单元视域下的任务型教学设计——以“欧姆定律复习”为例

贲可敬

（江阴市夏港中学，江苏 无锡 214442）

单元不是把教学内容碎片化地当作“知识点”来处置，而是有机地、模块式地组织与构成的.单元设计不是单纯知识点传输与技能训练的安排，而是学科素养与课时教学之间的关键纽带，做好单元设计有利于学生在物理学习中整体架构知识与能力体系.［1］笔者精心设计问题指引学生科学思维，精心设计实验关注学生科学探究，在任务驱动、问题解决中达成复习目标，提升学生学科素养.本文以“欧姆定律复习课”为例，浅谈实践的体会.

1 依据标准确立目标

1.1 课程标准与学习目标

本单元隶属于课程标准的科学内容一级主题——能量，二级主题——电磁能的学习范畴，课程标准的内容要求为复习课教学指明了方向，也为学习目标的叙写提供了依据.本单元的课程标准要求是：知道电压、电流和电阻；通过实验，探究电流与电压、电阻的关系；理解欧姆定律.课程标准是对课程学习内容的基本要求，具体到教学实践时达成目标的方式与路径可以多样化.本节课以贯穿整个单元的实践活动为任务载体，根据学情确定了如下学习目标：经历改变灯泡亮度的系列实验，知道电流、电压、电阻；通过实验探究电流与电压、电阻的关系，并经图像分析知道欧姆定律；通过设计模拟调光灯理解欧姆定律.

1.2 设计理念与教学流程

本节课以“设计一个模拟调光灯”为任务载体，依次经历“串联一个电阻，使灯泡亮度改变”、“串联一个滑动变阻器，使灯泡亮度连续改变”、“串联一个电阻和一个滑动变阻器，使灯泡在安全的前提下亮度连续改变”系列化、递进式的探究过程，重温电阻、滑动变阻器、欧姆定律等物理模型.并通过再探欧姆定律，测量定值电阻的阻值，以理解欧姆定律的实践价值，体现出依托科学探究，培养科学思维，形成物理观念的课程核心素养落地路径.教学流程设计如图1所示.

图1 教学流程设计图

2 任务驱动牵引教学

2.1 情境设置与载体设计

情境注重把真实世界的画面场景与课堂学习链接起来，鲜明地呈现在学生面前，引起学生认识世界的兴趣.［2］把物理课堂与生活实际紧密结合起来，将给物理课堂带来无限生机，学生的学习动力也会明显提高.在第13章的物理学习过程中，教材曾经安排了“怎样使一个小灯泡亮起来”的活动，在此基础上本节课创设了“如何改变这盏灯的亮度？”的问题情境.这既是以往物理学习的延续，也是现实生活中灯泡亮度调节的实际应用.以任务驱动的方式将本单元探究的问题逐步引向深入，随着问题的展开，要完成“设计模拟调光灯”的任务，则必须对碰到的一系列问题加以解决.如：电阻对电流的阻碍作用如何体现？变阻器的使用注意事项有哪些？电流与电压、电阻的关系是什么？如何采用不同的方法测量阻值很小和阻值很大的电阻？最终回归课题，在设计一个模拟调光灯的任务中，实现本节课提出的教学目标.

2.2 科学探究与模型建构

实践性是物理学科的特质，实验是学生最基本的物理实践活动.“探究电流与电压、电阻的关系”是学生必做实验之一，“伏安法测电阻”是电学中的一种基本测量，属于欧姆定律变形公式的具体应用.相对于新课，复习课的实验更加关注如何从安全、操作等角度去选择实验器材，如何用一般方法排除并检验故障，如何应用形式逻辑促进物理学习.如此设计的目的是希望学生能在真实的实验环境中发现问题，并利用已有的知识动手、动脑解决问题.课本实验只是基础，在此基础上通过设计“等效替代法测电阻”的活动，来进一步灵活运用测量原理，加深对欧姆定律的理解与应用.实验模型的建构最终还是要服务于生活和生产，通过对模拟调光灯电路的设计分析，让学生了解其他设计方案.最后，回归于生活，了解现实生活中各种调光灯是如何满足个性化、多样化需求的.

开放性实验有助于学生科学思维的培养，多样化的设计还能充分激发学习动力和课堂活力.本课在“改变一个小灯泡亮度”活动中，设计由学生自主选择器材，自行设计方案，自由表达观点.先连接一个简单电路，让一个小灯泡亮起来，再利用实验桌上提供的器材，尝试改变这盏灯的亮度并交流各自的做法.例如，学生在原电路中串联一个定值电阻或者一根金属丝，可以改变小灯泡的亮度，同时建立电阻的模型；学生也可以在原电路中串联一支铅笔芯或者一只滑动变阻器，移动触头或者滑片还可以连续改变小灯泡的亮度，同时建立变阻器的模型；如果能在此基础上考虑灯泡的安全性，再串联一个保护电阻，则设计更加完善，同时建立欧姆定律的模型，设计思路如图2所示，实验过程如图3所示.

图2 设计思路示意图

图3 实验过程示意图

3 真实评价反馈学力

在传统的教学评价体系中，评价的主要目的是考查学生知识目标的达成度，主要方式是通过“纸笔测验”对学生进行学业水平评价，实质是基于“认知理论”的终端测量，是“对知识的评价”.物理课堂应着力于以单元为单位，全方位地布局多维度的学习评价，旨在提升学生的证据意识和问题解决能力.为了真切地评价学生的学习并真实地反馈学生的学力，必须让作为主要评价者的教师要确立基于“学科素养”的单元设计思想，［3］不能单纯地根据学科测验的得分来表征学生的素养发展水平，而应采用多样化的评价方式促进学生学科素养的提升.

3.1 形成性评价提升证据意识

形成性评价是教育实践中重要的评价方式，需要教师把握学生多样的学习姿态，因材施教；学生也参与评价的过程，在课堂里建构反思性学习文化和评价文化.例如：测量阻值较小电阻（1Ω左右）时，学生会凭借经验选择电流表0－0.6A的量程，因待测电阻阻值较小，电源电压为3V，滑动变阻器并不能完全保证电流表的安全.学生测量后会发现几次实验电阻值的差异很大，明显不是误差造成的.一个定值电阻的阻值竟然有如此大的差异，这激发了学生反思精神的形成.同时教师可以提示，此类测量实验过程中，应尽量选用较小的电流进行测量，而且通电时间要尽可能短一些.学生根据教师的提示，经讨论分析后得出：此举目的是减小电热对阻值的影响，证据是长时间测量时，触碰到电阻感觉发烫，说明电流通过导体产生了很多的热量，温度明显升高，电阻受到温度的影响很大.再如：学生在“再探欧姆定律”的实验中，发现电流表、电压表的指针偏转异常，如图4所示.此时形成性评价巧妙地解决了“电路故障分析问题”，而不是学生完成纸笔测验中的“故障分析题”.学生在问题情境中经分析初步推断定值电阻发生断路，进一步排查发现是连接定值电阻的金属丝断了，如图5所示.

图4

图5

3.2 表现性评价促进问题解决

让学生能够以直观的方式评价自身的变化，把人的内在认知过程以可视化的形式显性出来就是表现性评价的显著特征.表现性评价作为质性评价的一种方式，本质上是一种过程性评价，［4］是着眼于学习过程的评价，特别有助于把纸笔测验不能测量的能力、素养、态度、价值观“表征”出来.本课在欧姆定律知识背景下，促进学生进行创造性思考，在问题解决情境中基于知识与经验，做出自主判断，并根据自己的思考与判断进行问题解决.如：在熟练掌握测量电阻的基本方法和注意事项后，再取出生活中某个用电器的电阻（几百欧左右）进行测量，请一组学生借用黑板上的示教板电路进行测量.学生接入待测电阻，闭合开关，发现电压表示数较大，电流表几乎没有示数，将滑片P向阻值小的方向调节，发现电压表示数略有变大，但电流表的示数几乎没有变化，指针偏转角度很小，不到1小格，无法准确读出电流值，如图6所示.学生面色凝重，实验无法进行.此时让学生代表尝试着解释实验现象：说明待测电阻阻值很大，电路中的电流很小，无法准确读数.电流表在此测量实验中无法发挥其作用，能否在不使用电流表的情况借助电阻箱进行测量.平时的习题训练中总是人为假设“若电流表坏了，如何测量？”，在实验过程中，在真实情境下，学生更能真切感受到电表在实验中的重要性，也更能激发学生解决问题的情感.经短暂讨论，学生提出用如图7所示的等效替代法测量该电阻阻值，以解决“无法使用电流表”的真实问题.

图6

图7

根据这种方案，学生进行测量.但这种测量也有弊端，只能进行一次测量.教师进行了改进，设计了新的方案如图8所示.闭合开关后，改变电阻箱接入的阻值进行多次测量.记录下电阻箱的阻值R及对应的电压表示数U，并根据记录的数据绘制出图像，如图9所示，学生根据电路图，结合图像，计算这个电阻R2的大小.在等效替代法的基础上，稍加改进，解决了 “不能多次测量”的现实问题.在计算过程中数学方法的有效使用，也为物理问题的解决提供了支持.

图8

图9

4 结束语

设计一个模拟调光灯是在学生学习了电阻、变阻器及欧姆定律的基础上，对学生提出的一次综合知识的应用要求.本节课在单元设计视域下，以改变小灯泡的亮度为明线，以电阻、变阻器、欧姆定律等物理模型的建构为暗线，设计的过程，即认识、理解、应用欧姆定律的过程.这既是对本单元初始任务设计的回应，也是本节课最终建立的物理模型，同时为今后制作模拟调光灯打好了“设计”基础.