍵就是為學(xué)生提供支持性的學(xué)習(xí)環(huán)境，創(chuàng)設(shè)情境，準(zhǔn)備素材。任務(wù)型教學(xué)需要在物理學(xué)科核心素養(yǎng)的引領(lǐng)下確定教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)相關(guān)的任務(wù)與問(wèn)題串，從生活和社會(huì)中收集豐富的素材，完成學(xué)習(xí)任務(wù)單的設(shè)計(jì)，最終在課堂實(shí)施環(huán)節(jié)落實(shí)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)，圖1為其設(shè)計(jì)過(guò)程。

在實(shí)際的教學(xué)中，筆者把本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)為2課時(shí)（共4個(gè)任務(wù)）：①初識(shí)電熱;②探究電熱;③焦耳定律;④相關(guān)應(yīng)用（電熱的利用與防止）。第一課時(shí)重點(diǎn)完成前三個(gè)任務(wù)，第二課時(shí)重點(diǎn)完成第四個(gè)任務(wù)，重在應(yīng)用與練習(xí)。圖2為教學(xué)任務(wù)及相關(guān)素材。

學(xué)生在教師提供的多種形式的素材中提取信息，推理思考，交流分析，解決四大任務(wù)中的各個(gè)問(wèn)題，并在學(xué)習(xí)任務(wù)單中紙筆完成問(wèn)題，落實(shí)知識(shí)技能，使得學(xué)習(xí)過(guò)程留有痕跡。

2? ? 提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的課堂實(shí)施

2.1? ? 任務(wù)一：初識(shí)電熱

2.1.1? ? 問(wèn)題1： 鉛筆芯是如何切開(kāi)塑料瓶的？

師：請(qǐng)一名學(xué)生共同完成演示“鉛筆芯切割機(jī)”實(shí)驗(yàn)，用學(xué)生電源提供9 V的電壓給鉛筆芯通電后，用鉛筆芯緩慢切開(kāi)塑料礦泉水瓶。引導(dǎo)學(xué)生直觀地感受電流的熱效應(yīng)，分析其中的能量轉(zhuǎn)化，并舉出生活中相關(guān)的例子。

生：觀察實(shí)驗(yàn)，思考并回答出鉛筆芯通電后產(chǎn)生了大量的熱，切開(kāi)了瓶子（使瓶子熔化），從能量的角度認(rèn)識(shí)電流的熱效應(yīng)（電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能），并列舉出生活中的電器通電后發(fā)熱的現(xiàn)象（電腦、手機(jī)、電爐子、熱水器等，對(duì)于微波爐這樣的錯(cuò)誤舉例教師加以引導(dǎo)）。

2.1.2? ? 問(wèn)題2： 電熱與哪些因素有關(guān)？（并說(shuō)明猜想依據(jù)）

師：在實(shí)驗(yàn)演示的過(guò)程中結(jié)合幾個(gè)情境進(jìn)行啟發(fā)，著重強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵信息，引導(dǎo)學(xué)生小組討論猜想電熱與哪些因素有關(guān)（表1）。

生：學(xué)生從教師演示實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)素材中提取信息，尋找猜想依據(jù)，推理歸納，整合交流。猜想出電熱可能與導(dǎo)體電阻大小、導(dǎo)體的電流大小以及通電時(shí)間有關(guān)。

2.2? ? 任務(wù)二：探究影響電熱的因素

對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，在“探究影響電熱的因素”這個(gè)大任務(wù)中，學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)是如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行研究以及怎樣觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。如何利用“轉(zhuǎn)換法”把電熱體現(xiàn)出來(lái)，如何利用“控制變量法”設(shè)計(jì)電路，分別探究電阻大小和電流大小這兩個(gè)因素是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

2.2.1? ? 問(wèn)題1：實(shí)驗(yàn)中用到哪些實(shí)驗(yàn)方法？

引導(dǎo)學(xué)生分析本實(shí)驗(yàn)所用的“轉(zhuǎn)換法”和“控制變量法”這兩種實(shí)驗(yàn)方法，進(jìn)而引出下面要解決的兩個(gè)問(wèn)題。

2.2.2? ? 問(wèn)題2：如何觀測(cè)電熱？說(shuō)說(shuō)下面三套實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？

師：引導(dǎo)學(xué)生小組自主討論，設(shè)計(jì)出反映電熱的實(shí)驗(yàn)裝置。接著將學(xué)生討論出的三種最具代表性的實(shí)驗(yàn)裝置圖呈現(xiàn)出來(lái)（測(cè)溫槍直接測(cè)量電阻表面溫度、電阻絲加熱煤油等液體、電阻絲加熱空氣），引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分組討論評(píng)價(jià)這幾套實(shí)驗(yàn)裝置（圖3），分析出各組裝置的優(yōu)缺點(diǎn)。

生：小組經(jīng)過(guò)討論，分析得出多種反映電熱的實(shí)驗(yàn)裝置，與其他小組的同學(xué)分享交流，最終得出第三套裝置更優(yōu)（直接加熱空氣加熱時(shí)間短，熱量損失更少）。在這個(gè)自主設(shè)計(jì)、自由討論的過(guò)程中，學(xué)生對(duì)“轉(zhuǎn)換法”有了更深層次的理解，對(duì)熱量轉(zhuǎn)化過(guò)程中的誤差來(lái)源分析得更為透徹。

2.2.3? ? 問(wèn)題3：實(shí)驗(yàn)中如何控制變量來(lái)進(jìn)行探究？（在實(shí)驗(yàn)單中完成電路圖設(shè)計(jì)）

師：為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)裝置的相關(guān)素材和電路設(shè)計(jì)的模板（表2），引導(dǎo)學(xué)生圍繞電阻大小和電流大小這兩個(gè)因素小組合作設(shè)計(jì)電路。并將小組完成的電路圖進(jìn)行展示，引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)明設(shè)計(jì)原理和實(shí)驗(yàn)時(shí)的具體操作過(guò)程。

生：結(jié)合提供的素材和實(shí)驗(yàn)要求，小組合作自行設(shè)計(jì)電路圖，并將結(jié)果進(jìn)行展示和交流。

2.2.4? ? 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析數(shù)據(jù)

完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)之后，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)（完成電阻大小、電流大小、通電時(shí)間三個(gè)因素的探究），觀察（圖4）并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（U形管兩側(cè)液面高度差）。在得到充足的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)資料后，自行總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

另外，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比電阻大小和電流大小這兩個(gè)影響因素的兩組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（圖5），在略超學(xué)生思維水平的部分點(diǎn)撥一下學(xué)生，分析出電流這個(gè)影響因素對(duì)電熱的影響更大，為焦耳定律理論部分的學(xué)習(xí)作鋪墊。

2.3? ? 任務(wù)三：焦耳定律

師：提供文本素材和視頻素材供學(xué)生自主查閱。

生：從多種素材中提取信息，獨(dú)立思考后在任務(wù)單中完成幾個(gè)問(wèn)題（圖6）。

2.4? ? 任務(wù)四：電熱的應(yīng)用與防止

最后一個(gè)任務(wù)從學(xué)生日常生活的實(shí)際問(wèn)題中設(shè)計(jì)學(xué)生游戲活動(dòng)，設(shè)計(jì)課后思考調(diào)查的問(wèn)題，讓學(xué)生了解所學(xué)知識(shí)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用和科技前沿的發(fā)展。通過(guò)多種教學(xué)形式激發(fā)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)展投身科學(xué)事業(yè)的志向[3]。

2.4.1? ? 活動(dòng)1： 學(xué)生兩人合作，利用“電熱鋸”挑戰(zhàn)“魷魚(yú)游戲”

結(jié)合當(dāng)下熱門(mén)話(huà)題，利用泡沫板自制教具，引導(dǎo)學(xué)生用電熱鋸切割上面的圖案（圖7），分組進(jìn)行比賽，讓學(xué)生在游戲活動(dòng)中充分體驗(yàn)電熱的應(yīng)用。

2.4.2? ? 問(wèn)題： 家中的電器為防止電流的熱效應(yīng)產(chǎn)生危害采取了哪些措施？

引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)自主課外實(shí)踐調(diào)查，提取信息，分析問(wèn)題。

3? ? 基于學(xué)生思維發(fā)展的討論與實(shí)踐反思

3.1? ? 在情境與追問(wèn)中引領(lǐng)學(xué)生完成任務(wù)，提升學(xué)生綜合素養(yǎng)

本節(jié)課嘗試采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，旨在豐富有趣的情境和緊密銜接的追問(wèn)中提升學(xué)生解決問(wèn)題的能力，注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

本節(jié)課的兩大目標(biāo)為：

①形成能量觀念，即焦耳定律的實(shí)質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;②進(jìn)行科學(xué)探究，即探究電熱與哪些因素有關(guān)。

三大情境為：①師生演示鉛筆芯切瓶子的實(shí)驗(yàn)猜想情境;②探究電熱的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)情境;③利用電熱的游戲情境。

在本節(jié)課的兩大目標(biāo)引領(lǐng)下，在三大情境中不斷地追問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生不斷推理歸納，完成四個(gè)任務(wù)。

相較以往的課堂，在這樣的學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生的積極性更高，思維更加活躍，主觀能動(dòng)性更強(qiáng)。幾個(gè)環(huán)節(jié)以問(wèn)題串驅(qū)動(dòng)，教師在學(xué)生自主解決問(wèn)題的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生歸納、總結(jié)出對(duì)知識(shí)和原理的正確表述，以真正地解決問(wèn)題。同時(shí)，教師有動(dòng)態(tài)生成的任務(wù)小結(jié)板書(shū)，學(xué)生則同步在學(xué)習(xí)任務(wù)單上留下學(xué)習(xí)痕跡，紙筆落實(shí)知識(shí)與技能。

3.2? ? 從學(xué)生的認(rèn)知和能力發(fā)展水平出發(fā)循序漸進(jìn)

在教學(xué)模式的選擇和教學(xué)任務(wù)的設(shè)計(jì)上，應(yīng)當(dāng)多考慮學(xué)生的認(rèn)知和能力發(fā)展水平，在引導(dǎo)的過(guò)程中需要層層遞進(jìn)，更有階梯性。如轉(zhuǎn)換法的裝置設(shè)計(jì)過(guò)程，還需要更加細(xì)致的引導(dǎo)，循序漸進(jìn)，應(yīng)從熱量變化過(guò)渡到溫度變化，再過(guò)渡到液體或空氣的受熱膨脹。另外，實(shí)驗(yàn)裝置的評(píng)價(jià)和選擇這個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生能力要求高，可補(bǔ)充更多素材來(lái)降低分析難度。

3.3? ? 形成大任務(wù)驅(qū)動(dòng)，首尾呼應(yīng)

如在教學(xué)引入時(shí)，可將后續(xù)任務(wù)四中的電熱鋸利用起來(lái)：提前改進(jìn)電熱鋸，以?xún)山M學(xué)生比賽的形式來(lái)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)（改變其中一組電池節(jié)數(shù)來(lái)改變電流大小，或改變電阻絲的粗細(xì)來(lái)改變電阻大?。?，游戲結(jié)束后再揭曉謎底。從而激起學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生猜想電熱與電流和電阻有關(guān)，為猜想環(huán)節(jié)提供充足的猜想依據(jù)和素材。也可在利用電熱的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中加上一組將鉛筆芯與電熱絲對(duì)比的實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行對(duì)比分析。這樣的教學(xué)改進(jìn)可以形成大任務(wù)驅(qū)動(dòng)，首尾呼應(yīng)，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)這部分活動(dòng)的印象。

3.4? ? 留給學(xué)生更多的思考時(shí)間和空間

由于一節(jié)課的時(shí)間有限，將課程設(shè)計(jì)中的四個(gè)任務(wù)全部完成有難度，需要有所取舍。在后續(xù)的教學(xué)實(shí)踐中，可以考慮將整個(gè)教案設(shè)計(jì)為一節(jié)兩個(gè)課時(shí)的連堂課，讓學(xué)生完整充分地去體驗(yàn)每個(gè)任務(wù)，留給學(xué)生更多思考、討論、分析、內(nèi)化的時(shí)間。使得學(xué)生能夠更系統(tǒng)地掌握知識(shí)，給學(xué)生更深入的理解，更大的思考空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：1-2.

[2]人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開(kāi)發(fā)中心.義務(wù)教育教科書(shū)教師教學(xué)用書(shū) 物理九年級(jí)：全一冊(cè)[M]. 北京：人民教育出版社，2016：170-172.

[3]董英華.物理教育新視野[M].北京：光明日?qǐng)?bào)出版社， 2013：132-133.

（欄目編輯? ? 趙保鋼）