促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的初中物理實(shí)踐作業(yè)設(shè)計(jì)

摘? ?要 初中物理實(shí)踐作業(yè)是基于深度學(xué)習(xí)和STEAM教育理念指導(dǎo)，學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過程中，基于問題和任務(wù)驅(qū)動(dòng)的有指導(dǎo)、有一定挑戰(zhàn)的課外自主實(shí)踐性的一種學(xué)習(xí)活動(dòng)，包括觀察性和操作性實(shí)驗(yàn)、探究性實(shí)驗(yàn)及設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制作、社會(huì)調(diào)查及項(xiàng)目式學(xué)習(xí)等，旨在引導(dǎo)教師與學(xué)生將物理知識與生活、社會(huì)緊密聯(lián)系，走向自主探究實(shí)驗(yàn)，走向生活、社會(huì)，實(shí)現(xiàn)“探究-實(shí)踐”深度學(xué)習(xí)，提升問題解決能力，培育學(xué)生之必備品格與關(guān)鍵能力。

關(guān)鍵詞 深度學(xué)習(xí)? STEAM教育? 初中物理? 實(shí)踐性作業(yè)? 自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

作業(yè)作為課程的有機(jī)組成，其本質(zhì)屬性是一種學(xué)習(xí)活動(dòng)，必然指向課程目標(biāo)，反映課程的理念和追求的價(jià)值。長期以來，物理課外作業(yè)更多偏向于知識本位，重書面作業(yè)，重習(xí)題訓(xùn)練，輕探究實(shí)踐，輕聯(lián)系生活實(shí)際，弱化過程與方法，忽視科學(xué)態(tài)度和責(zé)任的培養(yǎng)。特別是大量刷題養(yǎng)成學(xué)生就題解題、按部就班的習(xí)慣，探究意識和能力不強(qiáng)，既沒有掌握認(rèn)知策略，又缺乏獨(dú)立性，還會(huì)讓學(xué)生刷出厭惡感。我們嘗試設(shè)計(jì)課外實(shí)踐作業(yè)，并嵌入過程性學(xué)習(xí)評價(jià)，旨在尋找破解題海困境的路徑，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

初中物理實(shí)踐作業(yè)，是指學(xué)生在學(xué)習(xí)初中物理的過程中，基于問題和任務(wù)驅(qū)動(dòng)的有指導(dǎo)、有一定挑戰(zhàn)的自主學(xué)習(xí)活動(dòng)，主要形式有小實(shí)驗(yàn)（觀察性、操作性）、探究性實(shí)驗(yàn)、產(chǎn)品（或作品）制作、社會(huì)調(diào)查及項(xiàng)目式學(xué)習(xí)等。因此設(shè)計(jì)實(shí)踐性作業(yè)時(shí)要遵循四個(gè)原則：自主性和建構(gòu)性，即以“玩”實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，積極創(chuàng)造思維，實(shí)現(xiàn)“玩”中學(xué)，學(xué)中悟;生活性和實(shí)踐性，即引導(dǎo)學(xué)生參與實(shí)踐活動(dòng)，通過活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生從關(guān)注實(shí)驗(yàn)的“玩”，到關(guān)注生活、社會(huì)創(chuàng)造性的“玩”;探究性和綜合性，即培養(yǎng)學(xué)生在用已知去探究未知的過程中，學(xué)會(huì)綜合應(yīng)用科學(xué)方法進(jìn)行新的實(shí)驗(yàn)探究;適切性和進(jìn)階性，即要從學(xué)生年齡特點(diǎn)和認(rèn)知水平出發(fā)，根據(jù)學(xué)習(xí)的進(jìn)程，體現(xiàn)課前與課后實(shí)踐作業(yè)功能不同、新課與復(fù)習(xí)課實(shí)踐作業(yè)層次不同的學(xué)習(xí)進(jìn)階和分層次要求。

本文設(shè)計(jì)的初中物理實(shí)踐作業(yè)旨在引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活和社會(huì)，充分利用身邊和生活中的物品，提升思維和學(xué)習(xí)活力，促進(jìn)學(xué)生積極的有意義的學(xué)習(xí)活動(dòng)。下面就初中物理課前、課后實(shí)踐作業(yè)的設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

一、課前實(shí)踐作業(yè)設(shè)計(jì)的三部曲

下面以八年級”滑輪“的課前作業(yè)設(shè)計(jì)為例，說明課前實(shí)踐作業(yè)的實(shí)現(xiàn)。

1.啟發(fā)學(xué)生觀察和思考

課前教師給出學(xué)習(xí)任務(wù)清單：

（1）查閱圖書館、網(wǎng)絡(luò)的有關(guān)資料，搜集古代勞動(dòng)人民利用滑輪的生活生產(chǎn)事例。

（2）尋找現(xiàn)實(shí)生活中的滑輪，觀察生產(chǎn)實(shí)際中利用滑輪的實(shí)例。思考：不同場景中，人們利用滑輪的目的是什么？不同種滑輪有何優(yōu)缺點(diǎn)？如何使用滑輪可以更省力？

（3）學(xué)校要利用暑假時(shí)間更換科藝樓所有教室內(nèi)的講臺(tái)，考慮到教學(xué)樓層較高、班級數(shù)較多，講臺(tái)的質(zhì)量、體積較大，而工人數(shù)量有限，無法直接搬運(yùn)，請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)方案，幫助解決這個(gè)問題。

設(shè)計(jì)的意圖是通過查閱有關(guān)資料，培養(yǎng)學(xué)生的閱讀能力、獲取信息能力，回顧歷史，滲透中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化。通過觀察生活和生產(chǎn)實(shí)際，將滑輪知識與生產(chǎn)生活建立連接，3個(gè)小問題明確指向滑輪的有關(guān)知識，有目的地啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行深入思考?；诒拘Ｓ龅降恼鎸?shí)問題，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式，讓學(xué)生先去“玩”滑輪，再應(yīng)用滑輪組的知識，達(dá)到學(xué)以致用，解決實(shí)際問題。

2.引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

（1）學(xué)會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)的原理后，明確要測量的物理量是什么，并知道怎么去測量。

（2）選取器材、自制器材并改進(jìn)優(yōu)化。教師鼓勵(lì)學(xué)生利用身邊的物品、生活中的瓶瓶罐罐做實(shí)驗(yàn)，也鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手自制并創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)器材。

學(xué)生通過觀察滑輪的構(gòu)造，會(huì)利用一些材料自制簡易滑輪。團(tuán)隊(duì)的4個(gè)人形成學(xué)習(xí)共同體，要對設(shè)計(jì)方案和作品進(jìn)一步優(yōu)化。一名初二的同學(xué)發(fā)現(xiàn)一般滑輪的輪與軸之間存在較大摩擦，且在提升重物時(shí)，繩子極易脫落。他與老師、父母共同討論，提出兩個(gè)設(shè)計(jì)改進(jìn)：一是在輪與軸之間加入軸承，減小輪與軸之間的摩擦;二是在滑輪外側(cè)加上2mm厚鋁片制成的擋板，解決繩子易脫落的問題。方案確定后，他們選用鋁棒作為制作滑輪與軸承的材料，利用機(jī)床數(shù)控CNC進(jìn)行加工成型（如圖1）。經(jīng)過使用以及省力測試，又對鋁制擋板等幾處做了二代改進(jìn)（見圖2），使其使用起來更為流暢方便，省力效果更加明顯。

（3）學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，提出解決問題的實(shí)踐方案。學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)不是只做實(shí)驗(yàn)，而是一種課堂教學(xué)方式，也是學(xué)生思維參與的深度學(xué)習(xí)方式[1]。團(tuán)隊(duì)成員利用自制滑輪和彈簧測力計(jì)等器材開始自主“玩”實(shí)驗(yàn)，探究定滑輪、動(dòng)滑輪的特點(diǎn)，嘗試組裝簡易滑輪組模型，并感受不同情況的省力情形。在此基礎(chǔ)上，針對前面提出的真實(shí)問題，拿出自己的解決問題方案。

3.指導(dǎo)學(xué)生交流分享

教師要求各團(tuán)隊(duì)要將實(shí)驗(yàn)過程拍成視頻，且由主講人邊做邊說，將實(shí)驗(yàn)原理和過程清晰地表達(dá)出來。將實(shí)驗(yàn)視頻和實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交Q群和教師郵箱，以便教師二次備課和作為教學(xué)資源課堂分享。同時(shí)，學(xué)生要收集整理前期工作（包括照片、圖片、模型、視頻），制作成PPT，用于課上交流匯報(bào)。

二、課后實(shí)踐作業(yè)設(shè)計(jì)的三類型

1.鞏固所學(xué)知識，促進(jìn)知識的深度理解

如八年級“光的反射”第1課時(shí)的課后實(shí)踐作業(yè)：

（1）用一支鉛筆、一塊三角板和量角器自制一個(gè)日晷儀，放在陽光下一段時(shí)間，觀察鉛筆影子的變化。

（2）制作一個(gè)小孔成像儀和照相機(jī)，并利用“F”形LED光源觀察小孔成像現(xiàn)象。進(jìn)一步思考：小孔成的像為什么是倒立的？像的大小和哪些因素有關(guān)？像的清晰程度和哪些因素有關(guān)？

（3）在玻璃槽里先裝水，將礦泉水瓶去底、倒置并放入水中，把濃鹽水通過礦泉水瓶漏斗倒入水中，再讓激光通過不均勻的鹽水，你會(huì)看到什么現(xiàn)象？這是為什么？

影子和小孔成像都在《墨經(jīng)》中有記載，學(xué)生了解這是由于光的直線傳播形成，通常是靠記住的。通過制作日晷儀、小孔成像儀，并利用LED制的“F”作為光源，小孔成像形成倒立、縮小的實(shí)像清晰可辨，且容易找到變化的規(guī)律，也引發(fā)學(xué)生對成像情況進(jìn)一步的探究。激光通過不均勻的鹽水時(shí)會(huì)發(fā)生光的反射和折射現(xiàn)象，更讓學(xué)生認(rèn)識到光的直線傳播是有條件的。礦泉水瓶豎立在水中的錯(cuò)位現(xiàn)象也為光的折射學(xué)習(xí)打下了很好的伏筆，把生活經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)象解釋以及問題情境還原為真實(shí)的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，直觀生動(dòng)，既驗(yàn)證了所學(xué)物理規(guī)律，又加深了對核心概念的理解。同時(shí)，一個(gè)實(shí)驗(yàn)涵蓋了三種光現(xiàn)象，自然的聯(lián)結(jié)易讓學(xué)生形成結(jié)構(gòu)化知識，從而達(dá)到內(nèi)化。

2.利用已知探究未知，提升實(shí)踐和創(chuàng)新能力

如在“滑輪”課前，有學(xué)生觀察到起重機(jī)應(yīng)用了滑輪，他利用樂高材料自制了起重機(jī)模型，吊臂的長度和吊臂傾角均可以改變。為此，設(shè)計(jì)的課后實(shí)踐作業(yè)如下：

汽車型吊車是能夠在一定范圍內(nèi)垂直提升和水平搬運(yùn)重物的起重機(jī)械中的一種。起重量是吊車的主要性能參數(shù)，指的是吊車能夠提升重物的最大質(zhì)量，一旦超過重量，吊車可能發(fā)生傾覆事故。請通過實(shí)地調(diào)查、資料查閱或?qū)嶒?yàn)觀察，思考吊車的起重量可能與什么因素有關(guān)？再通過實(shí)驗(yàn)，探究汽車型吊車的起重量與吊臂傾角、吊臂長度的關(guān)系，并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

這是一個(gè)與工程、技術(shù)結(jié)合的實(shí)際問題，其中包含了杠桿和滑輪，但學(xué)生并沒有學(xué)過起重量方面的知識和工程技術(shù)。通過實(shí)踐，學(xué)生利用自制的起重機(jī)模型，采用控制變量的方法，不僅探究出起重量與吊臂傾角、吊臂長度的關(guān)系，還設(shè)計(jì)出了起重機(jī)安全吊起某重物的實(shí)際操作方案，意想不到的是學(xué)生還探究出增加起重機(jī)的自重可以增大起重量。這種基于STEAM教育理念的完整探究作業(yè)對學(xué)生探究能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)確實(shí)很有意義。

3.參與社會(huì)調(diào)查，密切學(xué)生與社會(huì)的連接

如九年級“全球變暖與水資源危機(jī)”課后實(shí)踐作業(yè)是：請分組調(diào)查你周邊的內(nèi)河水資源狀況，并對水的凈化提出自己的看法，寫出一份調(diào)查報(bào)告。

水資源、環(huán)境污染問題是人類關(guān)注的重要問題。福州市區(qū)內(nèi)河縱橫交錯(cuò)，是歷史留給福州人民的特色資源。近年市政府加大力度開展城區(qū)水系綜合治理工作，讓學(xué)生關(guān)注內(nèi)河污染和治理問題，引導(dǎo)他們“觀察”社會(huì)，學(xué)習(xí)做社會(huì)調(diào)研，關(guān)注家鄉(xiāng)環(huán)境和建設(shè)，密切與社會(huì)的連接。

三、學(xué)生實(shí)踐作業(yè)的評價(jià)方式

學(xué)生有質(zhì)量地完成實(shí)踐作業(yè)，需要激勵(lì)和指導(dǎo)性的評價(jià)，在評價(jià)的過程中進(jìn)一步去完善物理實(shí)踐作業(yè)，使學(xué)生更加深刻地理解物理的本質(zhì)，解決實(shí)踐過程遇到的問題，提升問題解決能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。物理實(shí)踐作業(yè)的評價(jià)主要采用以下三種方式。

1.學(xué)生互評——組內(nèi)交流、評價(jià)改進(jìn)，提交的作品納入期末總評獎(jiǎng)勵(lì)

學(xué)生先將實(shí)驗(yàn)視頻和制作的作品，在小組內(nèi)交流評價(jià)，進(jìn)而提出改進(jìn)建議并優(yōu)化，然后提交給老師作為過程性學(xué)習(xí)評價(jià)，教師將其納入期末總評，適當(dāng)給予獎(jiǎng)勵(lì)分，并選優(yōu)秀作品分享給家長、Q群，部分留在實(shí)驗(yàn)室或教研組櫥窗展示。學(xué)生互評也是一種綜合素質(zhì)評價(jià)。

2.師生點(diǎn)評——課堂展示評價(jià)，激勵(lì)學(xué)生更加樂于完成和完善實(shí)踐作業(yè)

教師在學(xué)生提交的實(shí)踐作業(yè)中，選擇典型的、有代表性的作品，作為課程教學(xué)內(nèi)容在引入或某環(huán)節(jié)使用，通過視頻播放或讓學(xué)生上臺(tái)進(jìn)行展示分享，引發(fā)其他學(xué)生的思考，并對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入分析，幫助學(xué)生深刻理解知識。學(xué)生分享也是培養(yǎng)其表達(dá)力的好方法，教師、同學(xué)對分享者的贊許和認(rèn)可，會(huì)讓他在同學(xué)之間樹立自信、提升自尊。

3.成果展評——科藝節(jié)展示和創(chuàng)新比賽，增強(qiáng)學(xué)生的成就感

學(xué)?？扑嚬?jié)是展示學(xué)生能力和水平的好場所。教師鼓勵(lì)學(xué)生將物理學(xué)習(xí)從課堂延伸到課外，把實(shí)踐作業(yè)嵌入科藝節(jié)活動(dòng)進(jìn)行交流展示，并選優(yōu)參加創(chuàng)新比賽。

如在“浮力”單元復(fù)習(xí)課任務(wù)（設(shè)計(jì)一艘排水量為200kg的“水瓶船”方案）的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生分小組用50個(gè)礦泉水瓶制作一艘塑料瓶船，并在科藝節(jié)“帶你去水都行”塑料瓶船王賽中展示，同時(shí)進(jìn)行船承重能力大比拼，此活動(dòng)作為該校科藝節(jié)的保留節(jié)目。

綜上所述，實(shí)踐作業(yè)內(nèi)嵌了STEAM教育和深度學(xué)習(xí)理念，既有助于激活學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，破解“想不想學(xué)”和“要不要學(xué)”的難題，有利于喚醒學(xué)生的態(tài)度和責(zé)任感;也具有深度學(xué)習(xí)聯(lián)想與結(jié)構(gòu)、活動(dòng)與體驗(yàn)、本質(zhì)與變式、遷移與應(yīng)用、價(jià)值與評價(jià)的五大特征[2]，有助于培養(yǎng)學(xué)生的能力和獨(dú)立性，所以，初中物理實(shí)踐作業(yè)是促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的有效活動(dòng)。同時(shí)，學(xué)生完成實(shí)踐任務(wù)的成功體驗(yàn)和師生、家長的肯定，使他們有成就感、滿足感，為后續(xù)學(xué)習(xí)進(jìn)一步提供了學(xué)習(xí)動(dòng)力，促進(jìn)了物理素養(yǎng)的形成。

參考文獻(xiàn)

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[2] 郭華.深度學(xué)習(xí)及其意義[J].課程·教材·教法，2016（11）.

【責(zé)任編輯? 郭振玲】