基于“任务驱动”培养学生科学探究能力的教学设计

王璐　颜国英　徐晓梅

[摘   要]以“密度”一课的教学设计与实施为例，分析“任务驱动”教学策略。具体教学中，应注意让学生经历科学探究，可将“密度”一课拆分为六个教学环节。在教学设计及课堂活动中注意引导学生完成各部分知识的自主建构，为培养学生的核心素养、提升学生的科学探究能力做好准备。

[关键词]任务;密度;科学探究;能力

[中图分类号]    G633.7        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2019）20-0036-03

一、引言

为了进一步落实 “立德树人”的根本任务，适应教育改革趋势，2017年我国新一轮的教育改革提出培养学生“核心素养”的要求，并实践于各个学科中。物理学科核心素养包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面[1]，其中“科学探究”是义务教育中发展能力的重要组成部分，是发展学生核心素养的重要途径，是学生获得必备品格和关键能力的重要途径。而“任务驱动”教学法是基于建构主义理论的教学法，符合探究式教学模式，适用于培养学生的创新能力和独立分析问题、解决问题的能力[2]，能够有效帮助学生提升科学探究能力。本文将以人教版初中物理“密度”教学为例，运用“任务驱动”教学模式：“呈现任务—明确任务—完成任务—评价任务”[3]，结合科学探究的“提出问题—猜想与假设—制订计划与设计实验—分析与论证—交流与合作”，将“密度”一课拆分成6个教学环节，通过任务驱动帮助学生建构密度概念，培养学生科学探究能力，发展学生的核心素养。

二、教学思路

“密度”是初中物理抽象度较高的概念。课标要求学生“通过实验，理解密度，并会测量固体和液体的密度”[4]。“理解”属于课标中要求掌握的最高程度，本课的比值定义法、密度的概念对学生来说有些困难，所以密度概念的理解既是本节课的重点又是难点。为了突出重点，解决难点，本节课依据“任务驱动”理论来开展对密度知识的探究，从而达到“理解密度”的课标要求。通过任务驱动，将密度概念的获得过程清晰地展现出来，使学生的抽象思维、逻辑思维得到发展，同时帮助学生掌握“科学探究”这种学习方法，使其拥有获取新知识的手段和能力。

本节课将“密度”拆分成6个教学环节。情景是任务的来源，“从情景到问题”为学生呈现任务，得到所研究的问题;“从问题到猜想”明确任务，为任务制订计划，指明研究方向;“进行实验，收集证据”调动学生收集、分析数据的能力，在已有知识的基础上建构新知识，增进、强化探究能力，完成任务;“交流得出结论、获得新知”多元全面地评价任务完成情况;深刻理解密度，深化任务结果;“联系生活，解决问题”将所学内容拓展迁移。按照“情景—问题—猜想—证据—交流—结论—理解”的顺序建构密度的概念，教学思路如图1所示。

三、教学过程

1.从情景到问题

情景：向学生展示三幅图片。相同体积的两球放入水中，木球浮在水面、铁球沉在水底（图2）;相同质量的棉花和铁块置于天平左右两盘（图3）;小白人分别拿体积小的木箱与背着体积大的木箱（图4）。

问题：

（1）相同体积的木球和铁球哪个重？

（2）相同质量的铁块和棉花，哪个体积大？

（3）小白人背同样的木箱，体积越大质量越大吗？

让学生共同归纳、总结得出规律（如表1），并继续向学生提出问题：

（1）同一物体的质量与体积是否存在某种关系？

（2）体积不同的两个不同物体能比较质量吗？如何比较？

【设计内涵】

（1）通过生活中的情景，发现问题，总结规律，帮助学生建立问题意识，感受生活与物理的紧密联系，同时渗透学生观察、归纳、概括等能力，培养学生的科学思维能力。从生活中常见的事物入手展开教学，呈现任务，增强学生的探究意识。

（2）所得规律用表格的形式呈现，使学生建立起识表、读表、作表的能力，同时启发学生用表格的方式表述内容，培养学生思维的灵活性。

（3）将物体放进水里比较重力与用天平比较重力进行对比，扩展学生的思维，同时让学生对以后学习杠杆以及浮力也不会感到陌生。

2.透过问题，提出猜想

猜想：

（1）由于同种物体体积越大，质量越大，猜测质量和体积成正比。

（2）体积不同的两种不同物体，比較质量，没有意义。如果要比较两个物体的质量，需将两物体的体积变为一致，方可进行比较。可利用数学工具，选取体积“相同”这一标准值，即将物体的体积都化为1 [m3]，比较单位体积的物体的质量。

【设计内涵】

（1）猜想是科学探究的重要一步，教师引导学生大胆、有理有据地猜想，明确研究的任务方向。

（2）引导学生将物体的体积化为1 [m3]，将数学与物理两学科联系起来，使学生将所学知识系统化，同时引申出比值定义的含义。

3. 进行实验，收集证据

（1）提供实验器材：一角硬币3个、五角硬币3个、天平、量筒、刻度尺、细线。

（2）请班级内各小组同学根据提供的器材，设计可行的实验，请同学们考虑：如何测量硬币的质量和体积？你有几种方法？设计完后在班上与老师和同学一起交流。

（3）全班最终共同制定取材简单、设计合理的实验方案，各小组同时进行实验，注意规范实验操作，并不断发现问题、解决问题。

（4）获得数据，整理数据，表示数据（教师给出呈现数据的表2）并初步分析是否能证明自己的猜想。

【设计内涵】

（1）让学生独立设计实验较为困难。教师需对每小组的实验设计给予针对性的指导，引导学生设计可行的实验方案，逐渐提升学生设计实验的能力。

（2）具体可以学生熟悉的硬币作为实验器材，增强学生的探究欲望。

（3）测量硬币的体积有多种方法，可以用排水法，也可以用刻度尺测量硬币的直径及厚度，计算硬币的体积。

（4）学生获得数据后，将其分类、整理，在此基础上进行分析推理，在此过程中逐渐形成科学思维，提升学生的科学探究能力。

4.交流得出结论，获得新知

交流：

小組间围绕实验过程、实验中遇到的困难、得到的结论展开自评、互评、师评，与此同时，教师还可以提出以下问题让学生思考。

（1）通过实验能够证明我们之前的猜想吗？

（2）同种物质，质量与体积的比值是同一个常数吗？这个常数代表什么？

（3）不同物质，质量与体积的比值相同吗？说明什么问题？

（4）质量与体积的比值，受体积、质量影响吗？

新知：

（1）任何一个质量分布均匀的物体，质量与体积成正比，且比值为一常数。

（2）同种物质，质量与体积的比值是同一个常数，这个常数就是该物质的密度。不同物质，密度不同。

（3）密度是物质的属性，不受体积和质量影响，只与组成物体的物质有关。

【设计内涵】

（1）学生小组交流时，教师要鼓励学生自由表达观点，自我反思、取长补短，让学生在交流、讨论中获得新知。

（2）通过交流讨论，培养学生分析推理、解释论证等思维能力。

5.深刻理解密度

（1）密度表示物体单位体积的质量，也就是表示物质在物体中分布的疏密程度。用同样面积的一片菊花与一朵菊花举例说物质的疏密程度，这样更形象直观地展现出“密度”这一疏密程度的内涵。请学生再举一些表示物质的疏密程度的例子。

（2）密度数值上等于物体的质量与体积之比，但密度与质量、体积无关，这种表示密度的方法叫作比值定义法。通过下面的例子，帮助学生进一步理解比值定义法。

（3）阅读密度表。通过密度表，你能利用实验鉴别杯中的液体（图7）是纯水还是海水吗？你是怎么做到的？

【设计内涵】

（1）用同面积的一片菊花与一朵菊花表现出物质的疏密程度，准确把握密度的内涵，通过举例深化学生对密度概念的理解，帮助学生建立物理观念。

（2）阅读“密度表”，引导学生提炼里面的信息，利用信息解决实际问题——鉴别杯中的液体是纯水还是海水。

6.联系生活，解决问题

通过课本上有关密度例题的分析讲解，指导学生解决生产生活中的实际问题。如，判断铅球是实心的还是空心的;地质专家根据矿石样品的密度分析它的组成成分，从而判断是否有开采的价值[6]。

【设计内涵】

引入生活实例，进一步评价学生对本节知识的掌握情况，将物理知识扩展迁移至生活实际，提升学生解决实际问题的能力。

[   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（征求意见稿）[M].北京：人民教育出版社，2017.

[2]  牛利平.任务驱动教学法初探[J].安徽教育学院学报，2003（6）：109-110.

[3]  王玮. 创新教学操作全手册[M]. 南京：江苏教育出版社， 2011.

[4]  中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012.

[5]  邢红军.初中物理高端备课[M].北京：中国科学技术出版社，2014.

[6]  苏教版初中物理教材编写组.义务教育教科书物理八年级下册（苏教版）[M].南京：江苏教育出版社，2012.

（责任编辑 易志毅）