基于同一個情境開發(fā)課后作業(yè)的嘗試

蔡鉗 陳信余

摘? ?要：課后作業(yè)是左右學(xué)生學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)是否過重的重要因素，也是廣大教師、學(xué)者普遍關(guān)注的教學(xué)問題之一。文章嘗試以學(xué)業(yè)質(zhì)量水平為基礎(chǔ)，創(chuàng)設(shè)一個真實情境，并基于此情境開發(fā)不同水平的作業(yè)，試圖通過提高作業(yè)的質(zhì)量和針對性減輕學(xué)生的學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)，并促進不同層次學(xué)生的思維發(fā)展。

關(guān)鍵詞：課后作業(yè);分層作業(yè);學(xué)業(yè)質(zhì)量水平;真實情境;思維發(fā)展

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2021）1-0016-3

學(xué)業(yè)質(zhì)量是《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》[1]（以下簡稱課標(biāo)）中提到的一個重要內(nèi)容，學(xué)業(yè)質(zhì)量水平的劃分為教學(xué)、考試命題和課后作業(yè)設(shè)計都提供了依據(jù)。其中提到：“創(chuàng)設(shè)真實而有價值的問題情境，采用主體多元、方法多樣的評價方式，客觀全面了解學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展?fàn)顩r，找出存在的問題，明確發(fā)展方向，及時有效地反饋評價結(jié)果，促進學(xué)生全面而有個性地發(fā)展?！?/p>

課標(biāo)對生產(chǎn)生活中的物理情境試題命制流程做了示范：（1）確定考核目標(biāo);（2）描述情境的各項任務(wù);（3）根據(jù)考核目標(biāo)和任務(wù)確定問題。

學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)過重一直是教育界普遍關(guān)注卻無法解決的問題。筆者所在的團隊對這個問題也有過多年的研究，結(jié)合對學(xué)業(yè)質(zhì)量水平內(nèi)涵的理解和課標(biāo)關(guān)于試題命制的做法，嘗試在學(xué)完某一知識內(nèi)容后，創(chuàng)設(shè)一個真實的情境，并基于同一個情境開發(fā)不同水平、適合不同思維層次學(xué)生的問題，并在評價方面進行“不僅僅拘泥于知識本身”的嘗試。下面通過三個案例介紹這種做法。

案例1 設(shè)計《牛頓第二定律》課后作業(yè)。創(chuàng)設(shè)真實情境：跳高運動員從蹬地起跳，到橫跨過桿，最后落地的過程（圖1）。

考核目標(biāo)：考查對質(zhì)點的認(rèn)識、超重與失重的認(rèn)識、作用力與反作用力的認(rèn)識;應(yīng)用牛頓第二定律、勻變速直線運動規(guī)律等解決問題的觀念;考查科學(xué)思維中的分析、推理能力。

任務(wù)描述：（1）跳高運動員蹬地起跳，與地面相互作用，地面支持力大于重力;（2）跳高運動員斜向上運動，做減速運動，加速度向下;（3）跳高運動員下落，做加速運動，加速度向下;（4）跳高運動員在最高點的速度不為零。

水平1：下列可將運動員視為質(zhì)點的是（? ? ?）

A.研究運動員的跳高方式時

B.研究運動員的跳高成績時

C.研究運動員跳離地面的轉(zhuǎn)體動作時

D.研究運動員落在墊子上的部位時

該題考查學(xué)生對模型的基本認(rèn)識，屬于科學(xué)思維水平1的要求。

水平2：運動員在b、d位置的狀態(tài)分別為（? ? ?）

A.超重、超重? ? ? ?B.超重、失重

C.失重、失重? ? ? ?D.失重、超重

通過實驗，認(rèn)識超重和失重現(xiàn)象，了解所學(xué)的物理概念和規(guī)律，能解釋自然現(xiàn)象，解決簡單的實際問題。屬于物理觀念水平2的要求。

水平3：運動員在a處起跳瞬間（? ?）

A.地面對人的作用力等于人對地面的作用力

B.地面對人的作用力大于人對地面的作用力

C.地面對人的作用力大于人的重力

D.人對地面的作用力等于人的重力

理解牛頓運動定律，能用牛頓運動定律解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象、解決有關(guān)問題。并運用力與運動觀念分析、推理、解決問題。屬于物理觀念、科學(xué)思維水平3的要求。

水平4：運動員在a處從開始蹬地到離地過程（視為勻加速），加速過程中重心上升的距離為“加速距離”。離地后重心繼續(xù)上升，在此過程中重心上升的最大距離稱為“豎直高度”。某同學(xué)身高1.8 m，質(zhì)量80 kg，在某次跳高比賽時“加速距離”為0.5 m，起跳后身體橫著越過（背越式）2.15 m高的橫桿。試估算人的起跳速度v和起跳過程中地面對人的平均作用力F（g取10 m/s2）。

理解牛頓運動定律，能用牛頓運動定律解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象、解決有關(guān)問題;通過理論推導(dǎo)和實驗，理解動量定理，能用其解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象。能將實際問題中的對象和過程轉(zhuǎn)換成所學(xué)的物理模型;能對綜合性物理問題進行分析和推理，獲得結(jié)論并作出解釋。屬于物理觀念、科學(xué)思維水平4的要求。

水平5：運動員在a處開始蹬地，離地瞬間速度大小為v1，方向與水平方向夾角為θ。落地瞬間速度大小為v2，方向與水平方向夾角為α。已知運動員受到的阻力與速率成正比，假設(shè)落地點與起跳時重心高度相等，重力加速度為g，求運動員從離開地面到落地所經(jīng)歷的時間t。

能在受線性變化阻力這種新的情境中對問題進行分析和推理，應(yīng)用微元法結(jié)合力與運動觀念分析、解決問題。屬于高中階段的最高要求。

在一個情境中開發(fā)五個不同水平的作業(yè)題，讓學(xué)生在有限的課余時間中進行思維進階通關(guān)游戲，水平低的學(xué)生完成前3題，努力思考第4題;水平中上的學(xué)生完成前4題;水平極高的學(xué)生完成5道題。這樣處理，既節(jié)省了時間，又再一次讓學(xué)生經(jīng)歷知識建構(gòu)、問題進階的全過程，其優(yōu)點不言而喻。

案例2 設(shè)計《平拋運動》課后作業(yè)。創(chuàng)設(shè)真實情境：沿水平方向勻速運動的飛機，每隔相同時間釋放一顆炸彈（圖2）。

考核目標(biāo)：考查對平拋運動規(guī)律的理解，運用力與運動觀念解決平拋運動問題的能力;考查運用平拋運動規(guī)律解決問題的觀念;考查科學(xué)思維中應(yīng)用物理規(guī)律對具體問題進行分析、推理的能力。

任務(wù)描述：（1）飛機每隔相同時間釋放一顆炸彈，每顆炸彈做平拋運動;（2）炸彈的水平速度與飛機相同，因此落地前與飛機在同一豎直線;（3）炸彈運動過程中，相鄰炸彈的距離越來越大，且呈現(xiàn)一定規(guī)律;（4）能運算炸彈投中各類目標(biāo)的相關(guān)數(shù)據(jù)。

水平1：關(guān)于每顆炸彈離開飛機后，對其運動的描述正確的是（? ? ）

A.做自由落體運動

B.向下做勻速直線運動

C.做平拋運動

D.向下做勻加速直線運動

水平2：請解釋炸彈落地前排出一條豎直線的原因。

水平3：在所有炸彈落地前，第n顆炸彈釋放瞬間，下列分析正確的是（? ? ）

A.相鄰炸彈之間的距離保持不變

B.相鄰炸彈之間的距離越來越大

C.第n顆、n-1顆、n-2顆、n-3顆炸彈之間的距離的比是1：3：5

D.第1顆、2顆、3顆、4顆炸彈之間的距離的比是1：3：5

水平4：以初速度v0=100 m/s沿水平方向勻速運動的飛機A，每隔t=3 s時間釋放一顆炸彈， 記最先釋放的炸彈為第1顆，以后釋放的炸彈依次是第2、3、4……已知當(dāng)?shù)?顆炸彈落地時速度與水平方向夾角與第6顆炸彈速度與豎直方向夾角相同，第3顆炸彈在某高度處垂直擊中一飛機B的機身，被擊中飛機的機身與水平方向夾角為30°，求：

（1）投彈飛機A所在的高度H;

（2）飛機B被擊中時離第1顆炸彈落地點的水平距離。

案例2從水平1向水平4發(fā)展的設(shè)計與案例1相似，其作用不再贅述。下面通過案例3介紹在評價方面進行改進的做法。

案例3 創(chuàng)設(shè)情境：如圖3所示，一個小球從半徑R=0.8 m的光滑1/4豎直圓弧軌道底端滑入，小球的初速度v0=4 m/s，請選擇一種你認(rèn)為合適的方法求小球到達(dá)圓弧頂端的時間。

這是一個極簡單的情境，卻是一個不容易解決的問題，通過這樣的問題，可以讓學(xué)生盡最大努力“搜索”解題思路，嘗試解決問題。而對學(xué)生的答案，不該以簡單的“對錯”進行評價，還應(yīng)該考慮學(xué)生答案所體現(xiàn)的思維層次。

層次三：將小球的運動分為兩段，從開始運動到經(jīng)過一半圓弧長時間為t1，剩下一半圓弧長運動時間為 t2，設(shè)小球到達(dá)軌道中點的速度為v1，由機械能守恒定律：

層次四：將小球的運動分為三段，從開始運動到經(jīng)過三分之一圓弧長時間為t1，中間三分之一圓弧長運動時間為 t2，最后三分之一圓弧長運動時間為t3，設(shè)小球到達(dá)第一段三分之一圓弧末端的速度為v1，到達(dá)第二段三分之一圓弧末端的速度為v2，由機械能守恒定律：

（評價：將圓弧分段處理的思想，已經(jīng)接近處理非線性問題的微積分思想，可給滿分）

層次五：采用微積分嚴(yán)格求解。

如圖4所示，小球從最低點以初速度v0滑入光滑圓弧后，小球運動的路程對應(yīng)的圓心角為θ時，小球的速度為v=Rω=R■（角速度大小等于角度對時間的導(dǎo)數(shù)）

總結(jié)與反思：基于一個真實情境開發(fā)整節(jié)課（整章）作業(yè)不僅能夠節(jié)約學(xué)生完成作業(yè)的時間，提高效率，還能夠較好地落實學(xué)業(yè)目標(biāo)要求。主要有三個優(yōu)點：（1）能夠讓學(xué)生經(jīng)歷從低階思維向高階思維發(fā)展的全過程，有利于不同層次的學(xué)生通過作業(yè)得到不同層次的提高;（2）能夠讓學(xué)生經(jīng)歷理解物理規(guī)律到應(yīng)用物理規(guī)律解決問題的全過程，較好地培養(yǎng)物理觀念;（3）能夠讓學(xué)生經(jīng)歷從認(rèn)識模型、模型建構(gòu)到應(yīng)用模型解決問題的全過程，較好地培養(yǎng)科學(xué)思維。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]廖伯琴.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2018.

（欄目編輯? ? 趙保鋼）