技术与工程视域下的初中物理专题复习教学再构思 (1).pdf

:/.教学论坛 年 月 第 期技术与工程视域下的初中物理专题复习教学再构思顾美丽(宁波市鄞州区瞻岐镇中心初级中学 浙江 宁波)摘 要:新一轮基础教育课程改革聚焦学生核心素养的发展而真实的问题解决情境是学生核心素养形成和发展的重要载体.以“电与磁”专题复习课的整体设计为例创设设计全自动遮光帘电路这一技术与工程实践情境引导学生通过合作学习在电路的迭代设计中完成真实情境下问题解决能力的提高实现“敏学善思”这一合作共学意识的增强以期实现技术与工程领域教育丰富而独特的育人价值.关键词:技术与工程专题复习教学核心素养中图分类号:文献标识码:文章编号:()作者简介:顾美丽()女浙江宁波人本科中学一级教师研究方向:核心素养导向下的学科教学.核心素养是义务教育物理课程标准(年版)(以下简称“新课标”)修订的基石也是课程培养的目标.当前基础教育课程改革已然进入核心素养时代.物理课程要培养的核心素养包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四方面是物理课程育人价值的集中体现.其中注重探究实践且技术与工程同物理密切相关是本次课标修订的最大变化之一.技术与工程领域的教育具有丰富和独特的育人价值.那么如何在技术与工程视域下引导学生在学科实践中实现物理学科核心素养的发展?如何培养学生在真实情境中的问题解决能力以充分发挥物理课程的育人功能?笔者以“电与磁”专题复习课的整体设计为例探讨技术与工程视域下初中物理专题复习课的教学策略.技术与工程视域下专题复习教学的设计策略 技术与工程实践的一般过程与方法针对实际需要来明确问题提出有创意的方案并根据物理原理或限制条件进行筛选实施计划利用工具和材料进行加工制作根据实际效果进行修改迭代用自制的简单装置及实物模型验证或展示某些原理、现象和设想(如图 所示).技术与工程视域下专题复习教学的设计路径传统的复习课教学往往桎梏于乏味的讲练困境错失了在复习课的释疑解惑中贯通知识联系的契机.技术与工程视域下的专题复习教学是在梳理复习教学目标的基础上结合生活生产实际设定一个能统摄教学目标的技术与工程实践情境通过终极需求的反向解构设计出一条进阶式的任务链引领学生在迭代设计的历程中实现物理观念的建构、科学思维的发展、科学探究能力的培养和科学态度与责任的培育充分发挥技术与工程领域教育丰富而独特的育人价值(如图 所示).专题复习教学的目标梳理笔者以新课标为基准围绕“电与磁”这一专题立足物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任四大维度展开复习教学目标的梳理(见表).年 月 .表 “电与磁”专题复习教学的目标梳理目标维度目标内容物理观念()知道电路的基本组成并能连接简单的串、并联电路()了解电动机的工作原理知道电动机转轴的转动方向与电流方向有关()知道光敏电阻阻值与其所受光照强度的关系()了解电磁铁的工作原理能利用电磁继电器控制工作电路的通断科学思维()能基于证据和逻辑对设计电路的科学性和创新性发表自己的见解()能从不同角度分析思考问题提出新颖而有价值的观点和解决问题的方法科学探究()能针对实际使用需求进行电路设计()能根据物理原理或限制条件对设计电路进行筛选()能根据设计电路进行实物连接并根据实际效果进行修改迭代科学态度与责任()在电路迭代设计的过程中乐于探究和实践()善于合作乐于与同学分享设计成果 统摄教学目标的情境设定技术与工程视域下的专题复习教学在目标梳理的基础上结合生活中的实际需求设定一个能统摄复习教学目标的技术与工程实践情境.随着科技的发展“智能电动窗帘”已进入日常的生活.“智能电动窗帘”的核心功能是当检测到光线达到一定值时能自动关闭窗帘避免阳光暴晒这其中蕴含了许多“电与磁”相关知识.这一实践情境的创设可以让学生在手脑协同过程中完成知识的建构和素养的发展.基于进阶学习的任务解构虽然“智能电动窗帘”已成为智能家居的潮流但其工作原理对学生们来说是比较陌生的若要一次性设计出能根据户外光线变化自动下降或升起遮光帘且完全下降后能自动停止的电路是非常困难的而进阶学习是解决这一难题的有效路径.这就需要教师围绕这一终极需求反向解构出一系列进阶式的设计任务让学生们在迭代设计的过程中感悟到物理与真实世界、社会生活的关联最终形成满足终极需求的电路设计和模型制作.指向素养发展的评价实施物理课程旨在发展学生的物理学科核心素养为学生的终身发展奠定基础.在技术与工程实践活动的开展中教师不能为了动手而动手而是要基于学生所在学段所学的物理知识与物理概念来进行开展要基于学生的发展水平来进行开展更要在开展实践活动的过程中紧密跟进表现性评价及时诊断学生在实践情境中物理学科核心素养的发展水平并基于学生的表现性评价进一步改进教师的教育教学行为.技术与工程视域下专题复习教学的实施过程技术与工程视域下的专题复习教学谋“点”而动笔者通过巧妙创设实践情境充分激发学生内在的学习动力沿“线”梳理在发现问题、解决问题的电路迭代设计中引燃高阶思维的花火依“面”再探设计迁移任务进一步拓宽学生的认知视角.谋“点”而动:巧设实践情境激活学习动力情境创设:在日常生活中当透入室内的光线过强时人们往往会手动拉下遮光帘(如图 所示).那么能否借助电路元件实现遮光帘上升下降的电动化?设计意图:基于专题复习课的教学目标分析创设探索遮光帘自动升降的探究情境打破传统复习课乏味讲练的困局使学生们沉浸在技术与工程实践情境激发学生内在的学习动力.沿“线”梳理:迭代设计电路引燃高阶思维能根据户外光线变化自动下降或升起遮光帘且完全下降后能自动停止这是设计的终极需求.在这一复习环节笔者通过对这一终极需求的反向解构形成一条进阶式的任务链(如图 所示)使学生们在不断迭代设计电路的过程中实现对高阶思维的培养.进阶任务:实现遮光帘上下升降的电动化思考讨论:能实现遮光帘上下电动升降的关键元件是什么?在这一电路中哪些电路元件是必不可少的?尝试进行电路图设计并连接实物进行效果检测.反思改进:学生设计的电路只能实现遮光帘的上升或下降如何设计一个集成电路实现遮光帘的上升和下降?哪一电路元件的引入可以实现这一功能?在电路中连入单刀双掷开关(如图 所示).设计意图:电动机利用安培力工作电动机转轴的转动方向即转轴所受安培力的方向与电流方向有技术与工程视域下的初中物理专题复习教学再构思:/.关.改变通过电动机的电流方向就能改变转子转向便能实现遮光帘的上升和下降.这一系列的电学知识可以在设计实践活动中得到进一步的梳理和内化.进阶任务:户外光线较强时能自动下降遮光帘思考讨论:当户外光线较强时如何实现遮光帘自动下降呢?除了电源、电动机、单刀开关和导线还需要哪些关键的电路元件?合作探究:电路在户外光线变化时会发生改变这就需要一个能感应光照强度变化的电路元件即光敏电阻将其加入到控制电路中.除此之外还需要电磁继电器连接控制电路和工作电路并在评析电路设计的基础上连接实物进行效果检测(如图 所示).设计意图:基于小组合作的电路设计教师借助同屏技术在“生生协作”“师生互动”中引导学生基于证据和逻辑发表自己对于电路设计优缺点的见解最终形成满足实际需求的电路设计.进阶任务:根据户外光线变化自动下降或上升遮光帘思考讨论:能否设计一个集成电路当外界光线加强时自动下降遮光帘 而当外界光线变弱时又能自动升起遮光帘呢?合作探究:户外光照强度的变化引起光敏电阻的阻值变化衔铁分别与两个静触点接触先后形成工作电路的两种状态.而这两个状态中通过电动机的电流方向是相反的.在小组合作中迭代设计电路并在评析电路设计的基础上连接实物进行效果检测(如图 所示).设计意图:光敏电阻能感知外界光照强度的变化而改变电动机转子的转向需要通过改变电流方向来实现.因此本项任务的设定是对前两项任务的整合和提升.进阶任务:遮光帘完全下降后能自动停止思考讨论:当遮光帘完全下落后电动机转子仍在持续转动.如何实现当遮光帘完全下落后电动机自动停止工作?合作探究:基于前三个设计任务学生积累了一定的技术与工程设计经验.面对终极任务学生通过小组合作在不断的思维碰撞中形成并完善最终的电路设计(如图 所示)全自动遮光窗电路的设计思路梳理见表.表 全自动遮光帘电路的设计思路梳理需求解构光照强度光敏电阻阻值控制电路电流大小触点连接情况工作电路状态电动机工作情况外界光线加强时自动下降遮光帘户外光线强烈光敏电阻 阻值较小控制电路 中电流较大动触点 与下方静触点相连遮光帘没有遮盖光敏电阻 光敏电阻 阻值较小控制电路 中电流较大动触点 与下方静触点相连工作电路闭合电动机转子转动遮光帘完全下落后电 动 机 自 动 停 止工作户外光线强烈光敏电阻 阻值较小控制电路 中电流较大动触点 与下方静触点相连遮光帘完全下降后遮盖光敏电阻 光敏电阻 阻值较大控制电路 中电流较小动触点 与上方静触点相连工作电路断开电动机停止转动 年 月 .续表 需求解构光照强度光敏电阻阻值控制电路电流大小触点连接情况工作电路状态电动机工作情况外界光线减弱后又自动升起遮光帘遮光帘完全下降后遮盖光敏电阻 光敏电阻 阻值较大控制电路 中电流较小动触点 与上方静触点相连户外光线变弱光敏电阻 阻值较大控制电路 中电流较小动触点 与上方静触点相连工作电路再次闭合电动机反向转动 设计意图:技术与工程实践活动的开展需依托真实的生活.经历前三个设计任务在这一环节学生迎来了最高难度的挑战进阶学习的历程是引燃高阶思维的关键阶段.基于经验展开设计基于效果迭代设计引导学生在大胆质疑、追求创新的过程中加深对技术与工程实践过程的理解最终实现高阶思维和物理学科核心素养的发展.依“面”再探:实践任务迁移拓宽认知视角任务迁移:日常生活中遮光帘有的是上下升降式的有的是左右开合式的(如图 所示).那么能否实现遮光帘左右开合的电动化?如何利用电动机牵引遮光帘左右开合?能否让左右开合的遮光帘在外界光线强烈时自动关闭且完全闭合后能停止继续移动?设计意图:从遮光帘上下升降的电动化到左右开合的全自动遮光帘移动方向改变的背后蕴藏更大的挑战设计技术与工程实践的迁移任务可以进一步拓宽学生的认知视角使学生更加深入地感悟到科学、技术与工程对于推动社会进步的重要作用.技术与工程视域下专题复习教学的实践反思本节课的教学围绕“设计全自动遮光帘电路”这一终极任务展开通过反向解构设计出一条利于学生展开进阶学习的任务链.从借助电动机实现遮光帘上下升降的电动化到引入光敏电阻和电磁继电器让遮光帘能感知户外光照强度的变化从而使升降变得更为智能再到进一步迭代电路设计使遮光帘在完全下降后能自动停止最终形成满足实际生活需求的全自动遮光帘模型在这一系列技术与工程实践任务的驱动下学生通过体验、操作和制作更加深刻地体会到技术与工程对人们生产生活的影响对社会进步的推动本节复习课的整体设计充分体现新课标中的核心素养理念.任务创设培养真实情境下的问题解决能力核心素养是在真实情境中解决复杂问题时表现出来的.面对庞杂的学科知识系统学生无法从碎片化的知识点学习过程中发展核心素养.本节课的教学以学生的现有知识与认知特点为起点以进阶性任务为载体以核心素养的培养为导向将技术与工程实践有机渗透在专题复习中实现对物理知识的创造性运用和深度理解引领学生聚焦学科关键知识和能力最终实现真实情境下学生问题解决能力的培养让学生的学习真正发生.小组学习培植敏学善思的合作共学意识技术与工程视域下的专题复习教学更强调在真实情境中获取、理解和应用知识倡导学生在手脑协作中巩固、构建和创新原有的知识架构.在主动中促思考在互动中促碰撞在生动中促提升这种问题引领、任务驱动是以小组合作为模式展开的技术与工程实践活动对学生的主动性要求更高并更加注重学生之间的社会性互动.技术与工程视域下的专题复习教学呈现一个主动、互动、生动的物理课堂.这一过程有效增强学生敏学善思的合作共学意识最终实现“求知和育人”的统一.学科实践培育技术与工程领域教育的独特育人价值学科实践作为学科育人、实践育人的突破口为核心素养时代回答如何育人的问题提供了新的范式.在技术与工程实践活动中学生针对实际需要设计方案根据物理原理或限制条件筛选方案根据实际效果修改迭代方案最终用自制的简单装置或模型进行验证或展示.这一过程需要学生能基于证据和逻辑对设计电路的科学性和创新性发表自己的见解能从不同角度分析思考问题提出新颖而有价值的观点和解决问题的方法这些是“重知轻行”的传统教学方式所难以达到的.在专题复习教学中渗透学科实践为培育技术与工程领域教育的独特育人价值提供了可能.参考文献:喻伯军.义务教育科学课程标准(年版)的主要特点与教学建议.教学月刊小学版(综合)():.中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准(年版).北京:北京师范大学出版社.崔允漷张紫红郭洪瑞.溯源与解读:学科实践即学习方式变革的新方向.教育研究():.(收稿日期:)