任务情境教学：中学物理核心素养培育的有效途径

钟武宁

（广东省中山市杨仙逸中学，广东中山 528400）

任务情境教学：中学物理核心素养培育的有效途径

钟武宁

（广东省中山市杨仙逸中学，广东中山 528400）

培育核心素养是当今世界各国基础教育理论研究和实践变革的重大趋势，在课程改革背景下，物理教师应转变教学观念，以提升学生核心素养为目标，关注学生的前认知，本着“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念，通过创设任务情境，充分发挥学生在学习中的主体地位和能动作用，优化物理教学，落实物理学科核心素养培育的目标.

任务情境；核心素养；物理教学

培育核心素养是现今世界各国基础教育理论研究和实践变革的重大趋势，无论是合作与发展组织的“为了成功人生和健全社会的核心素养”框架、欧盟的“为了终身学习的核心素养”框架，还是美国的“21世纪技能”，均是对核心素养培育的落实与实践.［1］对我国而言，构建发展中国学生的核心素养体系是必然趋势，而各学科建设也应当聚焦于学生的核心素养培养.

物理核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过物理学习内化的带有物理学科特点的品质，是学生物理核心素养的关键成分，主要由物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等要素构成.［2］作为物理教师，如何培养学生的物理核心素养，在教学实践中如何实施，是其应当思考的问题.

1 以学生的前认知为基础和载体内化物理观念

1.1 学生的前认知是培养物理核心素养的基础和载体

学生在学习物理知识之前都有一个初始状态，在这个初始状态中，学生对物理知识存在一定的原有认识和赖以形成的思维方式，［3］它们对物理观念的内化有着重要影响.因此，教师应当充分了解学生的原有知识、科学思想、对生活的理解与体验，制定符合学生认知特点的教学设计，以达到一个末状态，即教学目标.其中，教学设计也不仅仅是传统的教学流程设计，也是学习环境的设计.针对不同形式的前认知，采取认知冲突教学策略，或类比和利用直觉教学策略来发展学生的认知，即以学生的前认知为基础、前提和载体，来帮助学生在脑海中提炼、升华物理概念和规律等知识，并发展学生运用物理知识和方法揭示自然现象、解决实际问题的能力，以达到内化物理观念，培养物理核心素养的目的.

1.2 创设纠错情境，形成认知冲突

在学习过程中，学生往往因为错误的前概念而产生错误的判断，得出错误的结论.前概念具有顽固性，若教师急于指出错误，揭示正确答案，学生表面上知道了正确的结论，实际上并未化解错误的前概念.不要把学生当“活的图书馆”，若能将错就错，创设纠错的情境，以学生为主体，通过推理由学生自发的认识到结论的荒谬性，产生强烈的认知冲突，步步引导学生向正确的结论靠拢.

2 基于任务情境的物理概念教学

在教学中，学生学习了物理知识，却不能应用于生活实际，就没有将培育学生核心素养落到实处.物理核心素养的形成与发展，必然要注重教学与生活实际的联系.因此，基于物理核心素养的教学，要求教师注重给学生创设富有挑战性的任务情境，面对未知的问题，学生化身科学家或其他角色参与到问题解决中来，通过探究，习得物理知识，并将物理思维方法内化于心.

例如，在速度概念学习中，教师就可以创设几个同学聚会的情境，处于不同位置的几个同学，要到达同一目的地时该如何选择交通工具，才能保证在规定的时间内到达呢？学生置身于隐含速度、速率等生活化的问题情境中，习得相关知识，以后在实际生活中遇到类似情景时，也能用物理知识来科学、高效地解决问题.这种设计符合核心素养中“社会参与－实践创新”方面的“问题解决”这一要点，使学生能依据特定情境和具体条件，选择制订合理的解决方案，具有在复杂环境中行动的能力.

又如，在“匀变速直线运动与行车安全”一课的教学中，这是很好的安全教育的素材，在现实中人们由于对交通安全意识的淡泊，对事故产生的客观原因认识不足，心存侥幸，会酿成财产损失，甚至付出了生命，究其原因，就是对交通安全中相关物理原理的缺失，主观上自以为是，所以物理教育的本质就是培养学生成为1名合格公民所必备的品格和能力的教育.

在本课的教学中，通过多媒体视频或图片的展示设置物理情境，再现追尾事件导致的安全问题，让学生思考导致交通事故的原因有哪些？为什么要保持安全车距？安全车距应该是多少呢？为什么说“10次肇事9次快”？为什么国家法律要严惩酒驾？接着引导学生大胆猜想和交流，积极发言表达自己的观点.比如在刹车过程中，车的运动可以简化成什么运动？什么是刹车时间？刹车距离包括哪几部分？有的学生认为，在刹车过程中车一直在做减速直线运动，刹车时间就是车减速的时间；而有的学生又认为不全对，说刹车时间应该是司机反应时间和车减速时间的总和，汽车先做匀速直线运动，然后做匀减速直线运动，从而得出刹车距离.

接着教师设置两个有关安全距离和安全速度的问题，让学生运用有关物理知识尝试解答.

问题1：当已知汽车的初速度和加速度，求出汽车的停车距离，从而判断车是否有安全问题.汽车在高速公路上行驶的速度为108km／h，若驾驶员发现前方80m处发生了交通事故，他的反应时间0.5s，马上紧急刹车，踩刹车后汽车以恒定的加速度经过4s才停下来，问汽车是否会有安全问题？如果司机因酒驾等原因导致反应时间变为1.5s，汽车是否存在安全问题？

问题2：当已知汽车的加速度和位移，求汽车不产生安全问题时可允许的最大初速度.驾驶员行驶中发现道路前方80m处发生了交通事故，他的反应时间为0.5s，踩刹车后以7.5m／s2恒定的加速度做匀减速直线运动，若汽车不会出现安全问题，驾驶员发现事故情况时的行车速度最大为多少？

通过上述问题的分析和解决，知道影响行车安全的各种因素，在理论上解决并领会行车安全要注意的问题.这就把核心素养教育有机地融入到物理教学中，既拓展了学生的物理思维，又增强学生对学习物理的兴趣，培育了学生的安全意识.

通过本节课内容的教学，学生深刻领会到作为1名合格的驾驶员，安全行车要做到保持一定的行车速度和一定的车距，领会到道路交通中安全标志的含义，达到了物理教学对学生核心素养教育的目的.

3 基于情境教学的科学探究能力的培养

杜威曾说过：知识学习是探究活动的副产品.然而，在高考压力等因素的影响下，不少教师为了让学生掌握教学内容，往往采用灌输式的“程序学习”教学谱系，［4］但物理知识不仅涉及层面广，概念抽象，规律复杂，而且问题变化多端，仅仅通过教师讲授，学生往往无法理解.新课程理念下的物理教学注重科学探究，也就是“探究学习”谱系，该谱系更注重“问题解决能力”的培养.有教育研究工作者发现：在过于强调知识积累的物理教学中，科学探究更多时候仅仅被作为发现知识的“工具”和“手段”，获得事实性结论成了科学探究的目的所在，使得科学探究的价值被弱化.［5］

教师应把握科学探究的本质，充分发挥科学探究的功能，实现物理课程的教育价值，这是培养学生物理核心素养的关键.

例如，在“验证力的平行四边行定则”一节的教学中，教材采用的是验证性实验，笔者利用简易器材，将验证性实验改为探究性实验，采用便利的实验器材：方形木板、橡皮筋、细线、弹簧秤、毫米刻度尺、图钉等，根据科学探究的各个环节，采取如下的教学实施过程.

3.1 探究前进行必要的认知准备

探究该实验前进行必要的知识和技能准备是效有开展探究活动的前提，也是探究活动能否成功的关键环节.在实验之前要具备两个技能：一是能用力的图示法作图，二是掌握平行四边形的数学知识.3.2 设置任务情景，引起探究欲望，明确探究目标

（1）两个共点力共同作用的效果能否用一个力来等效替代？

（2）如果可以等效替代，那么那两个共点力与这个等效力有什么关系？

3.3 引导学生提出假设

教师在提出问题这一环节就必须起到一个导向作用，将问题用最简单的语言表述出来，使学生沿着问题的方向进行猜测.让学生将自己所能想到的可能情况都写下来，并在课堂上将自己的想法说出来，学生都希望自己的猜测是正确的，并能得到同学的认同，使学生乐于对物理现象背后的规律进行猜测.

3.4 设计实验方案

设计实验方案时需要考虑的几个问题：（1）实验需要哪些器材？（2）实验中力的等效如何具体体现？（3）两个力的大小和方向如何确定？（4）等效力的大小和方向如何确定和表示？（5）怎样表达等效力的大小、方向与两个共点力的大小与方向的关系？

3.5 自主进行探究活动

在探究活动的过程中，关键的一点是要提醒学生如何用力的图示法表示出两个共点力和一个等效力.在实验过程中，学生除了观察现象与记录数据外，还要求学生将所想、所疑、所感都记录下来，教师可把记录的情况作为对学生学习评价的一项.

3.6 实验的论证与交流

学生完成实验观察和记录数据后，必须学会分析处理数据，寻找规律，进行论证.将结论在班上进行交流，让学生用自己的语言表达自己的见解，其他同学认真倾听，并能指出其存在的问题和改进的建议等.

3.7 教师引导学生得出结论

在误差允许的范围内，这一个等效力是以这两个共点力为邻边的平行四边行的对角线.

学生经历“寻找等效力”的实验探究过程，对分力和合力的概念有深刻的感性认识，揭示了合力与分力之间的关系，更好地领会和理解力的平行四边形定则.

教师在探究活动中应尊重学生的猜想、假设，鼓励学生针对所作出的猜想或假设，收集相关证据.其次，在探究过程中，教师应给予学生足够的思考时间来反思探究过程中可能存在的问题，发挥学生的主观能动性，解决探究过程中遇到的问题，真正培养学生的探究能力.

总之，在新课程背景下，物理教师应转变教学观念，以提升学生核心素养为目标，关注学生的前认知，注重取材于生活创设情境，充分发挥“科学探究”的价值，达到优化物理教学，让物理教学有效地促进学生的核心素养的提升，使学生养成终身发展所需的必备品格与关键能力.

1 林钦，陈峰，宋静.关于核心素养导向的中学物理教学的思考［J］.课程·教材·教法，2015（12）：90－95.

2 钟启泉.基于核心素养的课程发展：挑战与课题［J］.全球教育展望，2016（1）：3－25.

3 郭玉英.中学物理教学设计［M］.北京：高等教育出版社，2016.

4 张华.论核心素养的内涵［J］.全球教育展望，2016（4）：19－20.

5 彭前程.积极探索基于核心素养理念下的物理教学［J］.中学物理，2016（3）：1－2.

6 曹义才.基于核心素养导向的中学物理实验教学表现性评价［J］.物理教师，2016（7）：9－10.

2017－03－18）

本文为广东省教育科研“十二五”规划课题“打造高中物理教育‘中山流派’的实践研究”的阶段成果（课题批准号：2015YQJK140）.