賁可敬

(江陰市夏港中學(xué),江蘇 無(wú)錫 214442)

學(xué)科實(shí)踐,即學(xué)科知識(shí)的發(fā)明、創(chuàng)造與應(yīng)用的實(shí)踐,是學(xué)科理解、學(xué)科知識(shí)與技能、學(xué)科探究方法和態(tài)度的綜合.[1]2022年義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)的頒布實(shí)施,進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)學(xué)科育人、實(shí)踐育人,探索與素養(yǎng)目標(biāo)和課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化相匹配的學(xué)科典型學(xué)習(xí)方式,推進(jìn)以學(xué)科實(shí)踐為標(biāo)志的育人方式變革.[2]學(xué)生不是物理學(xué)習(xí)的旁觀者和靜聽(tīng)者,而應(yīng)該是物理學(xué)科實(shí)踐的參與者和建構(gòu)者.物理學(xué)科實(shí)踐能有效改變基于間接經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)成知識(shí)的物理學(xué)科學(xué)習(xí)現(xiàn)狀,進(jìn)而使發(fā)展學(xué)生物理核心素養(yǎng)成為可能.

1 從建立知識(shí)體系走向創(chuàng)設(shè)情境解決問(wèn)題

知識(shí)體系的建立雖然便于學(xué)生形成學(xué)科知識(shí)框架,但離開(kāi)真實(shí)情境的知識(shí)卻是孤立的、離散的,不能普遍遷移.新課程方案指出各個(gè)學(xué)科要堅(jiān)持素養(yǎng)導(dǎo)向,強(qiáng)化學(xué)科實(shí)踐,推進(jìn)綜合學(xué)習(xí),落實(shí)因材施教,進(jìn)一步突顯創(chuàng)設(shè)以學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)習(xí)情境.現(xiàn)代心理學(xué)也認(rèn)為,學(xué)科實(shí)踐既依賴于方法和技術(shù),更依賴于所處的氛圍、環(huán)境和場(chǎng)域.“場(chǎng)”是具有能量的,此為物理學(xué)的概念,亦可遷移到學(xué)生的學(xué)習(xí).“場(chǎng)”具有物理學(xué)習(xí)與實(shí)踐的能量,具有引起興趣、引發(fā)思維、引領(lǐng)發(fā)展的能量,場(chǎng)也是形成學(xué)科實(shí)踐認(rèn)知的最直接原因.

1.1 實(shí)踐情境的營(yíng)造

物理學(xué)習(xí)有具身性,物理教學(xué)的特點(diǎn)之一是情境性較強(qiáng),其中學(xué)習(xí)環(huán)境和操作情境對(duì)提升學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)實(shí)踐能力尤為重要.本節(jié)課我們提供了大卡車輪胎、小轎車輪胎、綢布、頁(yè)碼較多的書籍,如圖1所示.這些非常規(guī)且生活性很強(qiáng)的物件、器具的出現(xiàn),為學(xué)生營(yíng)造了良好的物理學(xué)習(xí)情境,為學(xué)生交流合作、動(dòng)手實(shí)踐創(chuàng)造了適宜的學(xué)科實(shí)踐情境.

圖1 情境器材

1.2 實(shí)踐場(chǎng)域的構(gòu)建

物理學(xué)中會(huì)涉及電場(chǎng)、磁場(chǎng)、引力場(chǎng)等內(nèi)容的學(xué)習(xí)與研究,場(chǎng)會(huì)對(duì)其中特定的物體或物質(zhì)產(chǎn)生一定的作用.利用物理學(xué)常見(jiàn)的類比研究法,營(yíng)造合適的場(chǎng)域,對(duì)學(xué)生以及物理學(xué)習(xí)形成正面促進(jìn)作用,是物理學(xué)本身的學(xué)科優(yōu)勢(shì),也是開(kāi)展學(xué)科實(shí)踐的基礎(chǔ).摩擦力一課安排在多功能實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,如圖2所示.現(xiàn)代化、多功能的設(shè)備與技術(shù)環(huán)境(如圖3所示)為學(xué)生構(gòu)建了聯(lián)系生產(chǎn)生活、強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的場(chǎng)域.這種場(chǎng)域能充分激發(fā)學(xué)生的好奇心和實(shí)踐欲,為學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)的開(kāi)展打下堅(jiān)實(shí)的心理基礎(chǔ).

圖2 多功能實(shí)驗(yàn)室

圖3 多功能設(shè)備

2 從掌握學(xué)科事實(shí)走向使用工具探尋未知

新課程倡導(dǎo)的新教學(xué),就是要從掌握學(xué)科事實(shí)向探尋未知、使用事實(shí)轉(zhuǎn)變.在特定情境中工具的使用是不可或缺的因素,人是制造和使用工具的存在,物理實(shí)踐需要工具支持.實(shí)踐活動(dòng)主體通常需借助特定的工具作用于研究對(duì)象,工具、符號(hào)、媒介成了活動(dòng)所必需的方式,它改變著活動(dòng)的性質(zhì)、效能,同時(shí)又不斷被學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)所改造、優(yōu)化,為創(chuàng)造新的學(xué)科事實(shí)而做好準(zhǔn)備.

2.1 思維工具的形成

思維工具包括學(xué)科核心概念的建構(gòu)、實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)化以及關(guān)于思維過(guò)程的程序性知識(shí)、元認(rèn)知技能等,包含的內(nèi)容比較豐富,具有重要的增智賦能作用,是學(xué)科實(shí)踐的重心所在.學(xué)科實(shí)踐不僅要把這些思維工具作為學(xué)習(xí)的對(duì)象,還要把它們作為活動(dòng)的重要工具和改造的對(duì)象,注重讓學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中使用并改造,以加深對(duì)思維工具的理解,不斷提高實(shí)踐活動(dòng)的內(nèi)在質(zhì)量和實(shí)施水平.問(wèn)題是思維工具形成的載體,以問(wèn)題解決作為思維訓(xùn)練的目標(biāo),能有效提升學(xué)生的思維品質(zhì).如表1所示為實(shí)驗(yàn)裝置優(yōu)化思維工具形成表.

表1 實(shí)驗(yàn)裝置優(yōu)化思維工具形成表

2.2 操作工具的使用

學(xué)科實(shí)踐注重通過(guò)設(shè)計(jì)“作為工具的清單”,促進(jìn)穩(wěn)固而靈活的理解.操作工具包括儀器設(shè)備、技術(shù)手段等,它本質(zhì)上是人的肢體的延伸、實(shí)踐智慧的凝聚,實(shí)現(xiàn)了眾多僅憑人的肢體無(wú)法或不易達(dá)成的功能,極大地豐富了學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)的方式,提高了學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)的效能.如本課使用的人字梯、橫向支架、手動(dòng)卷?yè)P(yáng)器(含直線軸承)、扁擔(dān)等,如圖9所示.大量工具的使用為實(shí)驗(yàn)探究和模型建構(gòu)提供了設(shè)計(jì)便利和操作基礎(chǔ),學(xué)生在選擇、使用、改進(jìn)工具過(guò)程中的創(chuàng)新創(chuàng)造意識(shí)和工程技術(shù)能力得到明顯提升.

圖9 課堂中使用的儀器

3 從記憶學(xué)科知識(shí)走向經(jīng)歷實(shí)踐形成素養(yǎng)

知識(shí)的本質(zhì)是觀念,觀念的本質(zhì)是實(shí)踐.觀念既源于實(shí)踐,又指導(dǎo)新的實(shí)踐.實(shí)踐連接了知識(shí)和素養(yǎng),是素養(yǎng)得以形成的中介,只有通過(guò)學(xué)科實(shí)踐在情境中對(duì)學(xué)科知識(shí)加以應(yīng)用和創(chuàng)造,才能發(fā)展學(xué)生的物理核心素養(yǎng),實(shí)現(xiàn)物理學(xué)科的育人價(jià)值.[3]

3.1 引起興趣的實(shí)踐形成學(xué)習(xí)動(dòng)力

3.1.1 以學(xué)科實(shí)踐激發(fā)學(xué)習(xí)好奇心

物理學(xué)習(xí)要通過(guò)學(xué)科實(shí)踐將學(xué)生置身于學(xué)習(xí)場(chǎng)域,融入學(xué)習(xí)氛圍,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣.本課中老師請(qǐng)學(xué)生在人字梯橫桿拉互插的兩本書做引體向上,以意想不到的實(shí)踐效果讓學(xué)生感受到摩擦力的存在,從而引出課題.在教室內(nèi)借助特殊的單杠,如圖10所示,進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)——引體向上,如圖11所示,這無(wú)法想象的場(chǎng)景真實(shí)地發(fā)生在物理課堂,充分激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)欲,為學(xué)科實(shí)踐打下了堅(jiān)實(shí)的學(xué)習(xí)動(dòng)力基礎(chǔ).

圖10 單杠圖

圖11 引體向上圖

3.1.2 以學(xué)科實(shí)踐保持持久學(xué)習(xí)力

物理學(xué)科實(shí)踐中創(chuàng)設(shè)的情境、利用的器具、開(kāi)展的活動(dòng)要有趣味感、沖擊性和震撼力,要足以喚醒學(xué)生的學(xué)習(xí)心理,刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望,讓學(xué)生較長(zhǎng)時(shí)間地保持良好的學(xué)習(xí)情緒,以形成持久的學(xué)習(xí)動(dòng)力.例如,讓一名學(xué)生在教室地面上拉小輪胎向前移動(dòng),如圖12所示,體驗(yàn)?zāi)Σ亮Φ拇嬖?感受阻礙作用的大小,引出滑動(dòng)摩擦力;讓一名體重較小的學(xué)生坐在輪胎上,同一名學(xué)生拉動(dòng),感覺(jué)拉動(dòng)輪胎時(shí)更加吃力,讓學(xué)生初步體驗(yàn)壓力對(duì)滑動(dòng)摩擦力的影響;讓一名體重較大的學(xué)生坐在輪胎上,同一名學(xué)生拉,卻無(wú)法拉動(dòng),學(xué)生都覺(jué)得此時(shí)輪胎仍然受到摩擦力,但與之前所受的滑動(dòng)摩擦力有所不同,引出另一種類型——靜摩擦力.

圖12 體驗(yàn)?zāi)Σ亮η榫?/p>

3.2 引發(fā)思維的實(shí)踐激發(fā)課堂活力

3.2.1 以學(xué)科實(shí)踐促進(jìn)學(xué)生合理猜想

學(xué)科實(shí)踐為學(xué)生合理猜想提供了充分的依據(jù),力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)猜想有依、假設(shè)有據(jù).在猜想影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素后,實(shí)驗(yàn)探究前,本課設(shè)計(jì)了序列化實(shí)踐活動(dòng),以引發(fā)學(xué)生思維的進(jìn)階.小輪胎主要在引入兩種類型的摩擦力時(shí)發(fā)揮了作用,此時(shí)展示一只體積更大的輪胎,讓學(xué)生面臨挑戰(zhàn)性實(shí)踐任務(wù)——拉動(dòng)大卡車輪胎.一名學(xué)生拉得氣喘吁吁,如何才能拉起來(lái)相對(duì)容易一些,學(xué)生經(jīng)過(guò)討論提出了諸多方案:將輪胎豎起來(lái)拉,可以減小接觸面積;在輪胎下涂潤(rùn)滑油,減小接觸面的粗糙程度;快一點(diǎn)拉輪胎,加快速度;將輪胎切割掉一部分,減小重力.猜想不是胡思亂想,而要以生活經(jīng)驗(yàn)或?qū)W科實(shí)踐提供的信息作為依據(jù),而做出合理的猜想,這樣的猜想才是有價(jià)值、有意義的.

3.2.2 以學(xué)科實(shí)踐幫助學(xué)生尋找證據(jù)

科學(xué)論證是一種重要的科學(xué)思維方式,在科學(xué)論證活動(dòng)中滲透證據(jù)意識(shí),[4]在學(xué)科實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生尋找證據(jù)、分析論證的能力顯得尤為重要.由于輪胎不同表面的紋路不同,因此平躺與豎立時(shí)接觸面的粗糙程度不同,接觸的面積也不同,這樣的操作違背了控制變量的思想;涂潤(rùn)滑油理論上可行,但對(duì)地面的污染較大,很難清除,可用相對(duì)光滑的綢布?jí)|在輪胎下體驗(yàn),如圖13所示;拉動(dòng)輪胎的難度本來(lái)就大,加快速度拉動(dòng)難度更大,這種方案并不可取.學(xué)生在尋找解決問(wèn)題的方法過(guò)程中,不經(jīng)意間考慮到了可能影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素,同時(shí)學(xué)科思維得到較好的發(fā)展.活力課堂之活外顯于教學(xué)活動(dòng)之豐富,內(nèi)隱于學(xué)生思維之活躍.學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)的開(kāi)展對(duì)提升學(xué)生思維品質(zhì),激發(fā)課堂活力具有強(qiáng)大的推動(dòng)作用.

圖13 實(shí)物圖

3.3 引領(lǐng)發(fā)展的實(shí)踐提升學(xué)生能力

3.3.1 以學(xué)科實(shí)踐破除錯(cuò)誤前概念

重力對(duì)滑動(dòng)摩擦力有影響,是學(xué)生的前概念,即使在學(xué)習(xí)摩擦力后,這種想法還是存在于不少學(xué)生的腦海中.學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)若能破除學(xué)生前概念,建立科學(xué)的物理觀念,這是學(xué)生素養(yǎng)發(fā)展的顯著標(biāo)志.本課設(shè)計(jì)了在不改變重力的前提下,改變滑動(dòng)摩擦力的實(shí)踐活動(dòng),這能讓學(xué)生更容易理解壓力是改變滑動(dòng)摩擦力大小的因素,而非重力.增大壓力會(huì)使滑動(dòng)摩擦力更大,學(xué)生更難拉動(dòng)輪胎,不易發(fā)現(xiàn)壓力對(duì)滑動(dòng)摩擦力的影響.可以反其道而行之,通過(guò)減小壓力,讓拉動(dòng)輪胎更容易一些來(lái)顯現(xiàn)壓力對(duì)滑動(dòng)摩擦力確有影響.學(xué)生想到向上拉輪胎,因輪胎直徑過(guò)大,直接向上拉不太方便,事先在輪胎對(duì)稱位置安裝了兩根彈簧,兩名學(xué)生用扁擔(dān)抬起輪胎向前走,而非在地面上滑動(dòng),如圖14所示.即使貼著地面滑動(dòng),也很難判斷兩名學(xué)生是否直接或間接對(duì)輪胎施加了水平向前的拉力.

圖14 學(xué)生體驗(yàn)情境

3.3.2 以學(xué)科實(shí)踐推動(dòng)挑戰(zhàn)性任務(wù)

如何只產(chǎn)生豎直向上的力,同時(shí)不產(chǎn)生水平向前的力?這是挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)的核心所在.經(jīng)學(xué)生多次討論交流和教師點(diǎn)撥,最終在組合“工具”的幫助下完成設(shè)計(jì)方案.將一個(gè)直線軸承與手搖卷?yè)P(yáng)器固定在一起,將直線軸承套在與其內(nèi)徑相當(dāng)?shù)膶?shí)心導(dǎo)軌上,使直線軸承可以在導(dǎo)軌上自由滑動(dòng),將導(dǎo)軌的兩端固定在兩個(gè)約2 m高的不銹鋼支架上,手搖卷?yè)P(yáng)器通過(guò)軸上的繩子纏繞逐步拉起輪胎上的彈簧,如圖15所示,通過(guò)彈簧明顯的形變說(shuō)明對(duì)輪胎施加了豎直向上的拉力,也沒(méi)有人為水平向前的推力,這時(shí)同一名學(xué)生能非常輕便地拉動(dòng)輪胎向前滑動(dòng),如圖16所示.如此,在不改變重力大小的前提下,通過(guò)改變輪胎對(duì)地面的壓力,從而改變了滑動(dòng)摩擦力的大小.學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展,關(guān)鍵在于對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題的突破,而實(shí)踐活動(dòng)的介入,能有效增強(qiáng)學(xué)生體驗(yàn),提升學(xué)生素養(yǎng).

圖15 學(xué)生體驗(yàn)情境

圖16 學(xué)生體驗(yàn)情境

4 從關(guān)注學(xué)業(yè)水平走向注重學(xué)科表現(xiàn)行為

從注重學(xué)生的考試成績(jī)向關(guān)注學(xué)生學(xué)業(yè)水平發(fā)展的轉(zhuǎn)變是第8次課程改革的顯著成效之一.新課程倡導(dǎo)的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)是注重學(xué)科表現(xiàn)行為的評(píng)價(jià),是學(xué)生深處學(xué)習(xí)場(chǎng)域,置于真實(shí)情境,完成表現(xiàn)性評(píng)價(jià)任務(wù)時(shí)的行為表現(xiàn),以表現(xiàn)性評(píng)價(jià)任務(wù)為參照確立核心素養(yǎng)發(fā)展的具體行為和評(píng)價(jià)量規(guī),是學(xué)科實(shí)踐導(dǎo)向的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)主要載體.探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素的實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)前期學(xué)科實(shí)踐效能的重要載體,而設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案則是體現(xiàn)實(shí)踐能力的基礎(chǔ),其中實(shí)驗(yàn)器材的選擇、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)過(guò)程的實(shí)施可以作為評(píng)判學(xué)科實(shí)踐效能的主要標(biāo)準(zhǔn).

4.1 自由選擇器材

實(shí)踐性的要求是具有科學(xué)探究能力并能應(yīng)用物理知識(shí)解釋現(xiàn)象和解決生活中的實(shí)際問(wèn)題.創(chuàng)設(shè)機(jī)會(huì),讓學(xué)生自己選擇器材自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟.《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》在教學(xué)建議中提出“進(jìn)行學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)讓學(xué)生在理解實(shí)驗(yàn)方案的前提下,自己選擇實(shí)驗(yàn)器材,組合實(shí)驗(yàn)裝置,自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”.在為學(xué)生提供相關(guān)器材后,如圖17所示,讓學(xué)生討論交流并自行選擇器材,組合器材后分類做好后續(xù)探究準(zhǔn)備.如選擇速度可調(diào)的實(shí)驗(yàn)器、帶輪子的測(cè)力計(jì)、上下表面積不同的物體、雙面木板(鍍膜面朝上),可以研究滑動(dòng)摩擦力與接觸面積的關(guān)系等.

圖17 實(shí)驗(yàn)器材

4.2 自行設(shè)計(jì)方案

以往實(shí)驗(yàn)前都會(huì)發(fā)給學(xué)生一些實(shí)驗(yàn)方案,把實(shí)驗(yàn)步驟一條條地羅列給學(xué)生,并事先設(shè)計(jì)、繪制好各種記錄數(shù)據(jù)的表格,讓學(xué)生“按方抓藥”、不求甚解地在表格中填入數(shù)據(jù),這種菜單式的實(shí)驗(yàn)操作模式,固然容易順利得出教師“預(yù)設(shè)”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,但不利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng).開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng),多樣化的設(shè)計(jì)還能充分激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力和課堂活力.[6]本節(jié)課嘗試在某些實(shí)驗(yàn)中開(kāi)放設(shè)計(jì)思路,事先只明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康募霸u(píng)價(jià)指標(biāo),其他環(huán)節(jié)由學(xué)生根據(jù)選擇的器材設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案,教師用圖示的方式表達(dá)學(xué)生的方案,以此來(lái)拓寬學(xué)生思維,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng).如圖18所示.學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能否熟練應(yīng)用控制變量法并通過(guò)數(shù)據(jù)分析得出初步結(jié)論,也是學(xué)科實(shí)踐效能的重要體現(xiàn).

圖18

4.3 自主交流評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)是一種多元化的綜合表現(xiàn),是對(duì)整個(gè)教學(xué)過(guò)程的評(píng)估和反思,評(píng)價(jià)的目的在于促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)和改進(jìn)教師教學(xué).[5]本課設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)主要采用了表現(xiàn)性評(píng)價(jià)方式,尤其是行為表現(xiàn)中的演示、口頭匯報(bào)、小組討論等形式和構(gòu)答反應(yīng)中的圖表等形式,如表2所示的“探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素”實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表.同時(shí)設(shè)計(jì)表現(xiàn)性評(píng)價(jià)量表來(lái)測(cè)評(píng)學(xué)科實(shí)踐的效能和學(xué)生素養(yǎng)提升的程度,如表3所示的“探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素”學(xué)生實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)性評(píng)價(jià)表,以檢驗(yàn)學(xué)科素養(yǎng)的達(dá)成度.

表2 “探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素”實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

表3 “探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素”學(xué)生表現(xiàn)性評(píng)價(jià)表

學(xué)科實(shí)踐是物理學(xué)科特有的教學(xué)與學(xué)習(xí)方式,通過(guò)學(xué)科實(shí)踐推動(dòng)教學(xué)方式轉(zhuǎn)型,提升學(xué)生素養(yǎng)是義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)育人方式變革的顯著特征.為學(xué)生學(xué)科實(shí)踐提供合適的場(chǎng)域和必要的工具,需要教師開(kāi)展形式多樣的實(shí)踐活動(dòng),通過(guò)實(shí)踐性、表現(xiàn)性評(píng)價(jià)檢驗(yàn)實(shí)踐效能.學(xué)科實(shí)踐的宗旨是育人,育人是實(shí)踐的靈魂,實(shí)踐是育人的途徑和方式.[6]實(shí)踐育人在學(xué)科實(shí)踐過(guò)程中蘊(yùn)藏著崇高的價(jià)值立意和豐厚的理論意蘊(yùn).[7]