彭夷
摘要:綜合实践活动的有效开展,能使学生经历科学探究的流程,体验科学方法在科学探究中的作用,使其对事物的认知从基于观察的感性认识逐步走向基于证据的理性分析。基于评估开展综合实践活动,有利于学生体悟科学方法在探究活动中的意义,形成初步的实验设计与操作能力,培养合作与交流的意识;能为学生提供学习的素材,能为教师提供可借鉴的实施策略,是一种积极有效的尝试。具体而言,可分为三个步骤:教学载体的评估与选择,活动体验及素材收集与评估,基于评估设计并开展综合实践活动。
关键词:评估综合实践活动“比较不同材料的隔声性能”
“比较不同材料的隔声性能”是苏科版初中物理教材中第一个综合实践活动,出现在八年级上册第一章《声现象》的章末。本册“引言”部分为学生呈现了物理学科开展科学研究的过程必然经历的一些环节,如观察、动手操作、数据记录及处理方式等,也让学生经历了一个简单而完整的探究流程——探究影响声音强弱的因素。而在整个《声现象》章节的学习过程中,学生除了学习相关的知识与技能以外,还体验了物理学科一般都要使用的科学研究方法,如转换法、类比法、科学推理法以及控制变量法等。经过近三周的学习,学生初步掌握了学习物理的章法,也对物理与生活、社会的关系有了一定的认识。此时开展课外与课内相结合的综合实践活动,能使学生在应用科学方法解决实际问题的过程中,加深对科学方法的理解,进一步认识科学知识对于解决生活实际问题的重要性。
如何开展第一次综合实践活动,使学生初步了解综合实践活动的基本流程与规范,并为今后的综合实践活动打下坚实基础,成为摆在一线物理教师面前的研究课题。笔者以为,基于评估开展综合实践活动,能为学生提供学习的素材,能为教师提供可借鉴的实施策略,是一种积极有效的尝试。具体而言,基于评估开展综合实践活动可以分为三个步骤:教学载体的评估与选择,活动体验及素材收集与评估,基于评估设计并开展综合实践活动。
一、教学载体的评估与选择
初中物理综合实践活动的教学载体主要有教材与实验手册,二者在活动的展开架构上略有差异。
教材将“比较不同材料的隔声性能”综合实践活动分为观察、预测、设计、实验和交流这几个步骤,希望通过此综合实践活动,提高学生的观察能力、科学推理能力、实验设计能力和实验操作能力,培养学生交流与合作的意识。而实验手册的表述更接近于完整的实验报告,包括实验目的、提出问题、设计实验、预测、进行实验与收集证据、交流与合作。
实验手册在“提出问题”环节的描述为:“人们把噪声称为‘隐形杀手,它有很大的危害。防治噪声有许多方法,其中‘隔声是重要的方法之一。在‘隔声的方法中,选择隔声材料是关键,那么如何选择隔声材料呢?”这样的描述比教材更加具体和直接,给学生以明确的项目任务,即“如何选择隔声材料”。实验手册将教材中的观察、预测以及设计整合至“设计实验”这个环节中——将机械闹钟放在包装盒中,听到的嚓嚓声变小了,启发学生设计实验方案的程序,包括声源如何选择、隔声性能的比较方法等。“进行实验与收集证据”环节,实验手册设计了简单的表格来记录测量数据。“交流与合作”环节,教材中的表述为:“在全班介绍测试方法、操作过程和测试结果,并尝试做出评价”;实验手册中的表述为:“与同学交流各自的实验结果,你认为哪种材料的隔声性能最好?隔声性能好的材料都有哪些特点?”
从表述及可操作性来看,教材对于学生所经历的第一次综合实践活动的描述过于简单,指导性略显不足;而实验手册则任务更加明确,可操作性更强。因此,教学“比较不同材料的隔声性能”时,教师可让学生在阅读教材相关内容后,仔细阅读实验手册中的探究流程,并将实验数据记录在实验手册上。
二、活动体验及素材收集与评估
正式教学前,布置学生利用节假日在家中开展相关前置学习活动,并通过视频、照片等形式将完成情况发到QQ群中(学生部分实验场景如图1—图4所示)。从完成情况可以看出,学生参与的积极性较高,选择的器材以及实验方案也各有不同;但是在实验过程中控制变量的意识仍然较为淡薄,思维的严密性仍有待加强。这就要求教师在课堂上通过评估唤醒学生的方法意识,帮助学生发展科学思维。
(一)素材的收集与整理
素材包括声源、实验方案、实验数据等。声源有闹钟、手机、八音盒等。实验方案有:(1)将发声的闹钟分别放在纸盒、泡沫盒、塑料袋中,慢慢远离声源,直到听不到声音,测量最大可听距离;(2)将发声的手机分别放在纸盒、木盒和铁盒中,人到盒子的距离相同,听声音的大小;(3)将发声的手机放在纸盒中,周围填充毛巾、气泡袋等,测量最大可听距离;(4)将发声的手机分别放入纸盒、玻璃器皿中,用微信小程序“分贝测试仪”测量声音的大小。学生记录的典型实验数据如表1、表2所示。
(二)素材的评估与问题设计
针对声源的选择可提出问题:选择器材的共同特点是什么?针对实验方案可提出问题:要比较不同材料的隔声性能,除了需要选择不同的材料之外,还需要控制哪些条件?上述方案有何缺陷?如何改进?针对实验数据可提出问题:测量最大可听距离对环境有什么要求?测量时存在哪些困难?这些数据能否支撑你的实验结论?为什么?
三、基于评估的课堂教学设计与实施
课上,将收集的素材通过投影的方式展示给全班学生,让学生以小组形式讨论上述基于素材评估设计的问题,得到以下回应:声源应能够自主发声;不同材料的厚度应相同;最大可听距离太大,室内难以测量,室外噪声影响较大;没有保证材料厚度相同,所测量的数据不能得到正确的结论。
接着,教师将蓝牙小音箱放入木制礼品盒中,周围分别塞满海绵、毛巾和报纸,播放同一首音乐,并给出以下三种比较不同材料隔声性能的方案,让学生选择在教室中可以操作的最优方案,并说明理由。
方案1:人到声源的距离相同,比较听到的声音的大小。
方案2:人逐渐远离声源,直至听不到声音,测量最大可听距离。
方案3:保证“分贝测试仪”到声源的距离相同,测量声音的大小。
学生探讨与分析:方案1的优点是方案简单易行,缺点是当声音变化较小时,人的感觉不够准确,如用海绵包裹和用毛巾包裹时,对于两次声音的大小就存在很大争议,因此,学生一致认为人的感觉不可靠;方案2的优点是将人的感性认识转化为可测量的最大可听距离,缺点是教室内噪声较大且空间较小,若距离长就难以测量;方案3测量更加精准,且克服了前两个方案的缺点。
学生提出疑惑:虽然播放的是同一段音乐,但响度是变化的,该如何比较?讨论出解决方案:利用“分贝测试仪”中的“响度平均值”这一数据作为实验数据。
具体实验步骤:(1)将蓝牙小音箱放置在木制礼品盒中,盖上盖子。手机与声源的距离约为22cm,播放音乐以及打開“分贝测试仪”小程序;(2)将手机用海绵包裹,填充满整个木盒,保证手机到声源的距离不变,播放同一段音乐,测量平均响度的大小;(3)将手机分别用毛巾和报纸包裹,填充满整个木盒,重复上述实验过程并记录数据。实验数据如表3所示。
交流与评估:上述材料中,隔声性能最好的是海绵,其特点是疏松多孔。
各小组交流所搜集到的隔声材料的种类及其应用。隔声材料有麻绒、石油纤维棉、海绵、橡胶板、硅酸铝棉、工业毛毡、改性海绵、工业橡塑板、沥青板、隔音毡等。具体应用有:在汽车引擎盖上安装隔音棉能有效降低车噪;房屋装修时,将隔音毡与石膏板搭配可用于墙体和吊顶隔音。
基于评估开展综合实践活动,其意义在于使学生经历完整的探究过程,初步体悟综合实践活动的一般流程:素材收集与分析,认识探究活动中方法的使用规范以及实验设计的合理性;通过师生互助式的交流评估,重新建构整个综合实践活动的探究过程,明确实验方法,优化实验方案;解决综合实践活动所提出的问题后,与生活实际相结合,理解活动的意义及价值。同时,能够使教师对教材及实验手册等有更为深刻的认识,使日常教学不拘泥于教材;通过分析比较不同的文本资源,提高文本研读的能力;通过对学生学习成果评估的深度实践,为开展为学而教的教学变革提供案例及路径。
*本文系江苏省第十三期教研课题“基于‘课堂四要素的学校教学变革”(编号:2019JK13L062)、无锡市教育科学“十三五”规划立项课题“单元设计视域下的项目开发与实践研究”(编号:D/D/2018/019)的阶段性研究成果。