例谈初中物理“综合实践活动”之活动课型

孙红文

(江苏省南京市溧水区第一初级中学,江苏 南京 211200)

随着义务教育苏科版初中物理教材的实施及其与时俱进的改革创新,教材在一章或数章后增设了“综合实践活动”栏目,4册教材中一共安排9个活动.它们主要是以初中物理学科知识为知识背景,通过学科渗透方式,由学校有目的、有计划、有组织地以多样化的活动方式综合运用所学物理知识,开展以学生为活动主体的实践性、自主性、创造性、趣味性以及非学科性为主要特征的多样性的项目学习活动.此栏目的设置恰与当下的学科核心素养的培养、使培养的对象成为“全面发展的人”的教育要求是不谋而合的,它是继探究性学习、研究性学习的升级版.从课程角度来看,它兼有国家课程、地方课程和校本课程性质的一种课程形态,具有独特的功能和相对独立性.从物理学科角度来看,它具有明显学科特点和学科研究方法,是与生活、技术、社会相联系的跨学科综合,需要必修与选修相结合、课内与课外相结合.可见,综合实践活动不是一节普通的物理课,它的活动总流程可用图1来表示.在实施中,笔者听过的大多数观摩课中主要是以成果汇报课型为主.由于此类项目学习活动不可能在一节课内全部完成,故笔者就目前大多数教师比较纠结的课型问题进行了尝试与反思,现通过以下一些实践课例从项目活动研究的时间进程及其所需解决的主要问题的视角将课型细分如下.

图1 活动总流程图

课型1: 活动前期——发起准备课

学生是活动的主体.为使学生投入某实践活动中来,教师必须进行课堂动员,设置合理的、符合生活实际的研究场景,让学生积极自愿参与、主动探究,乐于表达、倾听、思考、与他人合作等.因此,课堂上需要做好以下准备: ① 如何选题?提出一个问题比解决一个问题更重要.教师要引导学生提出有效地项目学习课题,且能够将物理与自然、生活、社会、技术、环境联系起来.② 如何组织?教师要引导学生处理好伙伴间、师生间、家校间、及与社会部门或团体间的关系,且选定的项目负责人需要有一定协调与沟通能力.③ 如何计划?包括项目研究的时间计划与具体的实施计划.计划中还应包括项目实施的研究手段,诸如调查小报告、创新实验、小制作、小发明、小论文、文献资料收集与研究等.④ 评估可行性与风险有多大?如对选题的有效猜想是否合理、是否可行,对结果或结论的期望值的预设,尽量将风险降低到最小,包含中途课题变更、项目研究失败等.

例如,在教学“设计和制作一个机械模型”的准备课中,笔者设计了如下几个教学环节.

环节一:给学生提供符合实际情况的探究情景,通过网络或其他媒体查阅有关简单机械应用的资料,PPT播放教师指导学生制作的一些图片和视频,了解历史上和生活中有关机械的发明和应用情况.

环节二:在广泛了解生活中各种简单机械应用的基础上,选择一件典型的机械,观察实物和使用情况,了解主要功能、构造和原理.通过观察与讨论学生得到启发,提出若干个设计的项目课题,且通过讨论确定设计和制作若干个机械模型.

环节三:由学生自由组合,将全班分成若干小组,推选出项目负责人．由于涉及对历史、文化、生活、生产、科技等领域的调查、方案的设计与修改、制作与调试、成果的展示、介绍和答辩,还必须明确分工,责任到人,并鼓励每个人都发挥自己的特长,勇于争当骨干.

环节四:以小组为单位,提出设计、制作机械模型初步的方案:该模型由哪几种简单机械组成?功能是什么?是提升重物、控制某种机件动作还是牵引物体前进等?有什么特点?预估项目执行过程中可能出现的问题或困难,及提出什么样的应对策略?从哪些方面来评价最后的成果?……

课型2: 活动中期——阶段管理课

此课型主要以教师指导与管理为主.活动中,教师既要放手,又要对学生进行跟踪指导．特别是当项目研究小组出现自己不能解决的困难时、或是项目课题的研究方向出了问题时、或是项目课题研究遇到瓶颈时怎么办?此时教师应给予他们方法指导、技术支持等,可以让学生少走弯路.

例如,在“探究树荫下的光斑”活动的过程中,学生最初提出影响光斑形状、大小、亮暗的因素等项目学习课题.研究中他们还发现了一些新问题:① 由于光斑的大小在变,那么光斑是否也与平面镜所成的像那样左右相反呢?或是跟其他镜子成的像那样上下颠倒呢?此时,需要教师加以引导:若要深入研究,需要控制哪些条件、改变哪些因素、观察哪些现象、测量哪些数据等,如由于太阳光源近似圆形,所成的像看不出左右相反、上下颠倒,怎么办?② 在探究光斑的形状与孔的大小关系时,学生发现三角形小孔不一定都成太阳的圆形光斑,当光屏离小孔很近时,屏上呈现的就是三角形光斑,由此就提出了“光斑形状与光屏到小孔的距离有关”的新课题.

再如,在“比较材料的隔声性能”活动中,出现了两个需要指导的问题:一是如何选择合适的声源?因为人耳对于响度较小的声音的变化较为敏感;而声音比较响时,发生同样的变化人耳反应不太灵敏.这也是教材在本实验中采用听秒表的声音,而不选择听闹铃声的原因.但考虑到我们实验的环境噪声还是比较明显的,用秒表走动时微弱的“嚓嚓”声比较难以听清楚,尝试下来感觉用手机中单调的铃声作为声源是不错的选择、且音量也要适中.二是如何比较隔声性能的好坏?方法一是通过测量可听声的距离(声源到耳朵恰好听不到手机铃声时位置的距离)来比较隔声性能的好坏.这个距离越远,材料的隔声性能越差;方法二是声源固定,改变隔声材料,人站在离声源一定的距离,听者通过听到的声音强弱来比较材料的隔声性能.听到声音越强，说明材料的隔声性能越差.开始时,学生对第一种方法的优势还感受不深,等演示过后,学生自然体会到第一种方法较好,它能让所有学生实实在在地看到这个“最大可听距离”,立刻就能辨别出隔声性能的好坏.

此外,还可能会出现组内成员表现不积极、研究工作懈怠与推诿、甚至有不满情绪,教师都要细心观察,做好协调与监督,也可采取一些激励与奖励措施,比如以物理组、年级组、全校为单位进行评比,将优秀成果进行橱窗展览等.

课型3:活动中期——阶段汇报课

此课型是以学生中期研究汇报与实验展示为重点,汇报与展示的同时也可提出研究过程中遇到的困难,提出需要同伴或教师帮助与指导的地方.例如,在“用电冰箱研究物态变化现象”中,有四个项目学习子课题.学生以小组为单位在中期汇报中展示了自己的部分研究成果,并提出了一些疑问．

“研究电冰箱内的温度分布”子课题小组汇报:① 选取观察电冰箱的基本信息,查阅它的使用说明书,了解到电冰箱是利用汽化吸热来工作的,冰箱外壳发热是因为液化放热的原因(如图2).

图2

图4

② 了解到电冰箱的用电情况主要是压缩机和冷藏室里的照明灯泡工作(如图3).③ 认识了能效标识及其含义,如图4所示.④ 已解决的问题,测得冷藏内的温度分布,初步得出结论:越靠近门温度越高;越靠近冷凝管处温度越低.⑤ 遇到的问题有:实验室常用温度计并不准确,任取三支温度计,读数有高有低,怎样测量更准确?常用温度计是不可以离开被测物体读数,但实验中又不得不拿出来,怎么解决这个矛盾?常用温度计的量程一般是-2 ℃～102 ℃,无法直接测量冷冻室的温度,如何处理?

“研究不同液体的冷冻情况”子课题小组汇报: ① 选取四种液体,放入冰箱进行冷冻,正在进行中.② 未解决的问题,研究不同浓度食盐水的凝固点未进行.③ 遇到的困难有:测量过程耗时长,由于要经常开关冰箱造成测量时不太方便,凝固过程几乎没看到.

……

课型4:活动后期——成果汇报课

对于学习成果的展示,教师和学生可结合具体的项目学习内容选择合适的方式.如实验展示、观察日记、研究报告等;也可以展示作品或模型、小发明与小制作、设计图纸等;还可以将所收集的资料通过文字、或视频、演示PPT等具体的手段加以介绍.这种课型还可细分为:研究结果汇报课(主要是指文献调查、社会调查,分析现象与数据所取得的结论)、研究成果展示课(主要是指制作的模型、实物、实验等进行课堂展示)、成果总结与推广课(主要是指对活动研究的成果进行全面的总结,其中对优秀的研究成果可进一步的推广等)、活动评价与反思课(主要是指对活动研究的过程或结果进行评价与反思,及提出今后的打算).下面以“制作简单的电路模型”为例,谈一谈此课型的教学设计流程.

(1) 教学引入.

我们的活动——制作简单的电路模型,经过同学们精心的策划、严谨的论证、精美的制作,今天终于和大家见面了.下面请各小组负责人按事先约定的顺序进行汇报.

(2) 展示交流.

要求: ① 演示实物; ② 说出原理; ③ 交流遇到的困难及如何解决的; ④ 自我评价与反思.

图5

一小组:制作“学校前后门的呼叫电路”模型,如图5所示.

学生自评: ① 取材简单.电池、开关、灯泡是从学校实验室借的,音乐芯片是生日卡片上取下来的,导线是旧耳机线.我们倡导使用简单的、身边易得的器材、废旧器材,不提倡花很多的钱去购买器材; ② 制作原理:两灯并联且各有一个开关控制,音乐芯片安装在干路上．③ 操作方便.此设计即使操作者不懂电路原理,也能顺利操作.

图6

二小组:制作“上下楼梯的控制电路”模型,如图6所示.

学生自评: ① 布局美观,操作方便.器材的分布均匀,两个开关左右对称放置,导线的布置不凌乱,器材的位置安排合理,给人以美的享受.② 设计新颖.将两个开关与小灯泡串联,且置于面板的上(外)部,电源和接线都隐藏在面板之下(内部).

图7

三小组:制作“模拟交通信号灯电路”模型,如图7所示.

学生自评:此制作模型不落俗套,构思精巧,设计上有不同于常规之处.我们用红、黄、绿三色发光二极管模拟红黄绿三色信号灯,用一个单刀双掷开关和一个按钮开关配合使用来分别控制东西、南北方向的灯,所有的接线和电源等都很巧妙地放置在一个盒子里,发光二极管置于盒盖上,这样的设计也很独特、新颖.

(3) 同伴互动.

汇报小组接受其他小组的点评和问询,并对同伴的疑问进行回答.

(4) 教师总结.

汇报完毕,教师就每一个小组的成果说出自己的看法,一方面对小组的成果进行肯定和鼓励,以调动学生的积极性,另一方面,教师也要指出制作与项目学习中存在的不足及改进建议,以待进一步提高.

(5) 拓展延伸.

汇报小组根据同伴和老师的意见进一步完善作品.

课型5:活动后期——专家点评及同伴互动交流课

此课型比较开放,需要有一个主持人,一般由老师或者能力较强的同学担任,并聘请专家或老师进行现场点评,面对面地交流与互动,就某一主题进行辩论、竞赛、质疑、评价等.

如教学“做功改变物体的内能——机械能与内能相互转化”的实践活动中,有同学就课本中的实验(如图8)提出了自己的看法.

(1) 反复弯折时弯折处温度升高,是不是手心焐热后传递给了弯折处?是不是手指摩擦生热后传递给了弯折处?

(2) 铁丝两端较尖(如图9)容易伤手,怎么办?用较软的铜丝行不行?

(3) 弯折后产生的温度过高,会烫手.能否不需要用手摸?

(4) 反复弯折越快,温度升的越高.增大的内能多少跟做功快慢是否有关?

(5) 同样的环境与条件下,粗铁丝是否比细铁丝升温较快?

……

图8

以上这些问题都是学生提出的,不正是当下核心素养提倡的吗?在大家的建议下,问题1和3的解决策略如图11、12所示,运用到了“转化”的物理学研究方法,将铁丝一端固定在铁架台上,另一端在手柄处上下反复弯折,在弯折处包裹一团棉花,并留一个凹巢,将温度计插入后进行测量.问题2的解决办法是如图10所示,在铁丝的两端用钳子将其折弯即可,很巧妙地防止了被铁丝尖划伤的可能;而铜丝较软,弯折时温度升高后不易集中在某一处,效果不如铁丝.问题4、5成为提出的新研究课题,利用图12装置也能解决.此类课型易培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力,同时,还增强了学生的安全意识和自我保护意识.

图10

再如教学“设计简单的电路”活动中,有同学制作了一个电学暗箱(由一个鞋盒制成,外部正面组成如图13所示,内部组成及电路图如图14所示),一个开关控制两灯.

图13

汇报人演示闭合或断开开关并提问:两灯是如何连接的?同伴回答:两灯可串可并.如何进一步判断到底是串联还是并联?同学们讨论,说出多种方案,最简洁的方案是拧下一个灯泡来进行判断.果然,拧下后两灯都不亮,说明一定是串联的,该汇报人打开鞋盒展示内部结构及电路图,进一步揭示奥秘.

图15

但有位同学当场质疑,他当初在学习串联电路时,闭合开关后就发现一灯亮另一灯不亮的现象.他提问:如果在你的电路中,拧下一灯,发现另一灯仍亮,能不能说明这两灯一定是并联呢?如图15所示(当然,这个问题利用学生当初已有的知识储备是解决不了的,需要用到电功率的知识来解释).

可见,以上案例中的这些问题都是学生在实践中发现的,都具有一定的实际意义,体现了学生在深入研究与探索中,不迷信、不唯书、不唯上的求异思维与创新精神.这种生动有趣的探讨过程能激励学生好学、乐学．同时教师营造宽松、活泼的学习氛围,极大地激发了学生的好奇心和好胜心,使学生身心愉悦,促进其潜在的个性特长得到充分发挥与发展.

课型6:活动后期——人文教育课

物理学科教育和人文教育是当代素质教育两个重要的组成部分,二者的相互结合可以促进学生基本知识、基本技能的形成和学生个性的全面和谐的发展.而综合实践活动作为一种新课程形态,其核心是要改变学生的学习方式,强调一种主动探究性学习,是培养学生创新精神和实践能力的一种新尝试和实践, 因此在综合实践活动中实施人文教育显得尤为重要.

此课型可以以演讲的形式、书面总结与汇报的形式开展.内容可以谈参与活动的收获和感悟、谈过程中遇到的困难及如何克服的、谈实践过程中有哪些感人的故事和经历,今后有哪些打算等.如学生在展示“家庭用电情况的调查研究”中,各小组虽然研究的项目课题不同,寻找的资料来源也不同,关注侧重点也是不一样的,但是他们都用心制作了幻灯片,用一个个数字、一张张图片说话,同学们在观看的时候着实感到很震撼,平常看似微不足道的一个小数据、一个小行动,就会造成极大的资源浪费,反之一个小动作,也可以节约很多能源.讲解人真诚的表情和动作、PPT上动人的文字和图片不断地扣打着每一位纯洁的心灵,使同学们对整个人类事业产生了强烈的使命感与责任感.

综上所述,教育不论怎么转型,宏观的是理论思索,微观的是智慧实践.最有价值的转型,就是在现实教学环境下,让学生在高参与和高互动中充分发挥想象、表达思想、丰富情感和提升智慧,培养其积极思考、善于分析、敢于创新、独立而自信的科学素养,实现科学教育的培养目标.最后,值得提醒的是:六种课型不是完全独立的,可以交叉进行,但侧重点有所不同,包括活动项目课题的选择也不一定就是课本上的九个,可根据各校的自身条件、及学生的能力基础合理选择,意在培养学生能力、提升学生能力、促进学生发展,达到目的就行,比如部分农村偏远地区,没有冰箱,就不需要选择有关冰箱的项目课题;再比如基础弱、动手能力差的学生就让其选择较简单易操作的活动进行探究.此外,活动实施中还需防止学科本位的思想,不注重学科渗透与综合、防止重结果轻过程的假活动、防止让项目学习研究成为某一个或某几个人的“独角戏”,其他同学成为“看戏人”等.因此,唯有不断丰富课程内容,变革课程形态,拓宽课程评价方式,变更传统课型,创造无限课堂,真真切切地开展活动,提升全体学生的科学素养,才能让 “钱学森之问” 不再成为教育之痛、民族之痛!