核心素养导向的任务型教学研究

高奕

摘   要：新课标要求中学教师从培养学生物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面开展教学。《基础教育课程改革纲要》指出，倡导学生主动参与、乐于探究，要培养学生收集信息和处理信息、分析问题和解决问题的能力。学生学习方式的改变要依靠教师教学方法的改变。以“焦耳定律”为教学内容，在深圳市深圳大学附属中学以及深圳市宝安中学开展了一周的教学实践和教研，参与深圳市2021年“同课异构”教研活动以及广东省“千百万名理科教师”教研活动，与广东省名师一起探讨在新课标下如何开展初中物理教学，分析怎样有效地进行任务型教学，提升学生的物理学科核心素养。

关键词：核心素养;任务型教学;教学设计;情境

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2022）6-0005-4

新课标将物理学科核心素养提炼为物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面。在初中物理教学中，提升学生的物理学科核心素养，不仅是让学生在学习过程中获得知识，更需要培养学生的能力，包括提取信息、处理数据和信息、沟通协调、解决问题的能力[1]。任务型教学正是基于任务主题，设置情境，提供丰富多样的学习素材，让学生在问题驱动下，独立思考后通过小组合作学习完成任务。

1    基于物理学科核心素养的教学分析

1.1    基于学科核心素养的教材分析

“焦耳定律”是人民教育出版社九年级物理第十八章第四节的内容，是本章的重点，是能量守恒定律在电能与内能之间转化的具体体现，安排在电功、电功率之后。本节由“电流的热效应”“焦耳定律”“电热的利用与防止”三部分组成，通过实验探究电热与电阻、电流、通电时间的定性关系、理解及应用焦耳定律是本节教学的重难点[2]。

从物理学科核心素养看，本节教学内容包括以下四个方面：

①物理观念：通过任务中问题解决的过程形成能量观，知道电流的热效应本质是电能转化为内能，了解生活中电器中的能量转化的情况。

②科学思维：根据大量素材进行分析推理，表达并科学地论证自己的观点，评价实验方案并进行实验创新。

③科学探究始终贯穿整节课：课前通过演示实验建立电热的概念，收集信息，合理推理猜想出影响电热的因素，课中历经实验设计和实验探究，定性分析影响电热的因素;课后游戏活动小实验。

④科学态度与责任：结合视频和文本素材，了解焦耳完成实验的探究精神，了解生产生活和科技发展实例中电热的应用和防止。

1.2    核心素养导向的任务型教学模型

任务型教学的关键就是为学生提供支持性的学习环境，创设情境，准备素材。任务型教学需要在物理学科核心素养的引领下确定教学目标，设计相关的任务与问题串，从生活和社会中收集丰富的素材，完成学习任务单的设计，最终在课堂实施环节落实核心素养的培养目标，图1为其设计过程。

在实际的教学中，笔者把本节教学设计为2课时（共4个任务）：①初识电热;②探究电热;③焦耳定律;④相关应用（电热的利用与防止）。第一课时重点完成前三个任务，第二课时重点完成第四个任务，重在应用与练习。图2为教学任务及相关素材。

学生在教师提供的多种形式的素材中提取信息，推理思考，交流分析，解决四大任务中的各个问题，并在学习任务单中纸笔完成问题，落实知识技能，使得学习过程留有痕迹。

2    提升学生学科核心素养的课堂实施

2.1    任务一：初识电热

2.1.1    问题1： 铅笔芯是如何切开塑料瓶的？

师：请一名学生共同完成演示“铅笔芯切割机”实验，用学生电源提供9 V的电压给铅笔芯通电后，用铅笔芯缓慢切开塑料矿泉水瓶。引导学生直观地感受电流的热效应，分析其中的能量转化，并举出生活中相关的例子。

生：观察实验，思考并回答出铅笔芯通电后产生了大量的热，切开了瓶子（使瓶子熔化），从能量的角度认识电流的热效应（电能转化为内能），并列举出生活中的电器通电后发热的现象（电脑、手机、电炉子、热水器等，对于微波炉这样的错误舉例教师加以引导）。

2.1.2    问题2： 电热与哪些因素有关？（并说明猜想依据）

师：在实验演示的过程中结合几个情境进行启发，着重强调关键信息，引导学生小组讨论猜想电热与哪些因素有关（表1）。

生：学生从教师演示实验的实验素材中提取信息，寻找猜想依据，推理归纳，整合交流。猜想出电热可能与导体电阻大小、导体的电流大小以及通电时间有关。

2.2    任务二：探究影响电热的因素

对学生来说，在“探究影响电热的因素”这个大任务中，学习的重难点是如何设计实验来进行研究以及怎样观察实验现象。如何利用“转换法”把电热体现出来，如何利用“控制变量法”设计电路，分别探究电阻大小和电流大小这两个因素是实验设计的关键。

2.2.1    问题1：实验中用到哪些实验方法？

引导学生分析本实验所用的“转换法”和“控制变量法”这两种实验方法，进而引出下面要解决的两个问题。

2.2.2    问题2：如何观测电热？说说下面三套实验装置的优缺点是什么？

师：引导学生小组自主讨论，设计出反映电热的实验装置。接着将学生讨论出的三种最具代表性的实验装置图呈现出来（测温枪直接测量电阻表面温度、电阻丝加热煤油等液体、电阻丝加热空气），引导学生进一步分组讨论评价这几套实验装置（图3），分析出各组装置的优缺点。

生：小组经过讨论，分析得出多种反映电热的实验装置，与其他小组的同学分享交流，最终得出第三套装置更优（直接加热空气加热时间短，热量损失更少）。在这个自主设计、自由讨论的过程中，学生对“转换法”有了更深层次的理解，对热量转化过程中的误差来源分析得更为透彻。

2.2.3    问题3：实验中如何控制变量来进行探究？（在实验单中完成电路图设计）

师：为学生提供实验装置的相关素材和电路设计的模板（表2），引导学生围绕电阻大小和電流大小这两个因素小组合作设计电路。并将小组完成的电路图进行展示，引导学生说明设计原理和实验时的具体操作过程。

生：结合提供的素材和实验要求，小组合作自行设计电路图，并将结果进行展示和交流。

2.2.4    进行实验，分析数据

完成实验设计之后，引导学生进行分组实验（完成电阻大小、电流大小、通电时间三个因素的探究），观察（图4）并记录实验现象（U形管两侧液面高度差）。在得到充足的实验数据资料后，自行总结实验结论。

另外，引导学生对比电阻大小和电流大小这两个影响因素的两组实验现象（图5），在略超学生思维水平的部分点拨一下学生，分析出电流这个影响因素对电热的影响更大，为焦耳定律理论部分的学习作铺垫。

2.3    任务三：焦耳定律

师：提供文本素材和视频素材供学生自主查阅。

生：从多种素材中提取信息，独立思考后在任务单中完成几个问题（图6）。

2.4    任务四：电热的应用与防止

最后一个任务从学生日常生活的实际问题中设计学生游戏活动，设计课后思考调查的问题，让学生了解所学知识在生产生活中的应用和科技前沿的发展。通过多种教学形式激发学生对物理知识的学习兴趣，同时引导学生发展投身科学事业的志向[3]。

2.4.1    活动1： 学生两人合作，利用“电热锯”挑战“鱿鱼游戏”

结合当下热门话题，利用泡沫板自制教具，引导学生用电热锯切割上面的图案（图7），分组进行比赛，让学生在游戏活动中充分体验电热的应用。

2.4.2    问题： 家中的电器为防止电流的热效应产生危害采取了哪些措施？

引导学生通过自主课外实践调查，提取信息，分析问题。

3    基于学生思维发展的讨论与实践反思

3.1    在情境与追问中引领学生完成任务，提升学生综合素养

本节课尝试采用任务驱动教学模式，旨在丰富有趣的情境和紧密衔接的追问中提升学生解决问题的能力，注重培养学生的学科核心素养。

本节课的两大目标为：

①形成能量观念，即焦耳定律的实质：电能转化为内能;②进行科学探究，即探究电热与哪些因素有关。

三大情境为：①师生演示铅笔芯切瓶子的实验猜想情境;②探究电热的实验设计情境;③利用电热的游戏情境。

在本节课的两大目标引领下，在三大情境中不断地追问，引导学生不断推理归纳，完成四个任务。

相较以往的课堂，在这样的学习过程中，学生的积极性更高，思维更加活跃，主观能动性更强。几个环节以问题串驱动，教师在学生自主解决问题的基础上，引导学生归纳、总结出对知识和原理的正确表述，以真正地解决问题。同时，教师有动态生成的任务小结板书，学生则同步在学习任务单上留下学习痕迹，纸笔落实知识与技能。

3.2    从学生的认知和能力发展水平出发循序渐进

在教学模式的选择和教学任务的设计上，应当多考虑学生的认知和能力发展水平，在引导的过程中需要层层递进，更有阶梯性。如转换法的装置设计过程，还需要更加细致的引导，循序渐进，应从热量变化过渡到温度变化，再过渡到液体或空气的受热膨胀。另外，实验装置的评价和选择这个环节对学生能力要求高，可补充更多素材来降低分析难度。

3.3    形成大任务驱动，首尾呼应

如在教学引入时，可将后续任务四中的电热锯利用起来：提前改进电热锯，以两组学生比赛的形式来进行对比实验（改变其中一组电池节数来改变电流大小，或改变电阻丝的粗细来改变电阻大小），游戏结束后再揭晓谜底。从而激起学生的兴趣，引导学生猜想电热与电流和电阻有关，为猜想环节提供充足的猜想依据和素材。也可在利用电热的实验活动中加上一组将铅笔芯与电热丝对比的实验，引导学生进行对比分析。这样的教学改进可以形成大任务驱动，首尾呼应，进一步加深学生对这部分活动的印象。

3.4    留给学生更多的思考时间和空间

由于一节课的时间有限，将课程设计中的四个任务全部完成有难度，需要有所取舍。在后续的教学实践中，可以考虑将整个教案设计为一节两个课时的连堂课，让学生完整充分地去体验每个任务，留给学生更多思考、讨论、分析、内化的时间。使得学生能够更系统地掌握知识，给学生更深入的理解，更大的思考空间。

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（2017 年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：1-2.

[2]人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心.义务教育教科书教师教学用书 物理九年级：全一册[M]. 北京：人民教育出版社，2016：170-172.

[3]董英华.物理教育新视野[M].北京：光明日报出版社， 2013：132-133.

（栏目编辑    赵保钢）