基于“任务驱动”培养学生科学探究能力的教学设计

2019-09-06 07:41王璐颜国英徐晓梅
中学教学参考·理科版 2019年7期
关键词:任务科学探究任务驱动

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)

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