“任务中心”：基于核心素养的初中科学教学设计

葛元钟

摘    要：问题解决能力是适应个人终身发展的关键能力。课堂中多设计一些学生通过所学知识可以完成的任务，能够提高学生的探究热情和探索兴趣。“任务中心”课堂有利于学生掌握核心知识，发展科学思维，解决实际问题，能较好地促进学生形成适应发展需要的必备品格和关键能力。

关键词：任务中心;核心素养;问题解决能力

2014年教育部印发《关于全面深化课程改革   落实立德树人根本任务的意见》，提出“将组织研究提出各学段学生发展核心素养体系，明确学生应具備的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力”[1]。科学学科的核心素养是学生在接受科学教育过程中逐步形成的，是科学学科育人价值的集中体现。

问题解决能力是适应个人终身发展的关键能力。如果我们的课堂能设计一些学生通过所学知识可以完成的任务，会明显提高学生的探究热情和探索兴趣，有效防止假探究。

梅瑞尔教授于2002年正式提出了首要教学原理，并多年致力于课堂有效教学的研究[2]。为了提高课堂教学有效性，我们汲取首要教学理论，尝试建立以任务为中心的课堂教学设计：教师带领学生使用核心知识点，利用一定的科学思维，解决日常情境中的实际问题，促使学生对科学观念的深度理解和灵活应用。进行基于任务的教学设计一般在学生初步掌握科学知识后效果更好。

一、“任务中心”课堂的特征和设计原则

（一） “任务中心”课堂的特征

“初中科学课程标准”指出：“教师要注意从学生熟悉的和感兴趣的事物出发，联系生活实际，充分利用各种器具和材料开展活动;重视学生科学思维的培养，关注他们的思维过程和行为方式，引导他们‘动手和‘动脑相结合，主动思考问题，自己设计研究方案，思考事实证据和科学结论之间的关系”[3]。本文所指的任务应有以下几个特征。

任务的情境应来源于生活，任务中所需要解决的问题是基于生活提出的。学生通过完成任务加深科学知识在生活实际中的应用体验。

任务包含核心知识。核心知识是知识的主干，是课标上要求达到理解和应用级别的，对今后的学习会产生深远影响，是形成关键能力过程中必须掌握的。课堂中完成任务的前提是对核心知识深刻理解，这是顺利完成任务的保障。

任务蕴含着科学思维和科学方法。科学思维是物理核心素养的重要方面，包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素[4]。在任务中心教学设计中除了关注培养学生的科学思维，也要注重培养观察、分类、推测、测量、模型、比较、类比等科学方法。

（二）“任务中心”课堂的设计原则

课堂中所设计的任务要有吸引力。一个来自学生生活场景、平时没有深入研究的任务容易引起学生注意，引发思维冲突，从而激发完成任务的强烈动机。

课堂中所设计的任务要有一定难度，具有挑战性。学生在掌握核心知识、理解科学方法后需要融会贯通才能去解决问题，完成任务。任务之间要有关联，难度逐渐增加，思维逐渐深入，具有递进的挑战性任务能加快学生大脑中知识和方法的融合。

二、“任务中心”课堂的应用

（一）确立基于核心素养的教学目标

“初中科学课程标准”要求学生掌握阿基米德原理和浮沉条件，并提出活动建议：探究物体受到的浮力大小与哪些因素有关，制作“升空气球”。由于“浮沉子”可以用来演示液体浮力、可以说明气体具有可压缩性，同时也显示液体对压强的传递，因此，我们尝试增加“沉浮子的制作”进行浮力的复习，达到比较好的效果。

在设计任务前要基于核心素养明确教学目标，如表1所示。

（二）根据目标设计可操作的任务组

根据教学目标，精心设计一些学生能进行实际操作、教师能及时评价指导、有梯度的任务。在“浮沉子的制作”教学中，可以设计以下三个任务。

任务一   用小蓝瓶、矿泉水瓶制作一个简易浮沉子

（1）观察教师的简易浮沉子演示，如图1A所示。实验以魔术的方式呈现，旨在吸引学生的注意，并引导学生观察浮沉子上下移动和手的挤压之间的关系。

（2）对浮沉子中的小蓝瓶进行受力分析。将小蓝瓶和瓶内空气看成一个整体，作为研究对象进行受力分析，设计表格进行记录和研究。

如图1B所示，在矿泉水瓶没有受到挤压时，小蓝瓶受到的重力和浮力是一对平衡力。

如图1C所示，当矿泉水瓶受到手的挤压后，矿泉水瓶内的空气压强增加，液体对压强的传递导致小蓝瓶内的气压增加，排开液体的体积减小，浮力减小，小蓝瓶通过下沉来增加排开液体的体积从而使浮力增加形成新的二力平衡，这个过程要持续到小蓝瓶全部浸没。

如图1D所示，浸没后进一步挤压矿泉水瓶，排开液体的体积减小，受到水的浮力减小，小蓝瓶的下沉不能增加排开液体的体积，浮力不变，与重力不能达到新的平衡，小蓝瓶沉到矿泉水瓶的底部，获得一个向上的支持力，再次达到平衡状态。

浮沉子原理较为复杂，关联到多个动态过程，教师仅仅用讲授法进行现象和原理的讲解，难有好的教学效果。如果用表格法学生更容易整体把握实验过程：每个阶段一行，第一列是操作，第二、三列是操作后观察到的现象，第四列是对现象的解释，如表2所示。

表2   以小蓝瓶和瓶内空气为研究对象进行分析

[瓶内气体压强变化 瓶内气体体积 研究对象的位置 研究对象所受力及运动情况 开始挤压，压强变大 变小 停留在液面上 浮力和重力二力平衡，向下运动 增加力度，压强再变大 再变小 停留在液体内某处 重力不变，浮力再减小，向下运动 再增加力度，压强再变大 变更小 沉到矿泉水瓶底 浮力再减小，受到支持力，蓝瓶重新获得平衡 ]

（3）学生动手制作简易浮沉子。学生在浮沉子的制作和分析过程中有这样几个问题：手挤压水瓶后，蓝瓶内的气体体积变化不明显，导致学生不能准确描述现象;对小蓝瓶停留在液体内某一位置有难度。针对问题，引出第二个任务：浮沉子实验的改进。

任务二   浮沉子实验的改进

为了激发学生思维，安排了以下几个步骤引导学生对浮沉子实验进行改进。

（1）思考任务一中所制作的浮沉子有哪些不足。

（2）思考如何改进从而克服不足。

（3）思考并归纳浮沉子的制作及操作要点。

任務二的重点是评价和改进，针对任务一中的不完美，提出自己的改进意见。

如小蓝瓶内液体变化难以清晰观察，学生通过讨论建议将小蓝瓶改成胶头滴管。胶头滴管管子细，液体变化明显;胶头内部的空气比较多，容易压缩，胶头滴管停留在液体内任一位置的操作也比较方便。实践检验改成胶头滴管后，不仅成功率提高，所用的时间也大大缩短。

针对实验室提供的矿泉水瓶表面有凹凸的线条影响观察，学生通过讨论建议更换矿泉水瓶。经实践检验，更换矿泉水瓶后实验可视性大大提高。

在浮沉子的制作及操作要点这个环节中，学生提出胶头滴管要先吸入一点液体，让胶头只是露出一点点在水面上成功率会更高。任务培养了学生的评价高阶思维能力，由于任务更接近生产实际情境，因此这个环节显得更有价值和意义。

任务三   根据器材设计浮沉子

根据课堂内提供的大试管、吸管、细铁丝、回形针、双面胶等器材，要求学生根据所供器材设计并制作一个浮沉子。通过这个任务来培养学生的设计能力和创新能力。让人欣喜的是，在这个环节中，许多学生都能够将桌子上的器材进行组合，设计并制作出一个个能够成功展示的浮沉子。

在课堂上根据目标设计的三个任务虽然都是制作浮沉子，但任务之间不是简单地重复和熟练，而是经历了模仿、改进、设计三个有梯度的过程，三个任务之间的关系是层层递进的，每个任务指向不同的核心素养。如表3所示，从思维维度分析，任务一着重在建立模型及现象的分析和推理，任务二着重在综合分析、评价能力的培养，任务三则是创新能力培训和开放性思维训练。

（三）给任务组创设生活情境

任务情境必须来源于生活，好的情境可以加深学生对科学知识在生活实际中的应用体验。“蛟龙号”是一艘由中国自行设计、自主集成研制的载人潜水器。2010年“蛟龙号”载人潜水器在中国南海中最大下潜深度达到了7020米。“蛟龙号”载人潜水器可以成为“浮沉子的制作”的导入情境，学了“浮沉子的制作”可以更好地理解和解释“蛟龙号”载人潜水器的工作原理，让学生觉得这节课的探究学习和动手实验是有意义的，学到的知识、提高的能力可以创造更美好的未来。

科学学科的核心素养不是一朝一夕能养成的，它是在接受科学教育过程中逐步形成的;对学生核心素养的评价应该着眼学生的个人终身发展和社会发展需要，进行多角度考量。基于核心素养进行的科学课堂教学设计，一定能在学生身上培养出适应未来社会的必备品格和关键能力。

参考文献：

[1]教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见.[EB/OL]. （2014-04-08）[2020-08-01].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/jcj_kcjcgh/201404/t20140408_167226.html.

[2]MERRILL M D.首要教学原理[M].盛群力，钟丽佳，等译.福州：福建教育出版社，2016：2-20.

[3]中华人民共和国教育部.义务教育初中科学课程标准（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012：54.

[4]张焱，周莹.论物理核心素养视野下科学思维的培养实践[J].物理通报，2020（5）：14.