在“动手做”的活动中发展学生物理素养

何季军

摘   要：本文从“动手做”的活动中如何发展学生物理素养的角度，针对“教育新时空”展播的一节综合实践活动——“设计简单电路”的课堂实录，提出了5点学习体会，以期对教师们在初中物理教学中开展综合实践活动有所帮助。

关键词：目标;活动;问题;技术;评价

中图分类号：G633.7 文献标识码：A    文章编号：1003-6148（2019）5-0005-4

1    引  言

2018年10月30日，江苏省“教育新时空·名师课堂”展播了曹建军老师的综合实践活动——“设计简单电路”的课堂教学实录。该课的录像，读者可登录“教育新时空”的微信公众号点播观看。本堂课是实施综合实践活动过程中的一个阶段。纵观整节课，无论在课题生成、方案设计、实践操作还是反思评价上，教者都作了精心设计，体现了综合实践活动“动手做、做中学”的教学思想和策略。下面围绕这节课，就“动手做”的活动中如何发展学生的物理素养谈几点学习体会。

2    观课后的几点认识

2.1    基于活动性质的目标定位

综合实践活动是苏科版初中物理教材在一章或数章后，为学生提供的一种特别的研究性学习项目，具有综合性、实践性、开放性、自主性等特点。本节综合实践活动——“设计简单电路”就安排在《电路初探》这一章后面。对这部分内容，许多教师将它处理成一节教师主导的实验课，有的甚至就上成设计电路的习题课。究其原因，主要是这些教师不理解教材设置综合实践活动的意图，未能准确把握综合实践活动的性质和理念。而本堂课，教者依据综合实践课程的特点，以及学生对电路的认识和连接电路的技能基础，将重心落在课题准备阶段。期望通过这节课的学习，让学生明白生活中需要各种功能的电路，了解设计简单电路的思想方法，为进一步探讨电路设计问题奠定基础。显然，这一策略和课堂目标的定位是合适的。

2.2    基于能力提升的活动进阶

学习是一个由浅及深，由低到高，由点至面，不断积累，不断发展的过程。因此，学生知识的获得、能力的形成、素养的养成就需要循序渐进，不能一蹴而就。同样，在设计综合实践活动时，应立足于学生的最近发展区，且各活动之间应有一定层级，这样“动手做”的活动才能有利于提升学生的动手技能，发展学生的物理素养。

本节课设计了三个递进的活动。首先是课题已知、方案未知，但较为容易的“设计病房呼叫电路”。其教学思路如下：

①创设情境。住院处有许多病床，病床上的病人随时会有不同的需求，怎么能让护士及时知道谁发出的求助信号？

②小组讨论。如何发出信号并让值班室的护士知道？提出解决问题的原理方案。

③展示汇报。各组介绍解决问题的方案，展示实验电路，并接受其他组同学的质疑，实现方案最优化。

④实验验证。根据优化后的方案，连接呼叫电路模型，验证模型能否满足任务的需要。

⑤评价交流。对技术设计从成本、方便程度、可行性、创新性等方面进行评价。

采用这样的思路组织与实施教学，目的是帮助学生更好地了解设计简单电路的思想方法，领悟到一般技术设计制作活动的设计思路（见图1），从而能更好地迁移到解决其他电路设计的问题中。

第二个活动是“设计楼梯灯电路”，要求：在楼梯的上下两端都能控制楼道中的电灯。该活动虽然也是课题已知、方案未知，但相比第一個活动要难很多。其主要难在如何正确接线上，因为单刀双掷开关是三个接线柱，与一进一出两接线柱的单刀单掷开关不同。对于这一要求更高的活动，整体上教师采取与活动一相同的思路，但在具体难点的处理上，则利用进阶的策略，先让学生尝试难度相对较低的任务，即利用单刀单掷开关设计符合需要的电路，以此铺垫后引入单刀双掷开关，较好地突破了教学难点。

第三个活动请学生提出“有价值、可研究的设计简单电路的课题”。此活动的课题、方案均未知，所以给学生讨论的空间更大，对发散性思维的要求也更高。它需要学生先根据前面的设计示范和平时的观察、经验，去思考生活中还有哪些设计简单电路值得研究的课题。提出课题后，还要从需求价值和可行性方面考虑，筛选出小组可选的课题。在课后的课题实施过程中，要制定好相应的评价标准，并对组员合理分工，谁查资料、做调查、备器材、做实验、拍照片、制模型，以及准备汇报和答辩时，谁主讲、谁演示等等，小组内既有分工又有合作，可以说对小组的每位成员都提出了更高的要求。当然，将活动拓展至课外，它的开放性、自主性更大，为学生提供发展个性特长、施展创造力的机会更多，这也体现出综合实践活动课的本质。

可见，三个进阶活动逐步提高学生对电路设计、电路连接、解决实际问题、团队合作、人际交往、迁移创新等能力的要求，这种逐渐建构的策略符合学生的认知规律。

2.3    基于核心问题的深度学习

在教学中，一些教师为了让教学顺畅，课堂上很少设计深层次思考的问题，大多是一些小步距的问题，而这些小问题对于学生来说无需思考就能解决。因此，课堂上学生的思维量往往不足，小组合作也多流于形式。

本节课，曹老师在问题设计上注重问题深度和问题进阶，以问促思、促做，引领学生的思维向深处、向远处扩展。对于病房呼叫电路，由于学生已具有一定的设计串、并联电路的能力，所以他没有按教材中的思路从设计一张病床的呼叫电路开始，而是一上来就提出“以两张病床为例，设计病房呼叫电路”的问题。该问题契合学生的认知水平，但对学生有一定的挑战性，能较好地激起他们的探究兴趣。

在“设计楼梯灯电路”的教学中，教师依然没有在开始时将问题分解得很细、很碎，而是设计了比较大的核心问题：“怎样设计符合要求的楼梯灯电路”。这样的大问题为学生自主思考、合作交流提供了可能。而在解决问题的过程中，教师巧妙地通过逐渐递进的子问题，来引导学生“思”“做”的深入。如当学生设计出2个开关（单刀单掷开关）串联的电路时（见图2），设计“一个人上楼能否控制灯亮？若还有人要上楼怎么办？”的子问题;当学生设计出4个开关的电路时（见图3），利用“4个开关满足什么条件电路就能符合要求？能不能设计一个开关通过一个动作达到同样的效果？”等子问题进行引导。当然，设计哪些子问题来引导、点拨，需要视学生在探究合作中对问题的解决程度来决定。

像这样围绕基于核心内容的主问题组织的教学，使学生能真正经历智力探险，获得的知识也不再是碎片式、零碎的东西，而是能织成网的一种整体结构，更有利于学生对知识的整体把握。

2.4    基于思想方法的技术设计

科学的基本目标主要是回答“是什么”和“为什么”的问题;而技术的基本目标主要是回答“做什么”和“怎么做”的问题。在初中物理课程中开展技术设计活动，主要是通过学习技术设计，提高学生作为公民所应有的基本技术素养，但并不是着眼于培养工程师、技术师。

在本课中，两个设计活动都没有让学生先画出基本的原理电路，再把原理电路连接成实物电路验证后，来算做完成该课题的任务。而是继续利用师生、生生间的评价，让学生明白课题还有许多技术工作要做。例如，在呼叫电路中，若用闸刀开关会因长时间接通造成值班室噪声过大，用按键开关会更好;用数码显示电路器代替灯泡，能使信息更直观;用LED灯代替白炽灯更节能等。这样的讨论，让学生在潜移默化中认识到社会需求才是促进技术发展的强大动力。

在“设计楼梯灯电路”时，从2个开关设计的串联电路（见图2），到设计出4个开关的电路，学生发现楼上、楼下的2个开关中必须保持一通一断（见图3），才能达到任务需求。显然这个电路仍有缺陷，控制比较麻烦，也就是说从技术设计的角度考虑，它不能很好地实现有效控制。继续分析电路，能否楼上、楼下只用1个开关，也能实现2个开关的功能？这时一种特殊的开关就应运而生了。学生经历上述的技术设计过程，感悟到原来单刀双掷开关就是在某种需求下，分析原有器件的缺点而产生的。这里的教学处理与以往直接告知单刀双掷开关的教学不同，直接呈现是知识接受的过程，而本课的设计体现的是学生经历探究过程的一种技术教育。学生在技术教育的过程中，获得的技术设计思想、技术创新体验更多，同时也增强学生对技术的兴趣、意识，培养良好的技术习惯和基本的技术动手能力。

2.5    基于思维外显的多维评价

以“动手做”为基础的教学，“动手做”不是教学的目的，它必须与“做中学”紧密联系在一起，即教学不能只局限在动手上，还应关注动手实验与思维的结合。那么，怎样让学生在“动手做”的过程中做有所得？有所获？笔者认为，除了设计好有深度的问题外，还应利用好评价来促进学生的思维。尤其是创造让学生出声的机会，以便充分暴露他们的思维障碍，引发思维冲突。

在设计病房呼叫电路的活动中，学生由最初设计的并联电路到最后完成的电路优化，整个过程中，教师都是鼓励学生去分析、讲解（见图4）。上台的学生也敢于质疑，勇于表达自己的观点：电路好，好在哪儿？电路不好，不好在什么地方？怎么改进？从学生的视角来讲解问题，更容易让学生理解、接受。

在引入单刀双掷开关的教学中，学生对自己设计的4个开关的电路进行评价，发现只有当开关的通断电情况满足一定条件时，才能符合设计要求（见图5）。那么，怎样优化这个电路，使得控制更为方便呢？教师把问题抛出后，让学生观察电路有什么特点，特别是开关的连接方面。学生观察、思考、交流后，发现楼上或楼下的两个开关的动触点和刀片是可以合二为一的，利用一个动触点和刀片也能实现一个动作两个功能。在教师的引导下，学生尝试合并电路一边开关的动触点和刀片，发现能够满足要求（见图6）。接着用同样的方式合并另一边的两个开关的动触点和刀片，至此，单刀双掷开关就顺理成章地出现了，也巧妙地化解了怎样接线这一难点。纵观整个过程，教师都是通过多维互动评价，把动口、动手、动脑紧密结合在一起，实现用思维来指导“动手做”，进而达到“做中学”的目的。

3    结  语

总之，开展综合实践活动是发挥学生个性特长、丰富学生学习经验、发展学生综合素养的重要途径。希望教师们予以重视，也希望有更多的教师能加入到研究的行列中来，开发、设计出更多有价值的综合实践活动资源。

参考文献：

[1]刘炳昇，李容.义务教育课程标准教科书物理（九年级上册）[M].南京：江苏科学技术出版社，2013.

[2]刘炳昇.在物理课程中设置“综合实践活动”的意义和教学建议——以“苏科版”物理教材中的综合实践活动为例[J].物理之友，2015（1）：1-3，9.

[3]刘炳昇.物理课程中技术设计活动的目标及模式要求[J].物理教学探讨，2013，31（8）：1-4.

[4]刘炳昇.基于“动手做”的课堂教学设计——对“初识家用电器和电路”教学设计的点评[J].物理之友，2014（3）：4-6.（欄目编辑    赵保钢）