如何设计素养目标导向的物理课堂学习项目

【摘 要】考虑物理概念建构的层递性、探究能力培养的连续性和程序性、科学思维形成的必要性等因素，基于项目的初中物理探究学习需以大概念为基础，设计物理进阶学习，形成“核心素养—课程标准—单元设计—学习评价”的基本链环。其中的关键是教师要注重学习项目的设计和科学思维的培养，以及聚焦物理关键能力的循证。

【关键词】探究学习;物理进阶教学;项目设计;科学思维

【中图分类号】G633.7  【文献标志码】A  【文章编号】1005-6009（2022）19-0007-04

【作者简介】许帮正，江苏省无锡市教育科学研究院（江苏无锡，214001）教研员，正高级教师，江苏省特级教师，全国优秀教师，“江苏人民教育家培养工程”培养对象。

一、引言

基于项目的初中物理探究学习，以学习项目为载体，以培养科学思维为核心，以形成物理观念为目的。具体实践路径：一是指向物理课程核心素养目标，依据物理课程标准，解读教材知识结构和逻辑体系，制定单元学习目标，设计指向概念建构、实验探究和跨学科实践的学习项目。二是凸显探究行为，设计问题链和资源载体，构建概念进阶，培养科学思维。三是针对课时目标，依据物理学科能力表现指标体系，设计表现性评价任务;针对单元目标，依据初中物理关键能力表现水平，设计实践性任务。

其中的关键是教师设计学习项目，对学生的科学思维的培养，和聚焦物理关键能力的循证。下面，笔者结合实践研究案例，对其中的关键环节加以阐述。

二、项目设计：素养目标指向的任务选择

素养目标是指学生经历物理学习后，在物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任方面应达到的成就。

从素養要求方面来说，学习物理课程的目的是通过科学探究，培养学生的科学思维，促使其形成物理观念，涵养科学态度与责任。物理观念是居于物理学科中心的大概念，由物理核心概念和实践能力要求组成。学习项目的基本设计依据是指向素养目标，基于课程标准，厘清概念层级，解读教材中的任务群，设计项目任务。下面，笔者以苏科版物理教材“电磁能”单元（包括教材第十三、十四、十五章）的学习项目设计为例，谈谈如何设计指向素养目标的物理课堂学习项目。

1.概念进阶分析。

“电磁能”单元隶属“能量”主题， 教材中的任务群包括“电路初探”“欧姆定律”“电功和电热”。基于概念进阶的学习层级要求是：认识简单电路的结构和连接方式;理解电路工作时电流遵循的相关规律;从能量的角度认识电源和用电器。这些层级要求具体落实在教学过程中时，应关注其中的核心概念——串、并联电路，欧姆定律，电功率。

2.学习项目设计。

在确定本单元学习的层级要求后，笔者基于课程标准，分解教材中的任务群，设计序列化的学习项目，开发指向单元目标的综合实践活动项目，明确项目的素养目标指向。“电磁能”单元的学习项目如表1所示。

物理观念的形成是学生在一个时间跨度内学习和探究某一主题时，依次进阶、逐级深化的思维过程。所以，项目设计需要考虑概念进阶，引导学生完成对知识和活动的统整。在设计学习项目时，我们还要明确各类实验的素养指向：测量类实验注重物理观念和科学态度;探究类实验注重科学探究能力和科学思维;创新类实验以物理观念为依托，注重科学思维和科学价值观。同时，我们还需要开发物理与日常生活、工程实践、社会发展相联系的学习项目，如前文表1中的“改造小菜园”。

三、科学思维：基于科学探究的模型建构

科学思维主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素。物理观念的形成过程是学生经历科学思维和科学探究的过程，同时伴随着对科学本质的认识的升华和科学态度与社会责任感的发展。

基于科学探究构建物理模型，是科学思维的形成路径。其中，指向真实问题解决的项目学习至关重要。现以苏科版物理教材九年级上册第十一章第二节“轮滑”的教学案例为例加以说明。

1.创设问题情境。

教师拿出一个滑轮架及滑轮、一个纸箱，提出问题：我们怎样把重物提上去？师生来到户外，将纸箱从一楼升至二楼，部分学生在二楼固定滑轮架，部分学生在一楼观察纸箱的提升过程。

2.开展实验探究，构建物理模型。

师生回到教室，学生模拟刚才提起重物的方式，给出定滑轮和动滑轮提升重物时的模型，并进行实验探究。得出结论：提升重物时，定滑轮不能省力，但可以改变施力方向;动滑轮可以省一半力。

3.培养科学思维。

教师出示自制教具，解构定滑轮的实质是等臂杠杆。再用一根动力臂等于阻力臂2倍的杠杆提起重物，将该杠杆挂在圆盘上，继续提起重物，说明动滑轮的实质是动力臂是阻力臂2倍的杠杆。（见图1）

4.实践性任务设计。

完成以上实验后，教师引导学生寻找身边的滑轮模型;用绳和木棍制作滑轮组，明确滑轮模型的作用。

上述课例基于真实情境提出问题，基于实验探究构建物理模型，培养学生的科学思维，设计实践性任务让学生形成对滑轮的正确认知，促进其物理观念的形成。

基于项目开展探究学习，应以物理基础知识、基本技能为基础，指向问题解决，培养学科思维;注重情境创设，注重探究学习，注重循证，形成“创设问题情境—开展实验探究—构建物理模型（规律）—培养科学思维—形成物理观念”的核心素养落地路径。教学中，教师要通过问题链和资源载体的设计，使学生的“探究行为”（有目的的实验、研讨或思维的交流活动）充分发生。

四、循证实践： 聚焦物理学科的能力表现

从初中生能力发展及学习进阶的角度考虑，江苏省义务教育质量监测组研制了初中物理学科核心素养与关键能力结构，包括“概括理解”“实验探究”“实践应用”。其中，“概括理解”包括信息提取、模型建构、分析推理能力;“实验探究”包括实验技能和探究能力;“实践应用”包括对概念的理解、规律的应用，关键是知识的结构化程度以及思维品质的形成。

基于循证的实践活动，需要我们依据具体的教学目标，观照学生的关键能力，开发针对课时目标的表现性评价任务和针对单元目标的实践性任务。

1.表现性评价任务设计——自制滑动变阻器。

（1）情境创设，呈现任务

教师在课堂上展示台灯，打开台灯旋钮开关，台灯发光;旋转旋钮，灯光变亮。明确今天的任务是设计制作一个可以改变接入电路电阻的元件，即变阻器。

（2）用铅笔芯改变电路中的电流

将铅笔芯串联接入电路，一端用金属夹固定，另一端的金属夹可以左右移动、闭合开关，改变接入电路中的铅笔芯的长度，观察电流表示数及灯的亮暗变化。发现铅笔芯易断，调光范围有限，需要选择更合适的材料以增强其实用性，如可以选镍铬丝。

（3）自制滑动变阻器

教师引导学生进行实践，将长镍铬丝缠绕在纸筒上，两端用小螺钉固定，将镍铬丝接入电路;两个金属夹一个固定在一端螺钉上，另一个沿镍铬丝滑动，从而改变电路中的电流和灯的亮度。但在调光过程中，灯光是闪烁的，亮度变化跳跃不连续，这是因为电阻丝之间有间隔，没有紧密缠绕。学生据此可提出改进建议——镍铬丝需要紧密缠绕，从而理解滑动变阻器的构造及其使用方式。

本节课是在学完电阻的概念后教师设计的实验，结合实际电路，引入改变电阻的需要。引导学生得出改变电阻的方法——改变接入电路中电阻丝的长度。依此原理，学生利用生活中常见物品制作“滑动变阻器”，进行电路连接实验，教师以学生的实际操作表现评价其概括理解、实验探究能力。

2.实践性评价任务设计——推轮椅。

（1）目标指向

了解机械效率，能测量某种简单机械的机械效率。

（2）实施步骤

在无障碍通道的斜面上选择一定长度的路径，利用小车、弹簧测力计、刻度尺测量斜面机械效率;逐渐增加小車的承重，测量机械效率，分析测量结果，得到斜面机械效率与物体重量无关;给出轮椅质量和乘轮椅者质量，估算出推轮椅者在无障碍通道上推轮椅所需要施加的力;为减少用力，思考合理的改进途径。

实践性评价任务是源自真实问题的真实评价，在完成任务的过程中，要以学生的实践为主，适时组织评估，让学生在实践中不断得到启发，进行改进归纳直至解决问题，在问题解决中实现概念进阶，达成概念与情境的联结、技能与思维的融合。

五、结语

基于项目的初中物理探究学习，应遵循指向物理学科核心素养的单元设计理念，体现问题解决的深度学习的特质。具体设计时，需要基于课程标准，厘清概念层级，设计项目任务，明确素养目标指向;具体实施中，需要基于真实情境，提出问题，基于实验探究构建物理模型，培养学生的科学思维;在评价上，需要聚焦物理学科的能力表现，开发针对课时目标的表现性评价任务和针对单元目标的实践性任务，实现循证改进。

【参考文献】

[1]许帮正.单元设计，让真实学习发生 [J].江苏教育，2020（59）：61-63.

[2]许帮正.指向物理核心素养的单元设计[J].江苏教育，2019（35）：7-11.

[3]郭玉英，姚建欣，等.基于学生核心素养的物理学科能力研究[M].北京：北京师范大学出版社，2018.