高中物理綜合探究類(lèi)拓展型作業(yè)的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)

摘?要：綜合探究類(lèi)拓展型作業(yè)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力及創(chuàng)新精神的行之有效的方式.以“設(shè)計(jì)三種方案測(cè)量四層教學(xué)樓的高度”為例，分析了作業(yè)的設(shè)計(jì)要遵循“學(xué)以致用”與“知行合一”、貼近生活與靈活開(kāi)放、合作探究與能力立意的原則;對(duì)作業(yè)的評(píng)價(jià)要以促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展為導(dǎo)向，遵循過(guò)程性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合、學(xué)生自評(píng)與生生互評(píng)相結(jié)合.

關(guān)鍵詞：綜合探究類(lèi);拓展型作業(yè);樓房高度;設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)

文章編號(hào)：1008-4134（2020）05-0019中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

基金項(xiàng)目：2018中山市教育科研立項(xiàng)課題“核心素養(yǎng)導(dǎo)向下高中物理拓展型作業(yè)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究”（課題編號(hào)：B2018157）.

作者簡(jiǎn)介：張娜（1990-?），女，湖北鐘祥人，碩士，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向：物理實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)與教材研究.

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》將“科學(xué)探究”作為物理學(xué)科核心素養(yǎng)之一，并要求學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)達(dá)到“具有設(shè)計(jì)探究方案和獲取證據(jù)的能力;使用不同方法和手段分析、處理信息;具有交流的意愿和能力，能準(zhǔn)確表達(dá)、評(píng)估和反思探究過(guò)程與結(jié)果”等目標(biāo)[1].同時(shí)，注重科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力是世界科學(xué)教育改革和發(fā)展的趨勢(shì).

作為高中物理拓展型作業(yè)形式之一的綜合探究類(lèi)拓展型作業(yè)，是指服務(wù)于物理教學(xué)，從物理學(xué)科領(lǐng)域或現(xiàn)實(shí)生活中選擇一些問(wèn)題作為探究主題，通過(guò)學(xué)生自主設(shè)計(jì)探究方案并最終解決問(wèn)題的不同于常規(guī)習(xí)題的作業(yè)[2].綜合探究類(lèi)拓展型作業(yè)主要表現(xiàn)為問(wèn)題性、過(guò)程性、開(kāi)放性三個(gè)特征，恰當(dāng)?shù)膯?wèn)題能夠激發(fā)學(xué)生的求知欲，學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中不僅能夠掌握知識(shí)，而且可以提升發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題的能力，更能從中收獲個(gè)人獨(dú)特的體驗(yàn).探究的問(wèn)題、過(guò)程及評(píng)價(jià)的開(kāi)放性決定了體驗(yàn)的豐富多彩性，也為學(xué)生個(gè)性化的創(chuàng)造表現(xiàn)提供了平臺(tái)[3].

因此，綜合探究類(lèi)拓展型作業(yè)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力及創(chuàng)新精神的行之有效的方式.

1?綜合探究類(lèi)拓展型作業(yè)的設(shè)計(jì)

綜合探究類(lèi)拓展型作業(yè)的設(shè)計(jì)包含主題與目標(biāo)、數(shù)量與難度、要求與評(píng)價(jià)等要素，這些要素彼此關(guān)聯(lián)，直接影響作業(yè)的質(zhì)量.綜合探究類(lèi)拓展型作業(yè)的設(shè)計(jì)既要考慮目標(biāo)的達(dá)成，又要考慮能激發(fā)學(xué)生的興趣，因此設(shè)計(jì)適切的作業(yè)主題顯得尤為重要.

1.1?學(xué)以致用，知行合一

綜合探究類(lèi)拓展型作業(yè)強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生將課堂所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，學(xué)生在完成作業(yè)的過(guò)程中能夠更加充分地理解知識(shí)，提高知識(shí)的運(yùn)用能力.

在粵教版高中物理教材中，“實(shí)踐與拓展”“實(shí)驗(yàn)與探究”“討論與交流”“觀察與思考”“練習(xí)”等欄目為我們提供了大量的綜合探究類(lèi)拓展型作業(yè)的小切口活動(dòng)主題.為進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對(duì)自由落體這一理想模型的建構(gòu)，在學(xué)習(xí)完“自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律”后，將課后“實(shí)踐與拓展”欄目的“測(cè)量反應(yīng)時(shí)間”活動(dòng)進(jìn)行有效延伸，設(shè)置“測(cè)量四層教學(xué)樓的高度”這一新課之后的探究類(lèi)拓展型作業(yè).學(xué)生可以采取自由落體的方法，通過(guò)測(cè)量物體下落時(shí)間來(lái)間接得到下落高度，為了得到物體精確的下落時(shí)間，“測(cè)量反應(yīng)時(shí)間”的環(huán)節(jié)也必不可少.

1.2?貼近生活，靈活開(kāi)放

通過(guò)生活化的綜合探究類(lèi)拓展型作業(yè)的設(shè)置，學(xué)生在自己熟悉的生活領(lǐng)域里去發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題，知識(shí)并非只是停留于課本，更與我們的生活息息相關(guān).靈活開(kāi)放的問(wèn)題設(shè)置能夠在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，更能開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，這樣的綜合探究類(lèi)拓展型作業(yè)才能真正成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和綜合實(shí)踐能力的載體.

教學(xué)樓的教室是學(xué)生在校學(xué)習(xí)的地方，看似熟悉，然而卻鮮少有人知道教學(xué)樓到底有多高.選擇教室所在的五樓（即四層樓高）作為測(cè)量對(duì)象，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性.將最初的“測(cè)量四層教學(xué)樓的高度”修改為“設(shè)計(jì)三種方案測(cè)量四層教學(xué)樓的高度”，給予學(xué)生較大的發(fā)揮空間，以看似簡(jiǎn)單的拓展型作業(yè)來(lái)達(dá)到“四兩撥千斤”的效果.

1.3?合作探究，能力立意

綜合探究類(lèi)拓展型作業(yè)的主要目的之一是收獲實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在探究中學(xué)會(huì)嘗試與選擇，學(xué)會(huì)搜集與處理信息，學(xué)會(huì)分析與解決問(wèn)題，增強(qiáng)自身動(dòng)手能力和交流合作的能力.

在“設(shè)計(jì)三種方案測(cè)量四層教學(xué)樓的高度”實(shí)踐中，要求學(xué)生自由組合成三人小組在周末完成測(cè)量，填寫(xiě)測(cè)量報(bào)告，并提交包括詳細(xì)分工及過(guò)程講解的測(cè)量視頻.視頻的錄制不僅能夠提醒學(xué)生對(duì)自己的測(cè)量過(guò)程進(jìn)行元認(rèn)知監(jiān)控，亦可鍛煉他們的口頭表達(dá)能力及視頻剪輯設(shè)計(jì)能力，還可作為后續(xù)課堂分享與交流的素材.

綜上，“設(shè)計(jì)三種方案測(cè)量四層教學(xué)樓的高度”綜合探究類(lèi)拓展型作業(yè)的作業(yè)單如下：

【探究作業(yè)】設(shè)計(jì)三種方案：測(cè)量四層教學(xué)樓的高度.

特別注意：在保證自身和他人安全的前提下進(jìn)行測(cè)量.

【具體要求】

（1）自由組合成三人小組，“設(shè)計(jì)三種方案實(shí)施對(duì)樓房高度的測(cè)量”，書(shū)寫(xiě)具體的測(cè)量報(bào)告.要求測(cè)量數(shù)據(jù)真實(shí)，不造假.

（2）錄制視頻，講解具體測(cè)量過(guò)程.用攝像機(jī)或手機(jī)錄制視頻，進(jìn)行測(cè)量講解，視頻長(zhǎng)度在3-5分鐘.其中，視頻要求畫(huà)質(zhì)清晰，畫(huà)面背景不雜亂，避免出現(xiàn)一會(huì)橫屏一會(huì)豎屏的情況;講解的語(yǔ)言清晰簡(jiǎn)捷、無(wú)明顯噪音.常用視頻編輯軟件有愛(ài)剪輯、視頻剪輯大師等.

【探究時(shí)間】2018年11月17-18日（周六、周日）;

【作業(yè)提交時(shí)間】2018年11月17-18日（周六、周日）;

1.視頻+照片：11月18日（周日）18：00，即晚修前，將“視頻+照片”打包發(fā)送到物理老師郵箱;

2.測(cè)量報(bào)告：11月18日（周日）晚由課代表統(tǒng)一收齊上交至物理老師辦公桌上.

2?綜合探究類(lèi)拓展型作業(yè)的評(píng)價(jià)

根據(jù)上述的設(shè)計(jì)，提前印制并在班級(jí)發(fā)放“設(shè)計(jì)三種方案測(cè)量四層教學(xué)樓的高度”的作業(yè)單（包含測(cè)量報(bào)告方案表），以供學(xué)生明晰作業(yè)目的和要求.學(xué)生們對(duì)于本次拓展型作業(yè)的參與度非常高，兩個(gè)班級(jí)的學(xué)生一共提交了41份作業(yè)視頻，匯總學(xué)生提交的測(cè)量報(bào)告方案表和視頻以便后續(xù)對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行相應(yīng)評(píng)價(jià).

綜合探究類(lèi)拓展型作業(yè)旨在促進(jìn)學(xué)生逐步形成適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需求的必備品格和關(guān)鍵能力，而在作業(yè)過(guò)程中發(fā)散思維的形成和創(chuàng)新能力的提升等不能簡(jiǎn)單量化，因此綜合探究類(lèi)拓展型作業(yè)的評(píng)價(jià)要以促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展為導(dǎo)向，堅(jiān)持多維度評(píng)價(jià)相結(jié)合.

另外，由于每個(gè)小組的知識(shí)層次和能力水平不同，作業(yè)質(zhì)量定會(huì)層次不齊，教師必須尊重包含著學(xué)生努力和汗水的測(cè)量結(jié)果，及時(shí)發(fā)掘?qū)W生測(cè)量過(guò)程中的獨(dú)特之處并給予肯定，尊重差異，鼓勵(lì)創(chuàng)新，在評(píng)價(jià)中體現(xiàn)對(duì)學(xué)生行為的引導(dǎo)和鼓勵(lì)，以促進(jìn)學(xué)生保持探究的興趣以及良好品格的全面發(fā)展.

2.1?過(guò)程性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合

在作業(yè)完成的中間環(huán)節(jié)，學(xué)生向老師進(jìn)行適時(shí)反饋，然后由教師進(jìn)行相應(yīng)評(píng)價(jià)，以防止學(xué)生的綜合探究類(lèi)拓展型作業(yè)走入誤區(qū)，過(guò)程性評(píng)價(jià)可以對(duì)學(xué)生的作業(yè)過(guò)程起到調(diào)節(jié)作業(yè).學(xué)生在作業(yè)完成后，按照要求提交探究作業(yè)資料，教師首先評(píng)價(jià)學(xué)生是否達(dá)成作業(yè)目標(biāo)，并對(duì)學(xué)生的知識(shí)建構(gòu)、科學(xué)思維、創(chuàng)新能力、協(xié)作能力等進(jìn)行完整和系統(tǒng)的終結(jié)性評(píng)價(jià).

2.1.1?過(guò)程性評(píng)價(jià)

小組A采用自由落體的方法來(lái)測(cè)量四層教學(xué)樓的高度，然而選取的物體卻是空的易拉罐，說(shuō)明學(xué)生對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)這一理想模型的理解不足.經(jīng)溝通交流后，學(xué)生們及時(shí)進(jìn)行了調(diào)整，將易拉罐換成了石頭.并重新進(jìn)行測(cè)量.

將石頭從五樓走廊的欄桿處由靜止釋放（在保證安全的前提下）的瞬間啟動(dòng)手機(jī)上的秒表，當(dāng)重物落地時(shí)按停秒表停止計(jì)時(shí).多次測(cè)量，測(cè)得重物從五樓走廊欄桿處下落至地面的時(shí)間分別為2.17s、2.16s、2.17s、2.16s、2.15s、2.16s，平均落地時(shí)間為2.16s.

根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，五樓走廊欄桿離地高度H=12gt2=12×9.8×2.162m=22.86m.

又由于走廊欄桿高度為1.2m，所以四層樓的高度為h=22.86m-1.2m=21.66m.

在兩次與學(xué)生的溝通中不難發(fā)現(xiàn)，該小組的成員搭配并不合理，學(xué)生層次均在中等偏下，導(dǎo)致設(shè)計(jì)與測(cè)量過(guò)程不夠嚴(yán)謹(jǐn)，且不能及時(shí)對(duì)測(cè)量過(guò)程中的問(wèn)題進(jìn)行反思.然而，學(xué)生在時(shí)間的測(cè)量上能夠做到多次測(cè)量取平均值，這一點(diǎn)值得表?yè)P(yáng).在詢問(wèn)學(xué)生讀取時(shí)間的過(guò)程時(shí)，學(xué)生敏銳地發(fā)現(xiàn)人在五樓走廊上看見(jiàn)重物落地到按停秒表需要時(shí)間，即還需考慮人的反應(yīng)時(shí)間，緊接著他們展開(kāi)了后續(xù)的測(cè)量.

根據(jù)課本上“實(shí)踐與拓展”，利用直尺下落距離，測(cè)量人的反應(yīng)時(shí)間.測(cè)量發(fā)現(xiàn)直尺的下落距離為10cm，人的反應(yīng)時(shí)間t反=2hg=2×0.19.8s=17s≈0.14s.五層教學(xué)樓欄桿離地面的高度為H=12g×t-t反2=12×9.8×2.16-0.142m≈19.99m，四層樓的高度為h=19.99m-1.2m=18.79m.

綜上，對(duì)于較為繁瑣復(fù)雜的綜合探究類(lèi)拓展型作業(yè)，過(guò)程性評(píng)價(jià)顯得尤為重要.及時(shí)了解動(dòng)態(tài)過(guò)程，及時(shí)反饋，以便及時(shí)強(qiáng)化和調(diào)節(jié)，使探究活動(dòng)在不斷調(diào)控中得到完善，并順利達(dá)到預(yù)期目標(biāo).

2.1.2?終結(jié)性評(píng)價(jià)

小組B將繩子的一段掛上筆袋后，讓筆袋下落至貼近地面.記錄繩子在二樓走廊樓板處的位置.由于沒(méi)有足夠長(zhǎng)的尺子，故先將繩子折疊成14段，測(cè)得一段繩子的長(zhǎng)度為26.00cm，因此四層教學(xué)樓的高度為h=26.00×14×4cm=14.56m.他們也想到由于繩子折疊會(huì)造成測(cè)量結(jié)果偏小，在沒(méi)有卷尺的情況下，利用室內(nèi)的地磚做尺子.室內(nèi)使用的地磚大多為60cm×60cm或者80cm×80cm，規(guī)格統(tǒng)一，讓繩子對(duì)齊地磚縫，直接數(shù)出地磚的塊數(shù)，多出的繩子用刻度尺測(cè)量即可.

小組C利用卷紙來(lái)測(cè)量四層教學(xué)樓的高度.卷紙足夠長(zhǎng)，且每一節(jié)紙巾的長(zhǎng)度是確定的，用紙巾來(lái)測(cè)量四層教學(xué)樓的高度，只需數(shù)出紙巾的節(jié)數(shù).另外，紙巾的包裝袋上有明確的產(chǎn)品規(guī)格說(shuō)明，每節(jié)紙巾長(zhǎng)110mm，或許根本就不需要?jiǎng)佑贸咦颖隳苤浪膶咏虒W(xué)樓的高度，即使紙巾不是整數(shù)節(jié)，三角板也是能夠滿足測(cè)量剩余部分的！通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，四層教學(xué)樓一共恰好需要140節(jié)卷紙，140×110mm=15.40m.

B、C兩個(gè)小組的測(cè)量過(guò)程自主、完整，并且極具創(chuàng)意的利用地磚和紙巾作為測(cè)量工具來(lái)代替卷尺，讓人耳目一新.因此，對(duì)于這兩小組的終結(jié)性評(píng)價(jià)可以從他們?cè)跍y(cè)量過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的創(chuàng)造力進(jìn)行評(píng)價(jià)，以激發(fā)學(xué)生的自信心和自豪感，也借此引導(dǎo)學(xué)生們?cè)诿鎸?duì)生活和學(xué)習(xí)困境時(shí)要有突破定勢(shì)思維的意識(shí).

事實(shí)上，過(guò)程性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)總是相輔相成、缺一不可的.

2.2?學(xué)生自評(píng)與生生互評(píng)相結(jié)合

作業(yè)評(píng)價(jià)的主體除了教師，還應(yīng)該包括學(xué)生，評(píng)價(jià)需要學(xué)生自評(píng)和互評(píng)相結(jié)合.自我評(píng)價(jià)是學(xué)生在學(xué)習(xí)中自我反思的重要工具;而生生互評(píng)則有助于促進(jìn)學(xué)生從旁觀者的角度思考并發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，同時(shí)在審視他人探究過(guò)程的同時(shí)反思自己、修正自己的行為方式.

2.2.1?學(xué)生自評(píng)

小組A組長(zhǎng)在匯報(bào)本小組的測(cè)量過(guò)程時(shí)，愧疚地表示小組內(nèi)部成員分工不明確，部分同學(xué)積極性不高，導(dǎo)致測(cè)量過(guò)程一再出錯(cuò)，浪費(fèi)了很多時(shí)間，而反觀別的小組卻非常和諧、順利地完成了測(cè)量，他也希望在以后的探究活動(dòng)中大家能夠各司其職、認(rèn)真主動(dòng).

關(guān)于測(cè)量過(guò)程的困惑，他說(shuō)雖然測(cè)出了人的反應(yīng)時(shí)間，但實(shí)際上用尺子測(cè)量人的反應(yīng)時(shí)間與人在五樓走廊上看見(jiàn)重物落地到按停秒表的反應(yīng)時(shí)間不一樣，因?yàn)樵谌司嚯x地面很遠(yuǎn)的五樓往下看，并不能準(zhǔn)確地判斷重物落地的時(shí)刻，因此人真實(shí)的反應(yīng)時(shí)間肯定比測(cè)量的反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng).但是小組成員并沒(méi)有想到更好的方法能夠消除反應(yīng)時(shí)間的影響.

學(xué)生在自我評(píng)價(jià)中進(jìn)行反思，檢查回顧活動(dòng)的起點(diǎn)、過(guò)程、困難和問(wèn)題以及產(chǎn)生原因，從而對(duì)自己的方法和能力有清晰的認(rèn)識(shí)，明確了需要改進(jìn)的地方.

2.2.2?學(xué)生互評(píng)

小組C的成員及時(shí)對(duì)小組A的自我反思進(jìn)行了表?yè)P(yáng)，表?yè)P(yáng)他們能夠直面自己存在的問(wèn)題并積極改正.

對(duì)于測(cè)量反應(yīng)時(shí)間的問(wèn)題，他們建議用手機(jī)“多重奏”錄像記錄下落時(shí)間，即同時(shí)使用兩部手機(jī)，其中1號(hào)手機(jī)打開(kāi)秒表計(jì)時(shí)器，2號(hào)手機(jī)將自由下落的重物與1號(hào)手機(jī)秒表同時(shí)圈入畫(huà)面，進(jìn)行錄像.先打開(kāi)計(jì)時(shí)器并開(kāi)始錄像，再將重物自由下落.最終，從2號(hào)手機(jī)的視頻中分別找出重物開(kāi)始下落和落地時(shí)分別在1號(hào)手機(jī)中對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，就能算出不包含人反應(yīng)時(shí)間的下落時(shí)間.

小組D的成員也提出了測(cè)量建議，即“手機(jī)錄像+愛(ài)剪輯”逐幀分析下落時(shí)間，利用手機(jī)錄制重物下落過(guò)程的視頻，再將錄好的視頻添加到“愛(ài)剪輯”一幀一幀地分析，時(shí)間可以精確到0.04s.

課后，小組A采用D組建議，順利解決了人反應(yīng)時(shí)間帶來(lái)的誤差.重復(fù)三次錄制重物下落的視頻，經(jīng)過(guò)“愛(ài)剪輯”一幀一幀尋找重物拋出點(diǎn)和落地點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，重物下落的時(shí)間分別為1.88s、1.84s、1.88s.平均落地時(shí)間為1.87s，五樓走廊欄桿離地高度H=12gt2=12×9.8×1.872m≈17.13m，所以四層樓的高度為h=17.13m-1.2m=15.93m.由于重物最后下落速度越來(lái)越大，后階段的空氣阻力的影響使得下落時(shí)間變長(zhǎng)，空氣阻力的影響無(wú)法避免，只能盡量使其減小.

3?結(jié)束語(yǔ)

本文以“設(shè)計(jì)三種方案測(cè)量四層教學(xué)樓的高度”為例，呈現(xiàn)綜合探究類(lèi)拓展型作業(yè)的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià).設(shè)計(jì)完善拓展型作業(yè)的布置為學(xué)生營(yíng)造了探究的情境，學(xué)生不僅能在經(jīng)歷觀察、討論、設(shè)計(jì)、實(shí)踐、質(zhì)疑的過(guò)程中形成良好的探究能力，積極的、建設(shè)性的評(píng)價(jià)更能讓學(xué)生在經(jīng)歷追尋、困頓中轉(zhuǎn)變思維方式，實(shí)現(xiàn)自我突破與創(chuàng)新.

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（收稿日期：2019-12-19）