初中科学课堂教学生成“有意义任务”的实践策略探究

汪彦波

“任务驱动型”的初中科学课堂教学,将“知识再现式教学”转变为“问题探究式学习”;将传统的以“单向传授知识”为主的教学理念,转变为现代的以“完成任务、形成能力、提高素养”为主的多维互动、循序渐进的教学理念;使得每一位学生能够运用共有的知识和特有的经验,并根据学生自己对当前任务的理解,分析现象、处理信息、提出方案、完成任务、形成能力。

这一教学模式,为学生提供体验实践和感悟问题的真实情境,以“任务完成、成果检验、总结学习和经验生成”为过程,紧紧围绕“有意义任务”这一核心来展开探究学习,主动建构“探究、实践、思考、运用”的学习体系。

传统的初中科学课堂教学模式通常是“揭示概念—辨析概念—举例运用”,而任务驱动型课堂教学则采用“生成任务—分析、完成任务—交流评价—生成方法”的“四重奏”,是以任务、学生和教师三者积极互动为基础,以“任务驱动”为中心的一种教学环境,能使学生学习方式得到有效的转变。

初中科学任务型课堂教学流程如图1所示。

图1 任务驱动型课堂教学

生成“有意义任务”是“任务驱动型课堂教学”的起点、关键和核心,其把教学内容生成为对学生来说很“有意义”的“学习任务”。

现以八年级上册第一章第三节《水的密度》三个课时内容为例,分析生成“有意义任务”的基本原则。这三个课时内容是初中科学课堂教学中典型的课型:第一课时是“基本概念、基本原理”;第二课时是“公式应用、基本计算”;第三课时是“基本技能、分组实验”。

(一)目的性

任务必须有明确的目标,才有实施的价值。可以是为达成“知识与技能”目标服务,也可以是为达成“过程与方法”和“情感、态度、价值观”目标服务。

案例：在《水的密度》第一课时中,教学目标是学生确认密度的含义,理解密度是物质的一种特性,写出密度的定义式、单位及换算关系,认识密度表。生成如下任务。

任务一：现在桌面上有两瓶体积相同的水和煤油,请你把它们鉴别开来,看哪一小组鉴别的方法多,必要时还可以用桌面上的实验器材(天平、量筒)进行鉴别,汇报时以组员号1,3,5,6,4,2顺序进行,2号组员为记录员,第6,4号组员随时补充前面组员的汇报,时间8分钟,各小组以抢答形式进行。

方法编号汇报组员编号实验方法实验结论112335465462

说明:每一学习小组以“组内异质、组间同质”为原则进行分组,学生学科素质(包括学科成绩、学习习惯、努力程度、学科基础等)排序为组员号3,6,5,4,1,2递增,且实行动态变化管理,仅有教师掌握。

分析：该任务的目的从“知识与技能”目标来看是让学生在回忆颜色、气味、凝固点、沸点等物质特性的基础上寻找物质的一种新的特征——密度;从“过程与方法”目标来看是让学生逐渐体会从现象到本质的研究问题的方法;从“情感、态度、价值观”目标来看是让学生体验“生生合作、生生互助”的乐趣。

(二)真实性

“有意义任务”的生成必须符合学生的实际,是学生在当时的学习环境中迫切希望探究的。从学习的角度来看,任务应体现学生的学习水平和认知基础,符合学生的知识和技能要求,能为学生提供必要的帮助和学习支架,遵循学习的规律,控制学习的进度,并能在解决问题过程中提升科学素养。

任务二：在任务一中发现了体积相同的水和煤油质量不同,现在请你用桌面上的实验器材(天平、量筒、烧杯、滴管、细线等)和水、煤油、食盐水、体积不同的三块铁块、体积不同的三块铜块、体积不同的三块铝块,进行研究“同一种物质的质量和体积之间的关系”。每一小组至少研究一种固体和一种液体,第6,4号组员先研究第一种物质,第1,3,5号组员研究第二种物质,2号组员为记录员,在实验时其他组员随时指出同伴实验过程中的问题,时间15分钟,各小组按顺序进行汇报。

选用物质一体积/cm3质量/g质量与体积的关系选用物质二体积/cm3质量/g质量与体积的关系选用物质三体积/cm3质量/g质量与体积的关系

分析：在使用天平完成任务一后,部分学生感到对天平、量筒的使用“意犹未尽”,思维上又对“体积相同的水和煤油质量不同”带有很强的“彷徨”,任务二的出现显得恰到好处,既满足学生喜欢动手探究的欲望,又符合学生认知基础,当然也很好地达成了教学目标。

(三)开放性

开放性的任务,提供给学生一定的创造空间,可以整合学生已有的知识和技能,较好地适应学生的个性特点和能力差异。允许学生在一定范围内自主选择任务主题,同时让小组内的学生共同探讨,“任务”完成的方式和过程可以各不相同、各有特色,成果的展示也可以多种多样、不尽相同,从而使学生的想象力和创造力得到发展。

如果设计“以知识铺垫为核心的封闭性任务”,那么其是以通过“创建过渡任务”为手段,以“学生顺利地学”为目的,最终只能以“强化知识”为结果。从本质上分析,这样的任务设置与教师的讲授、精心安排的问题一样,像一条无形的锁链把学生的思想紧紧地抓住。学生积极地发言,争先恐后地讨论,教学氛围似乎十分活跃,实际上,思维活动的空间非常狭小。所以,封闭性任务的设置,很难活化知识和技能,几乎无法顾及过程、方法和情感、态度、价值观。“封闭性或半封闭性任务”仍突出了教师的讲,忽视了学生的学,学生学得并不主动也不充分,更谈不上深刻领悟知识与方法内涵。

任务三：现在桌面上有三瓶体积相同的水、煤油和食盐水,体积相同的铁块、铜块和铝块,把它们放在天平的托盘上,观察体积相同的不同物质,比较它们的质量是否相同。第6,4号组员研究第一类物质,第2,3号组员研究第二类物质,第1,5号组员研究第三类物质,5号组员为记录员,在实验时其他组员随时指出同伴实验过程中的问题,时间8分钟,各小组按顺序进行汇报。

研究选用的物质汇报组员编号探究的结果( )与( )( )与( )( )与( )

分析：该任务的设置完全是为得到“体积相同的不同物质质量不同”这一教师早已“准备好的知识”服务的。从表面上看,貌似学生在“亲力亲为、自主探索”,但这样的探索学生没有“体验”,技能和心智都没有得到良好的训练,原因是“任务”设置是封闭或半封闭的,这样的任务设置几乎是“无意义的”。

(四)探究性

以“探究”为核心的开放性任务,教师要大胆放手,要“让学于生”,既“让学生学”又“让位给学生”,使“学生首创”理念得以充分体现。必要时可以“鼓励学生出错”,充分暴露学生的思维“痕迹”。遵循现代教育以人为本的理念,给学生的发展成长一定的空间。在自主学习、质疑问难、观察比较、矛盾冲突、问题解决、实践活动中探究。学生在遇到困难时,要破除“自我中心”,应向书本、网络、同伴、家长、教师请教,“自我发展”,提高获取、鉴别、整理和处理信息的能力。教师设置任务是为了“助产”不是“剖腹”,让初中科学课堂步入“生态课堂”。

任务四：在任务三中发现了体积相同的水和煤油质量不同,现在请你用桌面上的实验器材(天平、量筒、烧杯、滴管)和水,“测量一定体积水的质量大小,并算出水的质量与体积的比值”。每一小组至少研究一个实验组别,第6,4号组员先研究第一组别,第2,3号组员研究第二组别,第1,5号组员研究第三组别,5号组员为记录员,在实验时其他组员随时指出同伴实验过程中的问题,时间15分钟,各小组按顺序进行汇报。

实验组别体积/cm3质量/g单位体积水的质量:质量/体积(g/cm3)120240360

分析：这样的任务设置几乎没有探究性可言,仅仅是为了得到“水的质量与体积成正比,单位体积的水的质量相等”的“已知结果”,因此是“无意义的任务”。

(五)渐进性

一个单元或一个课时教学目标的设置,应按照科学知识的内在逻辑性和学生认知能力发展的规律,通过环环相扣的任务链,引导学生利用旧知,发挥潜能,循序渐进地完成任务,生成新知。因而在任务生成时一定要注意梯度,由易到难,层层递进,步步深入,使学生的潜力有提升的空间,让学生自己在任务完成中体验成就感,看到自己在小组合作中的贡献。对部分较难的任务,要适当地引导或提示,让学生感到熟悉,有可以下手的地方。

案例：在《水的密度》第二课时中,教学目标是会利用密度的定义式及变形公式解决简单的(计算)问题。生成如下任务。

任务一：桌面上有一块不知道是什么物质组成的固体和一杯液体,现在请各小组利用桌面上的实验器材(天平、量筒、烧杯、滴管、细线)和水等,确定组成它们的物质成分。第6,4,3号组员先研究确定固体的组成,第1,2,5号组员研究确定液体的组成,5号组员为记录员,在实验时其他组员随时指出同伴实验过程中的问题,时间10分钟,各小组按顺序进行汇报。

物体实验方法与过程实验数据及处理(包括计算过程)实验结论得出的证据误差原因分析固体液体

分析：本任务既是对第一课时密度概念理解的复习,也是对本课时利用密度定义式进行计算的引入,同时又为下课时物体密度测量作必要的准备。

(六)整体性

关注学生的认知现状,把任务融合在多维时空的教学资源基础上。对生成的任务进行分析、比较、讨论,分解成几个子任务,理解任务涉及的主要知识技能,并归类哪些属于旧知识,哪些属于新知识,搭建教学资源支架,让学生的认知体验得以跨越时空。在“师生互动、生生互动”中生成解决问题的方法,拉近时空距离,突出任务的整体性,并通过任务的完成来实现对知识的意义建构。

任务二：(1)学校的一只铅球体积约0.52分米3,质量是4千克,已知铅的密度11.3×103kg/m3,它是铅做的吗?通过计算说明。

(2)小明家上个月共用了8米3的自来水,那么,小明家上月用了多少千克的水?

(3)有一个体积是20厘米3,质量是89克的铜球,通过计算说明它是否是空心的?(已知ρ铜=8.9×103kg/m3)

3号组员独立完成(1),6号组员独立完成(2),第5,4,1号组员互相讨论合作完成(3),尽可能多的提出对(3)的解法,2号组员巡视第3,6号组员的解题方法,并参与第5,4,1号组员的讨论,8分钟后各小组以抢答形式利用实物投影仪进行展示。

分析：本任务链从密度的定义式ρ=m/V的直接应用到变形公式m=ρV的计算,再到综合利用ρ=m/V、m=ρV和V=m/ρ进行一题多解。

(七)操作性

任务应该是具体的、有层次的、难易要适度。按任务的要求,学生可以进行具体的操作,并在短时间内迅速形成完成任务的思路,避免盲目性。课堂教学的时间和空间限制,决定了一定要突出任务的可操作性,尽可能多地让学生在有限的时间里完成任务。

案例：在《水的密度》第三课时中,教学目标是学生巩固用量筒测量不规则固体体积、用天平测量液体质量,会依据密度的公式确认测量固体、液体密度的方法。生成如下任务。

任务一：(1)请你用桌面上的实验器材,天平、量筒、烧杯、滴管、细线、小磁夹块(两块)、食盐水、白纸和小木块等,测量固体(小磁夹块)和液体(食盐水)的密度。要求第6,4号组员通过不同的步骤测量小磁夹块的密度、分析产生误差的原因;第1,3,5号组员通过不同的步骤测量食盐水的密度、分析产生误差的原因。2号组员为记录员,在实验时其他组员随时指出同伴实验过程中的问题,时间20分钟,各小组按顺序进行汇报。

测量小磁块的密度方法一实验步骤磁块的质量m/克磁块放入前水的体积V1/厘米3磁块和水的总体积V2/厘米3磁块的体积V/厘米3磁块的密度ρ/克·厘米-3实验数据测量小磁块的密度方法二实验步骤磁块放入前水的体积V′1/厘米3磁块和水的总体积V′2/厘米3磁块的体积V′/厘米3磁块的质量m′/克磁块的密度ρ′/克·厘米-3实验数据实验误差分析、实验步骤科学性对比分析

分析：本任务将教学内容隐含在“测量小磁夹块的密度”的任务之中,具有极强的可操作性。学生通过对所要解决的任务,通过不同方法进行思考、辨析、讨论,实现对新知识的掌握和理解。

测量食盐水的密度方法一实验步骤烧杯的质量m1/克烧杯和食盐水的总质量m2/克食盐水的质量m/克食盐水的体积V/厘米3食盐水的密度ρ/克·厘米-3实验数据测量食盐水的密度方法二实验步骤烧杯的质量m′1/克食盐水的体积V′1/厘米3烧杯和食盐水的总质量m′2/克食盐水的质量m′/克食盐水的密度ρ′/克·厘米-3实验数据测量食盐水的密度方法三实验步骤烧杯和盐水的质量m″1/克烧杯和剩余盐水的质量m″2/克量筒中盐水的质量m″/克量筒中盐水的体积V″/厘米3食盐水的密度ρ″/克·厘米-3实验数据实验误差分析、实验步骤科学性对比分析

分析：本任务的切入点是学生已有的知识经验。从学生知道了什么、会了什么入手实施教学运用已有的方法和技能去发现问题,完成任务。根据学习者的认知水平和层次分布情况,将知识点分解为几个“有意义任务”,留给学习者足够的可思考、可操作、可交流和分析的时间、空间,让各个层面的学生都能有“事”可做,有“成果”可出。

任务二：(2)现在要测量一个小木块的密度,应当对上述实验方法做怎样的改进?请各小组讨论后提出实验方法、设计实验步骤、数据处理表格并利用桌面上的实验器材(必要时可添加简单器材)进行测量。时间15分钟,各小组按顺序进行汇报。

分析：本任务把用“下坠法”和“针顶法”测量小木块的密度有机融合在“可操作”的任务之中,使学生在尝试进行问题解决的过程中,根据自己的知识水平、认知结构和生活经验,积极主动、有选择、有甄别地感知、接受、加工外在信息,从而重组、提高原有的知识技能。

(八)及时性

为满足学生自我肯定的需求,当出现与教学内容相关的实际生活经验时,可及时融合在任务之中,进一步激活学生的潜在能力,防止和避免出现缺陷累积现象。

(九)可调整性

当“预设生成的任务”与某一“组内异质、组间同质”的学习小组的学生学科素质不相符时,任务应随时调整,并随不同班级的学生特点进行适当的删减、补充。

(十)学科渗透性

从初中科学知识内容来看,其不应该仅仅是一门实验验证性学科。作为综合性学科的“知识技能、方法过程”的学习,应关注与其他相关学科之间的“文化交流”,培养文化交流的基础,提升文化交流的素养。

总之,初中科学“任务驱动型课堂教学”,是以“任务核心,教师主导、学生主体”为基本特征,以“学习活动与具体任务结合,创建真实的教学环境”为基本原则。在具体的课堂教学活动中,任务在前,问题在先。对核心内容,创设相应情景,合理地把知识内容隐含在一个或几个任务中。学生在“有意义任务”的驱动下,发现科学事实、揭示科学本质、体验科学过程、总结科学规律。学生在“亲身经历做科学”的过程时,提高科学素养,并以“任务平台”的形式展示学习成果。

在“任务驱动型”课堂教学中,教师创设了学习情景、提供了学习资源、设计了学习任务、组织了学习活动、指导了学习方法,给予了学生充分的信任和自由,改变了“教师灌输、学生接受”的“以教定学”的传统教学模式。在讨论氛围中开展学习活动,在自主学习和相互协作的环境中,融合了“以学定教、主动合作、自主参与”的新型学习方式,掌握了知识、培养了技能、提升了素养。