董麗君 袁海泉

(蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 江蘇 蘇州 215006)

物理是一門基于觀察和實驗的自然學(xué)科，2019年國務(wù)院辦公廳《關(guān)于新時代推進普通高中育人方式改革的指導(dǎo)意見》中提出，要積極探索基于情境、問題導(dǎo)向的互動式、啟發(fā)式、探究式、體驗式等課堂教學(xué)，注重加強課題研究、項目設(shè)計、研究性學(xué)習(xí)等綜合性教學(xué).在人教版(2004年)高中物理教材中，就設(shè)置了大量的實踐類活動，活動來源于真實情境，可以培養(yǎng)學(xué)生的實踐意識和物理核心素養(yǎng).2019年出版的人教版高中物理新教材繼承了原本教材上的實踐類活動，并在此基礎(chǔ)上做出了改進，實踐類活動更加緊跟科技發(fā)展，創(chuàng)設(shè)的物理情境生動形象，啟迪學(xué)生物理思維的有趣的物理問題更貼近學(xué)生生活，下面以必修第一冊為例對人教版(2019年)教材上的實踐類活動設(shè)置特征進行分析.

1 人教版高中物理新教材必修第一冊實踐類活動設(shè)置

依據(jù)普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)編寫的人教版(2019年)高中物理新教材注重對學(xué)生價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力的培養(yǎng)，設(shè)置了眾多與實踐情境相關(guān)聯(lián)的活動，即實踐類活動.新教材中設(shè)置的實踐類活動融入到了教學(xué)過程的各個環(huán)節(jié)，從可用于課堂教學(xué)的實踐類活動(問題、做一做、實驗)，到可用于課外拓展的實踐類活動(習(xí)題、STSE、科學(xué)漫步、拓展學(xué)習(xí)、課題研究)，使得物理課程學(xué)習(xí)更加注重學(xué)生探究的過程，強調(diào)學(xué)生的主動參與，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，有助于提高學(xué)生的核心素養(yǎng)和適應(yīng)創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的需要.

在課堂教學(xué)引入部分，每一節(jié)教材都創(chuàng)設(shè)了一個情境“問題”，以引發(fā)學(xué)生對所要學(xué)習(xí)內(nèi)容的主動思考，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識和提出問題的能力.這些情境中有的是需要學(xué)生動手操作的實踐活動情境，引導(dǎo)學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中做.在課堂教學(xué)過程中還安排了一部分“實驗”欄目和“做一做”欄目，“實驗”欄目是學(xué)生自己動腦、動手操作的實踐活動；“做一做”欄目是小型的動手操作類活動，目的是引發(fā)思考、體驗和感悟.人教版(2019年)必修第一冊教材上可用于課堂教學(xué)的實踐類活動具體分布如表1所示.

表1 可用于課堂教學(xué)的實踐類活動[1]

在課后鞏固環(huán)節(jié)，從常規(guī)的每節(jié)課后的練習(xí)與應(yīng)用、章末的復(fù)習(xí)與提高，到可以開闊視野，引發(fā)學(xué)生自己主動學(xué)習(xí)的“拓展學(xué)習(xí)”“STSE”“科學(xué)漫步”“課題研究”等欄目，教材上都安排了一些實踐類活動，具體分布情況如表2所示.

表2 可用于課后鞏固的實踐類活動[1]

必修第一冊教材的課后習(xí)題和章末習(xí)題中一共分布著9道實踐類活動性質(zhì)的習(xí)題，其中有設(shè)計類的、體驗類的，還有探究類的，這些習(xí)題注重知識有意義地整體性運用與創(chuàng)造，學(xué)生在活動中獲得切身體驗、提高分析、解決實際問題的能力、發(fā)展高階思維，從而提高核心素養(yǎng).

在教材最后，安排了課題研究環(huán)節(jié)，給出了一個研究樣例和一個參考選題.必修第一冊教材的課題研究樣例是“球形物體空氣阻力大小與速率關(guān)系的研究”，參考選題是“橡皮筋彈力與伸長量關(guān)系的研究”[1].課題研究環(huán)節(jié)鼓勵學(xué)生根據(jù)自己對周圍事物的觀察和質(zhì)疑，發(fā)現(xiàn)和提出值得自己研究的問題，對一個研究課題經(jīng)歷自主構(gòu)思、深入分析、完整研究和系統(tǒng)表達的過程，研究內(nèi)容不受教科書的約束，研究時間不受學(xué)時的限制，與課堂上的學(xué)習(xí)活動實現(xiàn)優(yōu)勢互補，進一步提高學(xué)生的科研素養(yǎng)和創(chuàng)造能力.

2 人教版高中物理新教材必修第一冊實踐類活動特征分析

實踐類活動具有真實的情境，解決的是實際問題，同時具有一定的操作性、開放性和靈活性，可以充分培養(yǎng)學(xué)生的實踐意識和實踐能力，在做中學(xué)，在學(xué)中做，讓學(xué)生的思維外顯，具有豐富的教學(xué)價值.

2.1 實踐類活動的情境真實性與應(yīng)用性特征

新教材中的實踐類活動情境基本上來自于對自然界的觀察、生活應(yīng)用的需要和社會發(fā)展的需求[2]，這些真實的情境首先可以喚起學(xué)生的親近感和濃厚的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)習(xí)主動發(fā)生.

例如“問題”欄目中的“比較紙和紙團下落的快慢”“用彈簧測力計探究滑動摩擦力與壓力之間的關(guān)系”“站在體重計上向下蹲，觀察示數(shù)的變化情況”等，這些都是取材容易，與現(xiàn)實生活聯(lián)系十分密切，趣味性很強的實踐活動.例如課后鞏固環(huán)節(jié)中的查找“全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的應(yīng)用”“交通工具與社會發(fā)展”“發(fā)明一個自動沖水裝置”等，把這些和學(xué)生生活聯(lián)系密切的問題、社會熱點中的物理問題、現(xiàn)代科技成果等真實情境中的問題引入物理課堂，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓課堂學(xué)習(xí)主動發(fā)生，并在潛移默化中培養(yǎng)了學(xué)生的實踐意識和社會責(zé)任意識.

實踐類活動取材于真實情境，這也讓活動具有了實際應(yīng)用的價值.例如“制作人的反應(yīng)時間尺”“發(fā)明一個自動沖水裝置”“設(shè)計一個水平加速度測量儀”等，這些來自于生活的設(shè)計類活動項目，有明確具體的設(shè)計意圖和實際應(yīng)用的意義，有助于培養(yǎng)學(xué)生問題解決的意識，讓學(xué)生體會到物理知識的實用價值.

廣泛而真實的情境讓學(xué)生的思維不再局限于文本，同時引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生熱愛生活、參與社會、走進物理.使物理學(xué)習(xí)與生活實踐相互滲透，有助于學(xué)生實踐意識和實踐能力的養(yǎng)成.

2.2 實踐類活動聯(lián)系科技發(fā)展的特征

新教材充實了許多題材新穎的與現(xiàn)代科技聯(lián)系密切的物理知識，其目的在于培養(yǎng)學(xué)生的物理應(yīng)用能力與挑戰(zhàn)競爭意識.例如向?qū)W生介紹的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，特別介紹了我國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，并鼓勵學(xué)生再去查找導(dǎo)航系統(tǒng)在有關(guān)方面的具體應(yīng)用.這一類實踐類活動可以增加學(xué)生對現(xiàn)代科技的了解和對物理學(xué)科的興趣.學(xué)生通過完成這些實踐類活動，可以了解物理學(xué)中的基本概念和理論、實驗方法和手段，是如何廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代科技的各個領(lǐng)域，并極大地豐富了人類對物質(zhì)世界的認(rèn)識，推動了科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和革命，促進了生產(chǎn)力的發(fā)展和人類文明的進步.

新教材上實踐類活動中的測量手段從傳統(tǒng)的打點計時器，到傳感器和計算機，到用便捷的智能手機測量加速度，再到太空中的用動力學(xué)方法測量質(zhì)量，活動的設(shè)計隨著科技發(fā)展不斷進步，可以喚起學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時也有助于培養(yǎng)學(xué)生運用網(wǎng)絡(luò)、軟件等工具解決問題的能力，提高實踐能力，培養(yǎng)緊跟時代發(fā)展步伐的、社會需要的現(xiàn)代化人才.

2.3 實踐類活動體現(xiàn)高階思維培養(yǎng)的特征

與人教版(2004年)的必修1教材相比，新教材(2019年)上的實踐類活動數(shù)目更多，例如學(xué)生實驗從6個增加到了8個，并且加強了對《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》中要求的學(xué)生必做實驗的訓(xùn)練.同時也新增了一部分設(shè)計類的活動，例如“制作人的反應(yīng)時間尺”“發(fā)明一個自動沖水裝置”“設(shè)計一個水平加速度測量儀” 以及“設(shè)計太空中測質(zhì)量的方法”等.分析發(fā)現(xiàn)，在此類實踐類活動中，教材對活動的設(shè)計可以由圖1[3]概括.

圖1 活動設(shè)計

例如在“牛頓第二定律”的“科學(xué)漫步”欄目里，教材首先提出在完全失重的太空里，無法使用天平，應(yīng)該如何測量質(zhì)量？以這個驅(qū)動問題為學(xué)習(xí)背景，教材介紹了航天員在天宮一號空間實驗室中是如何使用動力學(xué)方法測量了航天員的質(zhì)量.通過對這個真實案例的分析，教材提供了動力學(xué)這個技術(shù)腳手架，并鼓勵學(xué)生獨自或合作再設(shè)計出在太空中測量質(zhì)量的方法.

學(xué)生在這些實踐活動中可以大膽創(chuàng)新、仔細(xì)求證、嚴(yán)謹(jǐn)思考、發(fā)明創(chuàng)造，通過這些主動的活動獲得經(jīng)驗的轉(zhuǎn)化與改造，并獲取較為完整而具體的知識，從而可以形成專門的技能并促進各項能力的發(fā)展，并養(yǎng)成實事求是的科學(xué)態(tài)度.根據(jù)如圖2所示的布魯姆的教育目標(biāo)分類學(xué)，此時實踐類活動的目標(biāo)指向是應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)造等高階思維，學(xué)生達到對物理概念和規(guī)律的本質(zhì)性理解，達成深度學(xué)習(xí).

圖2 布魯姆教育目標(biāo)

實踐類活動特別關(guān)注知識和技能有意義的整體性應(yīng)用與創(chuàng)造，學(xué)生在活動中經(jīng)歷調(diào)研、實驗、系統(tǒng)分析、創(chuàng)造性的見解和設(shè)計、問題解決和決策等過程，獲得切身體驗，提高實踐意識和實踐能力，發(fā)展高階思維.青年學(xué)生通過實踐類活動，可以在大量深度參與的選擇和嘗試中得到各種體驗，發(fā)展對物理知識的綜合運用和創(chuàng)新能力.在不斷地體驗中學(xué)生逐漸明確自己真正的需要，不斷地形成和深化自己的思想，逐漸形成主動發(fā)現(xiàn)問題并獨立或合作解決問題的態(tài)度和能力，養(yǎng)成自信獨立、合作分享等良好的個性品質(zhì)[4]，發(fā)展出高階思維.

2.4 實踐類活動滲透核心素養(yǎng)的特征

新教材的實踐類活動全面滲透著物理核心素養(yǎng).

物理觀念的形成需要大量實踐案例的積累，物理觀念的應(yīng)用需要結(jié)合實踐情境.從課堂教學(xué)到課后鞏固，新教材的各個環(huán)節(jié)中都分布著一定量的實踐類活動，強化了物理知識與實踐情境的關(guān)聯(lián)，提高了把物理知識與實踐情境進行聯(lián)系的自覺性，可以增強學(xué)生的實踐意識，從而達到“會用物理觀念解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題[4]”的教學(xué)目標(biāo).

科學(xué)思維中物理模型的建立基于實踐中經(jīng)驗事實的抽象概括，實踐活動中問題的處理分析往往就是物理模型的綜合應(yīng)用.學(xué)生在實踐類活動中可以經(jīng)歷與科學(xué)家相似的建構(gòu)物理模型的過程，在“紙與紙團下落快慢”現(xiàn)象的比較中，體驗自由落體運動模型的建構(gòu)過程.在打點計時器的實驗中，運用勻變速直線運動模型去解決問題.而質(zhì)疑與發(fā)現(xiàn)往往來自于理性和實踐的沖突，要再基于事實證據(jù)和科學(xué)推理對不同觀點和結(jié)論提出質(zhì)疑和批判.學(xué)生在對“交通工具的速度是不是越快越好？”等問題的思考和交流中，可以養(yǎng)成批判性思維.

科學(xué)探究是基于對實踐情境的觀察和實驗先提出物理問題，理論和實踐相結(jié)合，再形成猜想和假設(shè)，并通過實驗等課題研究過程，最后得出結(jié)論.學(xué)生在對“球形物體空氣阻力大小與速率關(guān)系”“橡皮筋彈力與伸長量關(guān)系”等課題的研究中，完整、深入、自主地參與了研究過程，經(jīng)歷了提出問題、獲取證據(jù)、描述解釋、交流評估等過程，增強了科學(xué)探究能力.

科學(xué)結(jié)論最終要接受實踐的檢驗，科學(xué)本質(zhì)可以在實踐類活動中體現(xiàn)，學(xué)生通過主動參與、自主操作，親歷研究過程，可以更加深刻地理解物理科學(xué)本質(zhì).來自生活、社會等真實情境下的實踐類活動可以增強學(xué)生的社會責(zé)任感，而科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任感最終又體現(xiàn)在具體實踐情境中的態(tài)度.

2.5 實踐類活動編排的系統(tǒng)性特征

教材內(nèi)容在編排上非常重視知識結(jié)構(gòu)的完備與合理，強調(diào)物理學(xué)本身的邏輯，循序漸進地呈現(xiàn)知識點.相應(yīng)的，在實踐類活動的編排上，一節(jié)課的實踐類活動、一個單元的實踐類活動再到必修第一冊整本教材的實踐類活動，都呈現(xiàn)出一定的系統(tǒng)性特征.例如表3是必修第一冊第三章“相互作用——力”中安排的實踐類活動.

從表3中可以發(fā)現(xiàn)，在一節(jié)課中，實踐類活動的目標(biāo)指向逐漸從觀察、體驗過渡到探究、設(shè)計、創(chuàng)造等較高層次；在一個單元中，實踐類活動的情境越來越復(fù)雜，其中涉及到的知識與技能要求逐漸提高，由淺入深、循序漸進.上升式的思維演進過程符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，可以逐步培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實際問題的能力，實踐類活動的安排具有系統(tǒng)性特征.

表3 “相互作用——力”章節(jié)中的實踐類活動[1]

3 實踐類活動的實施建議

新教材上的實踐類活動貫穿于整個物理教學(xué)過程.對于課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中的實踐類活動，例如“問題”欄目、“做一做”欄目和學(xué)生實驗等，應(yīng)盡可能地完成，以豐富課堂教學(xué)過程.

我們在活動過程中、學(xué)生實驗中、課后鞏固環(huán)節(jié)提出一些實施建議.在活動過程中，師生可以增加互動，教師也可以積極鼓勵學(xué)生之間進行交流、討論與合作.在學(xué)生實驗中，由于受自身知識及經(jīng)驗的局限，學(xué)生在實驗過程中總會有不夠完善甚至有不成功的地方，教師要及時地予以點撥、指導(dǎo)，貫通思維，以免挫傷學(xué)生做實驗的積極性.課后鞏固環(huán)節(jié)的有些活動中會用到傳感器、計算機等設(shè)備來自動記錄和處理實驗數(shù)據(jù)，有條件的學(xué)校也可以完成.而對于課后實踐類的習(xí)題和課題研究，教師可以進行一定的組織和指導(dǎo)，讓學(xué)生學(xué)會運用科學(xué)方法去設(shè)計研究課題，去觀察、思考和解釋現(xiàn)象.同時教師也可以不規(guī)定這些實踐類活動解決的具體方法和步驟，就可以充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性.課后鞏固的實踐類活動的收獲可能多可能少，重點在于學(xué)生參與和實踐過程的體驗，學(xué)生參與教師就可以給予適當(dāng)?shù)墓膭?課后的實踐類活動可以以作業(yè)的方式來實施，要有寬松且嚴(yán)格的作業(yè)落實環(huán)境，可以借助相應(yīng)的活動手冊來完成.

4 總結(jié)

人教版(2019年)高中物理教材必修第一冊突出了一種基于核心素養(yǎng)的新教育理念，突出了實踐類活動在物理教學(xué)中的重要作用，擴展了2004年版教材上實驗的內(nèi)容與范圍，完成了物理實踐活動由傳統(tǒng)的課內(nèi)既定內(nèi)容實驗向開放性、探究性、創(chuàng)新性的“大實踐活動環(huán)境”的轉(zhuǎn)變[6]，旨在合理滲透物理思想方法，全面培養(yǎng)學(xué)生的高階思維與核心素養(yǎng).