指向深度学习的物理主导综合实践活动——以“家用电器待机功耗研究”活动为例

翟应品 汤金波

(1. 兴化市昭阳湖初级中学,江苏 兴化 225700； 2. 南京市树人学校,江苏 南京 210000)

“综合实践活动是从学生的真实生活和发展需要出发,从生活情境中发现问题,转化为活动主题,通过探究、服务、制作、体验等方式,培养学生综合素质的跨学科实践性课程．”[1]而物理主导综合实践活动则是笔者正在摸索实践的一种指向深度学习的综合实践活动形式.它是指学生用物理视角“察看”生活、“提取”主题,并以物理学科知识为主导,整合其他相关“知识”与“经验”去探索解决生活真问题的综合实践活动．此课程中,物理教师作为组织者、协调者、帮助者、评价者等多重身份参与其中并指导活动的开展实施．那么,究竟怎样指导开展物理主导综合实践活动呢?笔者经多年摸索终于构建了以主题生成、实践行动、反思提升等3个环节为主体的物理主导综合实践活动流程(如图1),现以“家用电器待机功耗研究”活动为例,交流如下.

图1 物理主导综合实践活动流程

1 主题生成环节

“学习的一个重要目的是解决现实面对的复杂问题,深度学习要求学习者必须面对并能够解决实际问题．”[2]但传统学科课程研究的问题往往都是单一的学科问题,此类问题通常都不具有(或者回避了)生活问题的复杂性,所以极容易使学习陷入“单一僵化”的泥潭．而物理综合实践活动课程则是从真实生活出发培养学生综合素质的实践性课程．所以,相比传统学科课程而言,物理主导综合实践活动课程明显具有深度学习特征．

以笔者所指导开发的物理主导综合实践活动“家用电器待机功耗研究”为例,该综合实践活动正是起源于学生的生活发现．2015年9月24日,江苏电力报刊登了一则题为“无人居住哪来电费,总闸未关电器耗电”的新闻简讯.这则简讯报道了南京市溧水区柘塘镇王某好心帮邻居代交40元电费却引起对方误解的事件．学生看到这篇文章后对文中数据的真实性表示怀疑,在此基础上笔者指导本班学生开发了本活动,该活动在2016年江苏省中小学综合实践活动课程统整实施专题培训会上进行了展示,效果优良,受到一致好评．

综合实践活动所组织的是“问题解决学习”,[3]问题解决学习具有情境性和综合性．[4]物理主导综合实践活动正是指向问题解决的学习活动．为指导学生开展活动,我们可以设计指向问题解决的问题串以帮助学生解决“真实生活”中的“真实问题”．在“家用电器待机功耗研究”活动中,笔者所设计的问题串是:① 生活中怎样测量待机功率?② 不同家用电器的待机功率是否相同?③ 哪些电器的待机功率较大?④ 你认为待机耗电的背后隐藏着哪些社会问题?⑤ 如何应对待机耗电现象?

图2 智能型电功率均分器

通过实践,笔者发现“源于生活”的“真实问题”使学习更具生机活力．一方面,这种“问题”更加容易引起学生的兴趣与探究欲望,学生在活动中可以真实地感受到知识的力量,学习不再是“刷题”,而是指向了身边真实问题的解决,知识不再是“记忆点”,而是可以在家庭、社区中与父母、邻居讨论的生动话题．另一方面,“源于生活”的“真问题”还一定会使学生的“眼光”高出教材的视野,使学习活动突破物理学科的边界．这是因为“物理问题”通常不能穷尽生活的全部,“学科化”更不是生活的本来面貌．源自生活的真问题必定会涉及物理学科以外的内容,如上述问题④ 、问题⑤,学生在探索解决这两个问题的过程中必定会涉及语文、美术、信息技术、思想品德等学科内容,实践发现在回答“如何应对待机耗电现象?”时甚至有学生提出了类似大学电工学的内容．特别值得一提的是,在具体实践的过程中,还有一位学生注意到了自家楼下供电柜旁的智能型电功率均分器(如图2),这还“触发”了孩子们对家庭耗电现象的新思考．由此可见,生活确实是产生“问题”的不竭源头!

2 实践行动环节

郭华教授认为,所谓深度学习就是指在教师引领下,学生围绕着具有挑战性的学习主题,全身心积极参与、体验成功、获得发展的有意义的学习过程．其中“‘活动与体验’是深度学习的核心特征．”[5]郭教授所强调“活动与体验”即是指教师引导下的学生全身心投入的自主学习和有目的实践活动,此观念恰恰与综合实践活动所坚持的“自主性”与“实践性”两大原则不谋而合．因此,在指导综合实践活动时,教师应该始终坚持促进自主、立足实践的行动要则．要注意的是,促进自主并不是放手不管,而是要通过一定措施导向(比如问题驱动),促进学生自主学习,引领学生开展探究、服务、制作、体验等有效的实践活动．如前文所提之“源于生活”的问题串实际上便是为“促进自主,引领实践”打下的“伏笔”.该问题串所“触发”的学生行动有:① 待机功率的测量与比较(见图3);② 用电器铭牌调查活动;③ 安全、节电宣传活动;④ 创新设计、创意物化活动;⑤ 给厂家的建议等等．

除上述“问题驱动”的方法外,布置“活动任务单”能够使“促进自主,引领实践”得到更具体化的落实．本活动中笔者布置的周日活动任务单是:① 你能够找出家里最大的“偷电贼”吗?请提供活动照片(或视频)、实验数据等证据;② 你认为待机耗电的背后隐藏着哪些社会问题?请选择一个自己感兴趣的问题,寻找证据并尝试提出自己的解决方案．两项任务中,第一项主要通过“任务驱动”来引导学生自主实践,利用生活中的设备测量并比较家电的待机功率．而第二项任务虽然同样是通过“任务驱动”来引导学生开展活动,但与第一项任务强调动手实践不同,该活动的着眼点主要是放在问题的自主发现与解决方案的设计上．

图3 待机功率的测量与比较

3 反思提升环节

当前的综合实践活动课程实施中存在一种不良倾向是,忽视或者淡化课程应有的教育功能,把综合实践活动做成了肤浅的纯“活动”．这种活动“把素质教育混同于‘反知性主义’,满足于‘唱唱跳跳’的所谓‘改革’,陷入了活动主义与体验主义的泥沼．”[6]那么,怎样才能防止综合实践活动陷入“肤浅的泥沼”呢?笔者认为除了伴随着实践进程的问题引领与任务驱动外,反思是不可忽视的力量．“深度学习要求学习者在学习过程中批判性地看待知识和问题,并开展自我反思活动,还要能够在已有知识经验的基础上建构新的知识意义,进而迁移应用到真实的、具体的情境中,这些都体现了高阶思维和高水平认知．”[7]而事实上,综合实践活动就是一个“反思性行动”,[8]由问题引领(或任务驱动)到问题解决(或部分解决)的过程本身就是一个不断实践—反思—再实践—再反思的过程,反思贯穿于综合实践活动的始终,在实践前行的每个时刻发挥作用．

物理主导综合实践活动是指向问题解决的,但并不强调一定能够解决问题的全部．生活是复杂的,生活问题更是无休无止．孩子们在解决问题的过程中很可能还会产生更多的新问题,而基于这种新问题的自我反思活动正是迈向深度学习的重要表现.要注意的是,它不能仅仅表现为活动的延续,更要注意将思维引向高阶,将立意引向创新.这才是实现综合实践活动课程育人目标的关键一“跳”．比如在本活动中笔者通过假日任务单引导孩子们走向深度思考:“你认为待机耗电的背后隐藏着哪些社会问题?请选择一个自己感兴趣的问题,寻找证据并尝试提出自己的解决方案”．布置这项任务时笔者本以为待机耗电的背后隐藏的社会问题应该不外乎能源和安全两个方面,但想不到的是有多位学生提出待机耗电现象的背后还与消费者权益保护有关系.孩子们认为只要产品存在待机耗电现象就应该在其说明书中予以说明,但孩子们所拍摄的照片显示出大多数的家电产品却都是没有标注待机耗电的相关数据的(如图4)．因此,事实证明孩子们的潜力是无限的,当我们给予他们自主反思与自由实践的时空时,他们的潜力就会慢慢地得到“深度挖掘”.这对我们教师来讲是一个非常重要的提醒:要放手,不能越俎代庖,学生有时候比我们有更多的想法．

图4 两种不同的电器铭牌

实践活动的心得交流也是很好的深度学习,孩子们在实践中发现生活远远不是书本那样的简单:“测量前本来感觉挺容易,然而实际操作中,却遇到了许多困难,有的事情看上去简单,但是只有自己体验过后才发现原来那么的不容易”,“虽然实践中困难重重,但是我们经过思考,问题也终于迎刃而解,在这个过程中,我们不仅学到了许多书本上所没有的知识,同时还体验到‘山重水复疑无路,柳暗花明又一村’的思维快感,实在是受益匪浅”．实践中孩子们还体会到并非所有事情都可以一个人单独完成,“方法的选择会大大影响到做事的效率,合作才是王道”．在心得体会中他们还这样写到:“就物理知识而言,能够加深对电功率两种测量方法的理解,在分析部分电器待机功率较大,而部分电器待机功率为0时,我们认识到造成不同用电器待机功率不同的原因实际上是因为它们内部的电路结构是不一样的.这样的活动不仅仅是对课本知识的补充,更重要的是,会引导我们更多的去关注身边事件的本质,而不是仅仅看到表象的不同”．类似的心得交流不仅仅是对过往实践的回顾反思,其实也是生成灵感、创新思路的“触发器”.比如,在心得交流时一位学生提出问题:用电能表与秒表测量待机功率实在是太耗时间了,有没有更加方便快捷的方法呢?这个问题引发了学生们的广泛思考,最后,学生们拿出了形形色色的测量设计,图5为3种典型设计．

图5 3种典型设计

就本次综合实践活动而言,如何应对待机耗电现象并尝试提出自己的解决方案是更深层次学习的“发动机”．起初,学生们认为通过“宣传行动”可以解决问题,所以他们悬挂横幅、发放传单、竖立警示牌,他们走进社区、拜访邻居、传播朋友圈,他们设计板报、制作视频、涂鸦文化衫．但对于普通老百姓而言,养成“人走断电”的习惯何其困难.交流发现“造成不同用电器待机功率不同的原因实际上是因为它们的内部电路结构不一样”后,学生们便开始从电路设计角度提出改进方案,有多组学生联想到红外遥控知识提出了红外遥控零功耗待机开关的设想(典型设计如图6所示);还有一组学生结合电磁继电器知识,设计甚至利用废旧电铃模型制作了“低电流自动断路开关”(电路设计如图7,实物制作如图8所示),着实令人惊喜不已.

图6 红外遥控零功耗待机开关

图7 低电流自动断路开关

图8 “低电流自动断路开关”实物照片

4 结束语

站在教师的角度看,学生们测量电路的设计与断电电路设计也许还不够合理或者并不具有实际的可操作性,但从这些创意设计与物化作品中我们可以看出,学生们正在迈向更加深入的学习之路．因此,我们有理由相信,开发与实施物理主导综合实践活动能够突破学科内不同章节之间的界限,能够突破不同学科之间的壁垒,发展跨学科学习思维;开发与实施物理主导综合实践活动能够有助于在复杂的实践活动中发现问题、提升技能,有助于促进交流、评估、反思能力的提升,促进更具深度的学习的发生．