核心素養(yǎng)下的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

2022年4月，教育部印發(fā)了《義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)（2022版）》。新課標(biāo)將學(xué)習(xí)目標(biāo)由三維目標(biāo)升華到核心素養(yǎng)，以新課標(biāo)為代表的文件旨在提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，減負(fù)、提質(zhì)看似矛盾的兩個(gè)時(shí)代需求對(duì)教學(xué)工作提出了更高的要求。為此，本文從教學(xué)評(píng)一體化的角度出發(fā)，探索初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新嘗試。在教學(xué)評(píng)一體化初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師的教與學(xué)生的學(xué)已經(jīng)得到了充分研究，評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)相對(duì)單一，主要停留在紙筆評(píng)價(jià)和實(shí)驗(yàn)會(huì)考上。本文以滬科版八年級(jí)物理第六章第四節(jié)《科學(xué)探究：物質(zhì)的密度》為例，探究基于核心素養(yǎng)的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)，采用評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)量化表推進(jìn)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)，完善初中物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)評(píng)一體化。一、實(shí)驗(yàn)核心素養(yǎng)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)方案物理是基于實(shí)驗(yàn)的科學(xué)，實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)是物理學(xué)習(xí)的核心，如何從新課程標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，有效開(kāi)展教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)和教學(xué)評(píng)價(jià)呢？如何評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的效果呢？初中物理核心素養(yǎng)是初中物理課程育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過(guò)初中物理課程學(xué)習(xí)逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。初中物理核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面。在初中物理教學(xué)中，從學(xué)科核心素養(yǎng)出發(fā)，圍繞“教、學(xué)、評(píng)”三個(gè)方面設(shè)計(jì)了六個(gè)欄目：課標(biāo)原文、核心素養(yǎng)、核心認(rèn)知、關(guān)鍵能力、課時(shí)測(cè)評(píng)/實(shí)操測(cè)評(píng)、評(píng)價(jià)建議·質(zhì)量水平。各個(gè)欄目旨在探索“教”的尺度、“學(xué)”的要求和“評(píng)”的標(biāo)準(zhǔn)?！敖獭钡某叨扔烧n標(biāo)內(nèi)容和核心素養(yǎng)決定；“學(xué)”的要求由核心認(rèn)知和關(guān)鍵能力來(lái)體現(xiàn)；“評(píng)”的標(biāo)準(zhǔn)由關(guān)鍵能力和課時(shí)測(cè)評(píng)/實(shí)操測(cè)評(píng)來(lái)落實(shí)。對(duì)初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)，從分組實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)、跨學(xué)科實(shí)驗(yàn)三種類型的實(shí)驗(yàn)出發(fā)，基于課標(biāo)原文和初中物理核心素養(yǎng)開(kāi)展教學(xué)；學(xué)生結(jié)合核心認(rèn)知和關(guān)鍵能力進(jìn)行學(xué)習(xí)；設(shè)計(jì)由關(guān)鍵能力和實(shí)操測(cè)評(píng)落實(shí)的“優(yōu)秀”“良好”或“不合格”三個(gè)水平的評(píng)價(jià)量化表。因?yàn)槌踔形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)未設(shè)計(jì)“物理學(xué)科核心素養(yǎng)的水平劃分”，所以評(píng)價(jià)量化等級(jí)參照2017版普通物理高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中附錄1的“物理學(xué)科核心素養(yǎng)的水平劃分”。優(yōu)秀水平：具有清晰的物理觀念，能從物理學(xué)視角正確描述和解釋現(xiàn)象，提出物理問(wèn)題與猜想，制定科學(xué)的探究方案，選用合適的器材獲取數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，恰當(dāng)?shù)厥褂米C據(jù)得出結(jié)論，能有依據(jù)地質(zhì)疑，撰寫(xiě)研究報(bào)告，對(duì)科學(xué)探究過(guò)程與結(jié)果進(jìn)行反思。良好水平：具有物理觀念，能從物理學(xué)視角描述和解釋現(xiàn)象，提出物理猜想，在教師的指導(dǎo)下制定科學(xué)的探究方案，使用已有器材獲取數(shù)據(jù)，在交流討論中發(fā)現(xiàn)特點(diǎn)，使用證據(jù)得出一定的結(jié)論，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，進(jìn)行反思。不合格水平：具有問(wèn)題意識(shí)，能提出問(wèn)題，在教師的協(xié)助下使用簡(jiǎn)單的器材收集數(shù)據(jù)，進(jìn)行初步的數(shù)據(jù)整理，對(duì)物理存在好奇心。本文以《科學(xué)探究：物質(zhì)的密度》為例，實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)如下。二、分組實(shí)驗(yàn)核心素養(yǎng)的評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)要求的測(cè)量類必做實(shí)驗(yàn)9個(gè)，探究類必做11個(gè)實(shí)驗(yàn)，共20個(gè)實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)均需要采用分組實(shí)驗(yàn)，由學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作推進(jìn)教學(xué)，才能達(dá)到對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)要求，覆蓋了所有聲、力、光、電、熱、運(yùn)動(dòng)等核心知識(shí)點(diǎn)，是學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)探究、科學(xué)推理相關(guān)能力的方式，是形成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的有效途徑，是形成初步物理觀念的有力抓手。在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和提出問(wèn)題環(huán)節(jié)，學(xué)生鍛煉觀察能力、科學(xué)推理能力、以物理視角看待實(shí)際問(wèn)題的能力。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制定計(jì)劃環(huán)節(jié)，學(xué)生鍛煉科學(xué)推理能力、規(guī)劃能力。在實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)，學(xué)生鍛煉規(guī)范操作的動(dòng)手能力，培養(yǎng)收集數(shù)據(jù)的意識(shí)。在分析與論證環(huán)節(jié)，學(xué)生體驗(yàn)變量推理、組合推理等科學(xué)推理方式，科學(xué)論證所提出問(wèn)題的合理性。在交流與合作環(huán)節(jié)，學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)交流，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。在提出問(wèn)題環(huán)節(jié)，優(yōu)秀水平的學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，提出關(guān)于材質(zhì)和質(zhì)量與體積的比值可探究的物理問(wèn)題；良好水平的學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，提出關(guān)于質(zhì)量與密度比值的物理問(wèn)題；不合格水平的學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，提出物理學(xué)科以外的問(wèn)題。學(xué)生從物理學(xué)視角看待實(shí)驗(yàn)探究問(wèn)題，明確物理研究的領(lǐng)域，強(qiáng)化科學(xué)本質(zhì)觀。在猜想與假設(shè)環(huán)節(jié)，優(yōu)秀水平的學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合科學(xué)推理，提出準(zhǔn)確猜想；良好水平的學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，提出準(zhǔn)確猜想；不合格水平的學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)有思考地隨意猜想。學(xué)生由生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，在生活實(shí)際的基礎(chǔ)上做出合理推理，得出準(zhǔn)確猜想。從生活實(shí)際、已有知識(shí)兩個(gè)角度看待新領(lǐng)域，強(qiáng)化科學(xué)推理能力。在制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，優(yōu)秀水平的學(xué)生能寫(xiě)出科學(xué)探究物質(zhì)的密度必要的實(shí)驗(yàn)步驟，并能按照正確的順序進(jìn)行排序；良好水平的學(xué)生能寫(xiě)出科學(xué)探究物質(zhì)的密度必要的實(shí)驗(yàn)步驟，并能按照一定的順序進(jìn)行排序；不合格水平的學(xué)生根據(jù)所提供的實(shí)驗(yàn)步驟，無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確排序，然后開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量需要選取合適的儀器，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)步驟，考慮不同實(shí)驗(yàn)步驟對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響中，強(qiáng)化科學(xué)推理能力。用天平測(cè)量液體質(zhì)量環(huán)節(jié)，優(yōu)秀水平的學(xué)生能考慮到水的流動(dòng)性與粘滯性，采用測(cè)量?jī)纱螣c水總質(zhì)量的差值來(lái)測(cè)量水的質(zhì)量；良好水平的學(xué)生能考慮到水的流動(dòng)性，采用測(cè)量燒杯與水的質(zhì)量和空燒杯的質(zhì)量差值來(lái)測(cè)量水的質(zhì)量；不合格水平的學(xué)生未考慮到水的流動(dòng)性和粘滯性問(wèn)題，直接用托盤裝水來(lái)測(cè)量水的質(zhì)量。液體的流動(dòng)性和粘滯性對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差的影響較大，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生考慮其影響。學(xué)生分析燒杯中水的殘留對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，強(qiáng)化科學(xué)探究能力。在分析論證環(huán)節(jié)，優(yōu)秀水平的學(xué)生通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)尋找到物質(zhì)密度的普遍規(guī)律；良好水平的學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)計(jì)算出物質(zhì)大致的密度；不合格水平的學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)計(jì)算出物質(zhì)的密度錯(cuò)誤值。為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更準(zhǔn)確，學(xué)生至少需要完成3—6次的實(shí)驗(yàn)測(cè)量，通過(guò)多樣化的實(shí)驗(yàn)材料完成多次測(cè)量，并嘗試說(shuō)出“同種材料，密度相同”“不同材料密度一般不同”的結(jié)論，強(qiáng)化科學(xué)探究能力。在合作與交流環(huán)節(jié)，優(yōu)秀水平的學(xué)生能對(duì)石塊吸水引起的質(zhì)量和體積測(cè)量的影響進(jìn)行分析，并定量計(jì)算其造成的影響；良好水平的學(xué)生能對(duì)石塊吸水引起的質(zhì)量或體積測(cè)量的影響進(jìn)行分析；不合格水平的學(xué)生對(duì)誤差來(lái)源的種類、方式及其原因無(wú)法進(jìn)行說(shuō)明。學(xué)生在真實(shí)情景下展開(kāi)誤差分析，理論聯(lián)系實(shí)際，從物理走向社會(huì)。三、演示實(shí)驗(yàn)核心素養(yǎng)的評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)基于實(shí)驗(yàn)需求、物理學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)硬件條件等綜合因素，分組實(shí)驗(yàn)往往不能覆蓋每一課時(shí)，演示實(shí)驗(yàn)卻能貫穿所有。上至新課講授，下至復(fù)習(xí)課強(qiáng)化，演示實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚋鶕?jù)課程標(biāo)準(zhǔn)要求、重難點(diǎn)突破情況、學(xué)生實(shí)際掌握情況等進(jìn)行靈活安排，因此，其評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)也更顯靈活。演示實(shí)驗(yàn)要特別注意引導(dǎo)學(xué)生觀察，演示前明確告知學(xué)生觀察什么，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯的時(shí)候，結(jié)合多媒體技術(shù)，采用慢鏡頭、電腦投屏等方式進(jìn)一步展示，保證學(xué)生看到清晰的物理現(xiàn)象。在觀看“中空石塊模型吸水過(guò)程”演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，優(yōu)秀水平的學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解石塊吸水后體積測(cè)量值與真實(shí)值的關(guān)系，并定量計(jì)算吸水對(duì)體積測(cè)量的影響；良好水平的學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解石塊吸水后體積測(cè)量值與真實(shí)值的關(guān)系；不合格水平的學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)無(wú)法了解石塊吸水后體積測(cè)量值與真實(shí)值不同。學(xué)生鍛煉對(duì)液面變化的觀察能力，收集石塊和液體總體積的能力，建構(gòu)簡(jiǎn)單的石塊吸水模型能力。備注：中空石塊模型有閥門的空心球體，閥門閉合，球體內(nèi)部為空氣，球體未吸水；打開(kāi)閥門，水流進(jìn)入空腔模擬石塊吸水。在觀察“石塊質(zhì)量變化”的演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，優(yōu)秀水平的學(xué)生觀察石塊吸水前的質(zhì)量測(cè)量值和吸水后的質(zhì)量測(cè)量值的差異，理解其差值的意義；良好水平的學(xué)生觀察石塊吸水前的質(zhì)量測(cè)量值和吸水后的質(zhì)量測(cè)量值的差異；不合格水平的學(xué)生不能明白石塊吸水前的質(zhì)量測(cè)量值和吸水后的質(zhì)量測(cè)量值的差異。配合電子秤觀察石塊入水前后的質(zhì)量區(qū)別，體驗(yàn)科技進(jìn)步對(duì)科學(xué)研究的便利，熟悉從物理走向生活，體會(huì)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)之間的關(guān)系，形成初步的辯證唯物主義世界觀。四、跨學(xué)科實(shí)驗(yàn)核心素養(yǎng)的評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)跨學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)是對(duì)學(xué)生掌握知識(shí)的內(nèi)化，將方法與規(guī)律提煉成物理觀念這一核心素養(yǎng)的有效方式。此處的學(xué)科評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)不僅要兼顧初中物理本身的核心素養(yǎng)，也要兼顧所跨學(xué)科的核心素養(yǎng)本身，生成合理的評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)。在《科學(xué)探究：物質(zhì)的密度》一節(jié)，教師布置估測(cè)人體各組織的密度實(shí)驗(yàn)課后作業(yè)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究進(jìn)行跨學(xué)科融合。在實(shí)驗(yàn)材料選取環(huán)節(jié)，優(yōu)秀水平的學(xué)生用其他哺乳動(dòng)物組織代替人體各組織進(jìn)行研究，明確轉(zhuǎn)化法的本質(zhì)；良好水平的學(xué)生收集人體頭發(fā)、指甲屑、血液等不損傷身體的材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；不合格水平的學(xué)生無(wú)法獲取實(shí)驗(yàn)材料或者替換材料，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)的獲取鍛煉發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，明確科學(xué)思維中轉(zhuǎn)化法的本質(zhì)，強(qiáng)化轉(zhuǎn)化法的科學(xué)推理能力。在實(shí)驗(yàn)材料收集與保存環(huán)節(jié)，優(yōu)秀水平的學(xué)生在合適的時(shí)間、合適的地點(diǎn)盡可能選用新鮮材料，采購(gòu)后用保鮮袋密封保存，防止水分流水，選用材料種類豐富；良好水平的學(xué)生選用不新鮮材料或者冷凍材料，選用材料種類單一；不合格水平的學(xué)生選用材料變質(zhì)且種類單一。通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際滲透生物學(xué)科，強(qiáng)化跨學(xué)科實(shí)踐能力。在體積測(cè)量環(huán)節(jié)，優(yōu)秀水平的學(xué)生采用保鮮膜防水，測(cè)量完整組織體積進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；良好水平的學(xué)生采用保鮮膜防水，測(cè)量部分組織體積進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；不合格水平的學(xué)生直接測(cè)量部分組織進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。采用保鮮膜隔水后，再對(duì)完整的組織進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以防止細(xì)胞膜吸水過(guò)多，造成體積過(guò)大，進(jìn)而影響實(shí)驗(yàn)測(cè)量。骨骼中空部分是骨髓，故而骨骼的真實(shí)密度為骨骼和骨髓的平均密度。只有利用完整的骨骼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)才能保證骨骼密度測(cè)量的準(zhǔn)確性，若含有碎骨進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量誤差往往較大，測(cè)出來(lái)的密度為骨頭這種材質(zhì)的密度。通過(guò)完整骨骼類比空心物體，小碎骨類比實(shí)心物體強(qiáng)化理解平均密度，學(xué)生強(qiáng)化對(duì)物質(zhì)密度的理解。在得出骨骼密度與軟組織密度差異的實(shí)驗(yàn)結(jié)論環(huán)節(jié)，優(yōu)秀水平的學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)骨骼密度和軟組織密度的差異，通過(guò)查詢資料明確其原因，形成基于密度的生物學(xué)結(jié)構(gòu)與功能觀的生物核心素養(yǎng)；良好水平的學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)收集骨骼密度和軟組織密度，思考其差異的原因；不合格水平的學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量骨骼或軟組織密度在參照范圍之外，導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)一步分析，難以得出準(zhǔn)確結(jié)論。骨骼密度與軟組織密度差異的關(guān)系，軀干的骨骼起到支撐人體的作用，顱骨起到保護(hù)人體最重要的腦部組織的作用，肋骨起到保護(hù)人體心肺的作用。支撐與保護(hù)需要硬度比較大的材料充當(dāng)骨架，自然界中生命體體內(nèi)密度比較大的材料往往由鈣構(gòu)成，鈣的密度相對(duì)軟組織的碳?xì)浠衔锩芏容^大，因此骨骼密度一般大于軟組織密度。學(xué)生強(qiáng)化跨學(xué)科實(shí)踐能力，形成生物核心素養(yǎng)生命觀念中初步的結(jié)構(gòu)與功能觀。在得出瘦肉與肌肉密度差異的環(huán)節(jié)中，優(yōu)秀水平的學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)與查閱資料，了解肌肉與肥肉的密度差異，并分析其原因，了解基于密度結(jié)構(gòu)與功能相互適應(yīng)的生物核心素養(yǎng)；良好水平的學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)，知道了肌肉與肥肉的密度差異，嘗試分析其密度差異的原因；不合格水平的學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)，大致計(jì)算出人體軟組織的密度，數(shù)據(jù)誤差過(guò)大導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)一步分析，難以得出準(zhǔn)確結(jié)論。肌肉密度約為1.14×103kg/m3，肥肉密度約為1.03×103kg/m3。肌肉的成分水占比55%，蛋白質(zhì)占比20%，體脂肪占比20%，無(wú)機(jī)物占比5%。肥肉脂肪占比高達(dá)90%，其余占比10%。肌肉更多地提供力量，與骨骼配合保證人體的運(yùn)動(dòng)能力；肥肉則充當(dāng)能量?jī)?chǔ)備，其密度與動(dòng)物脂肪相接近。學(xué)生鍛煉跨學(xué)科實(shí)踐能力，形成生物核心素養(yǎng)生命觀念中初步的結(jié)構(gòu)與功能觀。五、結(jié)語(yǔ)“教學(xué)評(píng)一體化”是在新課程標(biāo)準(zhǔn)的引領(lǐng)下，基于“大單元”教學(xué)的過(guò)程；是在