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素养导向下“教、学、评”一致的学科实践研究

2023-11-13 79 上传者：管理员

摘要：以学生为中心，遵循学生的认知规律，围绕核心知识，精心设计“指向学习目标的情境创设—追求深度理解的科学探究—促进问题解决的评价支架”的“教、学、评”一致的学科实践教学，发展学生的高阶思维，提高科学探究能力，形成科学的物理观念，培养学生的物理学科核心素养，实现学科育人的目的.

关键词：
“教学评”一致性
核心素养
物理
电流的热效应
认知
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《义务教育物理课程标准(2022年版)》(以下简称“新课标”)提出培养学生物理学科核心素养的理念，物理学科核心素养是课程育人价值的集中体现，是学生通过课程学习逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的正确价值观、必备品格和关键能力.坚持核心素养导向，发挥评价的育人功能，突出“教、学、评”一致性的学科实践[1].

学科实践是具有学科意蕴的典型实践，物理学科实践就是学科专业共同体怀着共享的意愿与价值观，运用物理学科的概念、思想与工具，整合心理过程与物理操作技能，在真实情境下解决物理问题的一套典型做法.首先学科实践需要确定学习目标：“教什么”“学什么”,即准备将学生带去哪里?其次经历科学探究：“怎么教”“怎么学”,即怎么带学生去那里?最后设计评价支架：“评什么”“怎么评”,即如何证明学生到了那里?将三者保持一致，有效地发展学生的核心素养，践行“知行合一、学以致用”的学科理念[2].

以“电热器电流热效应”为例，基于学生的认知特点，设计始于“体验电热”,经历“猜想电热”“研究电热”和终于“评价、解释电热”的教学过程，同时将大任务细化成多个小任务，设计高阶思维的活动，帮助学生形成关于“电流热效应”的物理观念(见表1).下面笔者就创设物理情境、注重科学探究和应用评价支架的教学设计，浅谈“教、学、评”一致的学科实践.

1、创设物理情境，指向核心素养的学习目标

新课程理念要求“从生活走向物理，从物理走向社会”,因而教师在教学中需要将生活情景转化为物理情境，那如何转化呢?所谓“情”就是指设计的情境要能使学生对物理产生感情，能够激发其学习兴趣.所谓“境”就是物理意境，通过设计指向核心问题的物理实验串和问题串彰显物理特色，“情境必须真实，问题可以创设”,只有将生活情景转化为物理情境，才能让“生活”真正走向“物理”,上述环节如图1所示.

任务一创设物理情境体验并猜想电热

将生活中的“泡沫切割机”转化为物理教学情境，设计创新实验：将长度及粗细相同的铜导线、镍铬合金丝固定在木板支架上，然后将它们同滑动变阻器一起串联在电路中，泡沫平放在两根金属丝的上方，如图2所示.

展示效果：选择合适的滑动变阻器和镍铬合金丝，当滑动变阻器阻值最大时，泡沫无法被切割；当滑动变阻器阻值变得较小时，泡沫被镍铬合金顺利切割.

实验和问题设计见表2,提出核心问题：电热与哪些因素有关?

设计意图：由于缺少感性认识，在对影响电热大小的因素进行猜想时，很多学生会把学过的电学物理量都猜一遍，如：电压、电流、电阻等.但是此种猜想缺少思维的含金量，不利于学生科学思维的发展.故而教师要创设物理情境，通过设计有效的实验串和指向核心知识的问题，渗透对比的科学方法，进行有依据的猜想.案例中，实验1和实验3的对比在于点明研究主题——电流的热效应；通过实验2和实验3的对比，以及实验3中镍铬合金与铜导线对比，给猜想指明方向.上述过程基于部分事实的分析与推测，在猜想环节将“教、学、评”有机结合，实现“提问有依、猜想有据”的物理课堂，提高学生的科学思维品质.

2、注重科学探究，追求深度理解的教学方式

新课标要求“注重科学探究，倡导教学方式多样化”,科学探究是指基于观察和实验提出物理问题、形成猜想和假设、设计实验与制订方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力.物理教学是探索概念与现象之间关联的过程，是用物理概念和规律描述自然界物理图景的过程，这种规律的集中体现和直观表达就是物理模型.新课程以物理观念为载体，在科学探究的过程中发展科学思维，在科学思维的助推下完成科学探究，实现对学生科学态度和社会责任感的培养，达成学科育人的目的.

“探究电流热效应”的实验设计，由最初的“毛胚设计”经不断的改进和完善，到“精品设计”的展现，再经推理论证和质疑创新从而得到科学的实验结论，实现“设计有方，改进有法”的实验探究，完成基于科学探究的物理模型构建，发展学生科学思维[3](如图3所示).

设计意图：以开放性问题作为驱动任务，基于生活体验有依据地设计实验，同时考虑实验的安全和精确度要求，经历从人体的感知到温度计、U型管液面高度变化来判断的改进；又基于实验效果考虑，从加热水到加热煤油再到加热空气的改进，如图4到图6所示，渗透控制变量与转换法的思想完成对电热大小的设计，有效地将生活情景转化为物理科学模型，通过上述进阶式学习活动的组织，促进学生思维由单一向多元、由低阶向高阶发展.

任务三探究电热与电阻的变化关系

渗透控制变量法，巧设问题串，完成电路设计与实验探究.

问题1:如何改变电阻?

问题2:如何控制电流、时间相同?

问题3:如何比较电热?

问题4:按电路图连接实物图，有多少种连接方式?

设计意图：通过问题串引导学生设计电路，并应用科学方法解决实际问题.设计电路(如图7所示),将不同阻值的电阻R1和R2串联，借助U型管比较电热量.问题4按电路图连接实物图，教师提供U型管焦耳定律演示仪(如图8所示),左边空气框内电阻为5Ω与10Ω,右边空气框内电阻为5Ω,由两个电阻进阶为三个电阻，设计连接开放性的实物电路作为评价任务，评价学生是否已将书本知识转化为个人知识，激发学生的发散性思维，锻炼科学探究能力，促进学生思维由浅层向深度发展[4].

任务四探究电热与电流的变化关系

问题1:设计如图9电路，阻值都为10Ω的R1、R2并联后与R3串联，比较R3和R1、R2上产生的热量是否可行?

问题2:应该比较哪两个电阻产生的电热?有几种方法?

问题3:提供焦耳定律演示仪(空气框收集电热，U形管比较电热),左空气框中有R3,右空气框中有R2.根据电路图(如图10所示)如何设计并连接实物电路?

设计意图：探究电热与电阻的关系时以规范化的实验设计流程为主，故而在探究“电热与电流的变化关系”时采用以评价为主的教学方式，教师通过设计表现性评价任务，将学习目标隐藏在某一个环节中：用空气框收集哪个电阻产生的热量?判断学生是否掌握核心知识.问题1和2:关于探究实验的电路设计，主要评价学生对串并联电路特点的认识和科学方法的应用，通过电路模型建构发展学生的科学思维.问题4的难度较大，需要在右框外面与R2并联一个阻值为10Ω的电阻R1,再与左框中一个电阻R3串联接入电路，如图11所示，学生积极参与到创新实验的活动中，促进自身高阶思维的发展.

3、应用评价支架，促进问题解决的表现性评价

新课标提出：发挥评价的育人功能，促进学生核心素养发展，教学评价是以学习目标为依据，对教学过程及效果进行价值判断的过程，以学生表现为评价证据，将评价任务“镶嵌”在教学进程中，起到承上启下的支架作用，促进教学活动持续性进阶，目的在于判断教师“教”得怎么样、学生“学”得怎么样、是否出现新的问题，从而对后续的教学做出相应的改进，上述步骤如图12所示.

任务五评价电热

如图13所示，电阻R2、R4、R3串联后与电阻R1并联.

问题1:比较___和___的电热可以研究电热与电阻的关系?

问题2:比较___和___的电热可以研究电热与电流的关系?

问题3:电热与电阻、电流有怎样的定量关系?判断依据是什么?

问题4:A越大，B也越大，B与A一定成正比吗?有没有其他可能呢?

问题5:用什么方法验证?

教师演示：用DIS温度传感器测量对应电阻加热封闭空气的温度升高量(如图14所示),收集的数据(见表4).

问题6:请选择有效数据，推测电热与电阻有怎样的定量关系?

问题7:请选择有效数据，推测电热与电流有怎样的定量关系?

设计意图：紧扣学习目标和学情分析设计评价任务，评价任务、教学活动与学习目标要保持高度一致，确保课堂教学是“打靶”而非“扫射”,这是教学有效性的保障.后面创设新的物理情境(R2、R4、R3串联后与R1并联),巧妙之处在于能够同时研究电热与电阻和电热与电流之间的关系，问题1和2将两个实验合二为一，能够在新的较复杂情境中，很好地对学生能否根据新学的知识做出正确选择进行评价，通过表现性评价可以判断物理知识在新的物理情境中是否发生迁移，是否形成真正的物理观念.问题3将对定性关系的研究延伸至对定量关系的探索，大部分学生习惯性地认为若A越大B越大，则B和A一定成正比，这是惯性思维.问题4提出疑问，厘清A和B可能还存在的其他关系.问题5引入温度传感器进行创造性地解决问题，通过对有效数据的选择和数学知识的应用，将电热的定性关系进阶为电热的定量关系，在质疑和创新中渗透思维和方法的训练，将惯性思维上升到理性思维，培养学生实事求是的科学态度，实现科学育人的学科价值[5].

培养学生的核心素养，教师要以学习者为中心，遵循学生的认知规律，围绕核心知识，精心设计高阶学习活动予以支持，开展问题求解的学科实践，形成“教、学、评”高度一致的学习模式.在有效证据的分析、评价和创造中发展学生的高阶思维，提高学生的科学探究能力，形成科学的物理观念，发展学生物理学科核心素养，实现学科育人的目的.

参考文献:

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准(2017年版)[S].北京:人民教育出版社,2018.

[2]梁莉红,王永根.核心素养下的初中物理进阶教学创新设计——以人教版“浮力”教学为例[J].中学物理教学参考,2021,50(34):33-36.

[3]陈灵松.实验引领教学思维构建新知[J].中学物理教学参考,2021,50(13):48-50.

[4]田成良,朱玉囤.高阶思维导向的物理问题设计——以“浮力”单元复习为例[J].中学物理,2021,39(04):27-29.

[5]樊党娟.指向学生科学思维的物理实验创新能力培养——以中考试题中“物理科学思维能力的考查”为例[J].中学物理,2021,39(16):12-14.

基金资助:江苏省教育科学“十四五”规划课题“初中自然科学课程的综合化实施研究”(项目编号:D/2021/02/57);

文章来源:徐志红.素养导向下“教､学､评”一致的学科实践研究——以“电热器电流的热效应”为例[J].中学物理,2023,41(22):31-34.