初中物理體驗(yàn)類作業(yè)設(shè)計(jì)的策略

鮑建中 秦曉文

摘 要：本文主要探討初中物理體驗(yàn)類作業(yè)的目的、設(shè)計(jì)原則和一般步驟，并結(jié)合體驗(yàn)類作業(yè)案例，介紹體驗(yàn)類作業(yè)的設(shè)計(jì)策略.當(dāng)前教師所布置的作業(yè)大多以紙筆類作業(yè)為主，缺少學(xué)生通過主動(dòng)體驗(yàn)而獲得直接經(jīng)驗(yàn)的作業(yè).建構(gòu)主義理論強(qiáng)調(diào)：學(xué)習(xí)是學(xué)生個(gè)體主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)的過程，是新舊經(jīng)驗(yàn)之間雙向的相互作用過程，學(xué)習(xí)者已有的直接經(jīng)驗(yàn)對(duì)建構(gòu)新知識(shí)具有重要影響作用.在實(shí)際教學(xué)過程中，教師應(yīng)當(dāng)根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)儲(chǔ)備以及發(fā)展特點(diǎn)，設(shè)置能夠豐富學(xué)生直接經(jīng)驗(yàn)的體驗(yàn)類作業(yè).因此，本文主要探討初中物理體驗(yàn)類作業(yè)的目的、設(shè)計(jì)原則和一般步驟，并結(jié)合體驗(yàn)類作業(yè)案例，介紹體驗(yàn)類作業(yè)的設(shè)計(jì)策略.

關(guān)鍵詞：初中物理;體驗(yàn)類作業(yè);設(shè)計(jì)策略

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1008-4134（2021）02-0021-04

基金項(xiàng)目：北京市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題“基于核心素養(yǎng)的科學(xué)教學(xué)問題梳理與解決方案研究”（項(xiàng)目編號(hào)：CDDB18158）.

作者簡(jiǎn)介：鮑建中（1969-），男，山東人，碩士，北京市特級(jí)教師，研究方向：中學(xué)物理教育教學(xué)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與應(yīng)用;

秦曉文（1968-），男，山東人，碩士，北京市特級(jí)教師，研究方向：中學(xué)物理教育教學(xué)、科學(xué)探究、教學(xué)評(píng)價(jià).

建構(gòu)主義理論對(duì)知識(shí)和學(xué)習(xí)過程的一些新認(rèn)識(shí)，對(duì)教師設(shè)計(jì)作業(yè)具有重要價(jià)值.建構(gòu)主義認(rèn)為：學(xué)習(xí)是個(gè)體建構(gòu)自己知識(shí)的過程，是新舊經(jīng)驗(yàn)之間雙向的相互作用過程，學(xué)習(xí)者已有的直接經(jīng)驗(yàn)對(duì)建構(gòu)新知識(shí)具有重要影響作用.而紙筆類作業(yè)強(qiáng)化的是學(xué)生的間接經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于豐富學(xué)生的直接經(jīng)驗(yàn)無(wú)能為力.為此，教師就需要設(shè)計(jì)加強(qiáng)旨在豐富學(xué)生直接經(jīng)驗(yàn)的體驗(yàn)類作業(yè)，本文將探討設(shè)計(jì)體驗(yàn)類作業(yè)的策略，以期拋磚引玉，引發(fā)更多的實(shí)踐探索.

1 體驗(yàn)類作業(yè)的目的及設(shè)計(jì)原則

體驗(yàn)類作業(yè)就是針對(duì)當(dāng)前紙筆類作業(yè)的弊端以及“紙上談兵”學(xué)物理帶來的系列問題而開發(fā)的一種實(shí)踐類作業(yè)，其主要目的在于豐富學(xué)生的直接經(jīng)驗(yàn)、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)建構(gòu)和應(yīng)用.它是以學(xué)生的體驗(yàn)活動(dòng)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的一種作業(yè)形式.所謂體驗(yàn)活動(dòng)就是學(xué)習(xí)者作為實(shí)踐活動(dòng)的組成部分，親身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果，感受人體和外界的相互作用，獲取直接經(jīng)驗(yàn)的過程.如學(xué)生通過轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承，體驗(yàn)增大或減小摩擦力的方法，形成摩擦力的相關(guān)經(jīng)驗(yàn);再如讓學(xué)生把一支鉛筆頂在兩手指之間，體驗(yàn)壓力相同時(shí)壓力作用效果與受力面積大小的關(guān)系，在這些體驗(yàn)活動(dòng)基礎(chǔ)上教師都可以設(shè)計(jì)相應(yīng)的體驗(yàn)類作業(yè).

1.1 設(shè)計(jì)原則

為實(shí)現(xiàn)體驗(yàn)類作業(yè)的目的，教師設(shè)計(jì)體驗(yàn)類作業(yè)時(shí)應(yīng)遵循下列原則：

（1）根據(jù)教學(xué)和學(xué)生發(fā)展需要以及體驗(yàn)活動(dòng)的特點(diǎn)確定體驗(yàn)類作業(yè)的目的.

（2）精心設(shè)計(jì)體驗(yàn)任務(wù)，確保體驗(yàn)活動(dòng)能夠有效刺激人體的視覺、聽覺、嗅覺、味覺、皮膚覺、動(dòng)覺和平衡覺等，能夠豐富并強(qiáng)化學(xué)生的感性經(jīng)驗(yàn).

（3）活動(dòng)設(shè)計(jì)和問題設(shè)計(jì)并重，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)、問題導(dǎo)向的方式，指導(dǎo)學(xué)生完成體驗(yàn)類作業(yè)，在豐富學(xué)生感性經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)引發(fā)學(xué)生思考.

（4）設(shè)計(jì)體驗(yàn)方案要簡(jiǎn)單易行，方便體驗(yàn)，做好安全防護(hù)預(yù)案，確保體驗(yàn)者的人身安全.

1.2 設(shè)計(jì)方法及步驟

設(shè)計(jì)體驗(yàn)作業(yè)的一般方法和步驟如下：

（1）明確體驗(yàn)作業(yè)的目的，能夠準(zhǔn)確安全地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行體驗(yàn)活動(dòng).

（2）梳理體驗(yàn)活動(dòng)的設(shè)計(jì)思路，選擇體驗(yàn)活動(dòng)所需要的器材（一定符合安全性原則），設(shè)計(jì)體驗(yàn)活動(dòng)的組織策略，并設(shè)計(jì)相關(guān)的體驗(yàn)思考問題.

（3）教師首先要親身體驗(yàn)活動(dòng)內(nèi)容，然后制定出體驗(yàn)活動(dòng)的方法和步驟，明確對(duì)學(xué)生的具體要求和安全注意事項(xiàng).

2 體驗(yàn)類作業(yè)設(shè)計(jì)策略及案例

2.1 利用學(xué)生日常生活中常用的器材和場(chǎng)景設(shè)計(jì)體驗(yàn)類作業(yè)

學(xué)生的日常生活是學(xué)生獲取直接經(jīng)驗(yàn)最重要的途徑，教師將體驗(yàn)類作業(yè)融入學(xué)生的日常生活既簡(jiǎn)便易行，又可以為教學(xué)提供多方面的支持，例如為學(xué)生建構(gòu)物理概念積累更豐富的直接經(jīng)驗(yàn)，從而引發(fā)學(xué)生的思考;又如幫助學(xué)生積累基本物理量大小的經(jīng)驗(yàn)，提高學(xué)生估測(cè)能力和判斷力等.主要的策略如下.

2.1.1 支持建構(gòu)概念的體驗(yàn)類作業(yè)的設(shè)計(jì)策略

教師設(shè)計(jì)支持建構(gòu)概念的體驗(yàn)類作業(yè)的目的在于幫助學(xué)生順利建構(gòu)概念，這就要求教師在設(shè)計(jì)體驗(yàn)類作業(yè)時(shí)，要圍繞建構(gòu)概念的重點(diǎn)和難點(diǎn)設(shè)計(jì)活動(dòng)任務(wù)和問題，梳理學(xué)生與要建構(gòu)概念的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)中哪些對(duì)建構(gòu)概念有利，哪些經(jīng)驗(yàn)對(duì)建構(gòu)概念不利甚至出現(xiàn)矛盾以及學(xué)生還缺乏哪些對(duì)建構(gòu)概念有利的經(jīng)驗(yàn).教師在設(shè)計(jì)活動(dòng)時(shí)，對(duì)學(xué)生建構(gòu)概念有利的經(jīng)驗(yàn)要設(shè)計(jì)適當(dāng)體驗(yàn)活動(dòng)強(qiáng)化，對(duì)學(xué)生建構(gòu)概念不利或缺乏的經(jīng)驗(yàn)，要設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)捏w驗(yàn)活動(dòng)和問題，讓學(xué)生意識(shí)到原有經(jīng)驗(yàn)的缺陷，并補(bǔ)充完善相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn).例如，為幫助學(xué)生順利建構(gòu)力的概念，教師可以在學(xué)生學(xué)習(xí)“力”這節(jié)課前設(shè)計(jì)并安排三個(gè)層次的體驗(yàn)作業(yè).

選擇日常生活中的物體，做“推、拉、提、壓、擰”等活動(dòng)，讓學(xué)生體會(huì)在這些活動(dòng)中，是人體的哪部分對(duì)物體施加了力，每種力分別作用在哪里？其目的是強(qiáng)化學(xué)生對(duì)形成力的概念有利的經(jīng)驗(yàn)，并從經(jīng)驗(yàn)中體會(huì)出施力物體和受力物體.

用不同的力捏氣球、捏礦泉水瓶、擠牙膏，觀察氣球、礦泉水瓶和牙膏的變化，體會(huì)這些物體的變化和用力大小之間的關(guān)系.用力推地板上靜止的玩具車或文具盒，觀察玩具車或文具盒的運(yùn)動(dòng)變化;騎自行車時(shí)，用力蹬自行車，體驗(yàn)自行車運(yùn)動(dòng)的變化，用力捏自行車閘，體驗(yàn)自行車運(yùn)動(dòng)的變化.在這些體驗(yàn)活動(dòng)的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生思考物體的形狀以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和物體受力之間的關(guān)系.其目的在于讓學(xué)生體會(huì)有力的作用就會(huì)產(chǎn)生力的作用效果：形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變.為后面學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維克服桌子、墻等非生物體也能對(duì)其他物體施加力的作用奠定經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ).

穿上輪滑鞋，面對(duì)墻站立，然后用手推墻，體會(huì)自身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化以及墻對(duì)手的作用，思考自己為什么會(huì)從靜止運(yùn)動(dòng)起來.兩人一組，分別穿上輪滑鞋，相向而立，靜止不動(dòng)，你輕推另一同學(xué)的肩膀，體會(huì)自身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化以及受到力的作用，思考自己為什么會(huì)從靜止運(yùn)動(dòng)起來.其目的在于讓學(xué)生體會(huì)自己給物體施加力的作用時(shí)，其他物體也會(huì)給自身力的作用，為學(xué)生理解力的相互性提供感性經(jīng)驗(yàn)和思維支持.

類似的，教師可以設(shè)計(jì)體驗(yàn)類作業(yè)幫助學(xué)生建構(gòu)慣性、摩擦力、重力、彈力、功、功率、動(dòng)能以及勢(shì)能等概念.

2.1.2 感知基本物理量的體驗(yàn)類作業(yè)的設(shè)計(jì)策略

例如，時(shí)間、質(zhì)量、溫度等物理量是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的基礎(chǔ)，也是構(gòu)建整個(gè)物理學(xué)大廈的基本概念，其內(nèi)涵非常豐富，學(xué)生難以用學(xué)習(xí)其他物理概念的方法去學(xué)習(xí)和理解這些基本物理量，初中階段學(xué)生主要通過學(xué)習(xí)測(cè)量這些物理量初步理解這些概念，這樣既符合初中學(xué)生的年齡特點(diǎn)，又能為后續(xù)概念進(jìn)階奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ).因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)其中的某個(gè)概念之后，教師可以設(shè)計(jì)并安排適當(dāng)?shù)捏w驗(yàn)類作業(yè)，體驗(yàn)這些物理量的大小.例如，學(xué)生在完成“質(zhì)量”的學(xué)習(xí)后，教師可以安排學(xué)生體驗(yàn)家中的一瓶礦泉水、十瓶礦泉水、一袋方便面質(zhì)量的大小，再觀察這些物品外包裝上的質(zhì)量標(biāo)識(shí)，再體驗(yàn)一個(gè)雞蛋、一個(gè)蘋果、一份米飯、一個(gè)裝滿書的書包等常見物品質(zhì)量的大小，估計(jì)這些物品的質(zhì)量大小是多少，用廚房秤測(cè)量一下，再修正原本的估計(jì).這樣的作業(yè)既能幫助學(xué)生理解質(zhì)量概念：質(zhì)量就是描述物體含有物質(zhì)多少的物理量，又能幫助學(xué)生將感知和物理量的大小建立聯(lián)系，從而提高學(xué)生估測(cè)能力和判斷力.類似的，教師可以適時(shí)設(shè)計(jì)體驗(yàn)日常生活中常見的物體長(zhǎng)度、時(shí)間、溫度、功率以及速度等物理量的大小的活動(dòng).

3 利用學(xué)生的體育或日常運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)體驗(yàn)類作業(yè)

從物理的視覺看，學(xué)生的日常運(yùn)動(dòng)和體育活動(dòng)都屬于體驗(yàn)類活動(dòng)，其中蘊(yùn)含著豐富的物理內(nèi)容.教師如果進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊?guī)劃和設(shè)計(jì)，就可以將學(xué)生的日常運(yùn)動(dòng)和體育活動(dòng)變?yōu)轶w驗(yàn)類作業(yè)的一種重要載體和形式.例如，學(xué)生在學(xué)完“摩擦力”后，教師可以設(shè)計(jì)在不同地面上走路的活動(dòng)，讓學(xué)生分別在鋪瓷磚的地面上和塑膠跑道上走路，要求學(xué)生用腳掌向后蹬地，體會(huì)兩者的差別，思考跑道為什么要鋪粗糙的塑膠而不是光滑的塑料.教師也可以設(shè)計(jì)立定跳遠(yuǎn)的活動(dòng)，要求學(xué)生分別在塑膠跑道上和木地板上做立定跳遠(yuǎn)，體會(huì)兩者的差別，并用所學(xué)摩擦力知識(shí)解釋這種差別.又如，學(xué)生在學(xué)習(xí)完“力和運(yùn)動(dòng)”的關(guān)系后，教師可以設(shè)計(jì)跳高的活動(dòng)，要求學(xué)生用力往上跳，體會(huì)怎樣起跳才能用上更大的力，感受從起跳到落地的過程中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化以及受力情況.

除了利用學(xué)生的日常運(yùn)動(dòng)之外，教師也可以根據(jù)教學(xué)需要，專門設(shè)計(jì)趣味性運(yùn)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)物理原理的同時(shí)激發(fā)學(xué)生的興趣.例如，學(xué)生在學(xué)完重力、重心后，可以設(shè)計(jì)如下體驗(yàn)作業(yè).

3.1 體驗(yàn)作業(yè)的目的

（1）通過練習(xí)武術(shù)基本功——扎馬步，體驗(yàn)降低重心和增大支撐面可以增加物體的穩(wěn)定性.

（2）通過體驗(yàn)人體坐凳子上站起和不能站起的過程，體會(huì)重心的變化.

（3）體會(huì)物理知識(shí)的價(jià)值，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣.

3.2 體驗(yàn)作業(yè)的實(shí)施步驟

（1）練習(xí)扎馬步，如圖1所示，讓學(xué)生體會(huì)如何做才能使馬步扎得更穩(wěn)定.

（2）坐在凳子上，要求上身和小腿與大腿垂直，然后站立起來，讓學(xué)生體會(huì)站起的過程中做了哪些動(dòng)作，思考不做這些動(dòng)作是否能夠站立起來.

（3）坐在凳子上，要求上身和小腿與大腿垂直，請(qǐng)一位同學(xué)用手指輕輕頂住你的額頭，用以提醒你的頭部不要前傾，小腿不要挪動(dòng)，試一試還能不能站立起來，如圖2所示.引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)兩次的區(qū)別，分析第二次站不起來的原因.

4 針對(duì)教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，設(shè)計(jì)專項(xiàng)體驗(yàn)類作業(yè)

在實(shí)際教學(xué)過程中，對(duì)于教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，教師通常布置大量的紙筆類作業(yè)，反復(fù)練習(xí)強(qiáng)化.實(shí)踐證明這種方法因挫傷學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，往往達(dá)不到預(yù)期的目的.為此，教師就需要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)和學(xué)生實(shí)際情況，適當(dāng)增加體驗(yàn)類作業(yè)，在促進(jìn)學(xué)生理解的同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情.例如，體驗(yàn)壓力的作用效果的作業(yè)設(shè)計(jì)如下.

4.1 作業(yè)目的

（1）通過體驗(yàn)作業(yè)，幫助學(xué)生體會(huì)增大受力面積可以減小壓力的作用效果.

（2）觀察、體驗(yàn)雙腳踩在氣球上，而氣球沒有被壓破的有趣現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生的求知欲望.

4.2 作業(yè)設(shè)計(jì)思路

用牙簽等鋒利的工具輕輕一扎氣球就會(huì)爆破，一個(gè)人站在氣球上竟然沒有壓破，會(huì)給學(xué)生非常強(qiáng)烈的視覺刺激，激發(fā)他們對(duì)影響壓力作用效果的思考，為學(xué)生學(xué)習(xí)影響壓力作用效果提供直觀經(jīng)驗(yàn).從安全角度考慮，教師可以選用兩個(gè)氣球，上面放一塊鋼化防爆玻璃板，也可以選用表面平整光滑的木板.實(shí)驗(yàn)時(shí)用玻璃板壓在氣球上，一方面可以增大受力面積，另一方面還可以讓觀察者看到氣球的變化，產(chǎn)生強(qiáng)烈的視覺效果.玻璃板的面積應(yīng)大于兩個(gè)氣球被壓扁以后的面積.

4.3 作業(yè)所需器材

兩個(gè)氣球、一塊鋼化防爆玻璃板（或表面光滑平整的木板）、一個(gè)打氣筒、兩張桌子.

4.4 作業(yè)實(shí)施的方法和步驟

（1）將兩個(gè)吹足氣的氣球并排放在干凈的地面上，再將一塊鋼化防爆玻璃板壓在兩個(gè)氣球上.邀請(qǐng)家長(zhǎng)或同學(xué)扶住玻璃板，防止玻璃板傾斜滑動(dòng)，保證學(xué)生的人身安全.

（2）在氣球兩側(cè)各放一張課桌，實(shí)驗(yàn)者雙手撐住兩側(cè)的桌面，慢慢站在玻璃板上，直到雙手離開桌面，觀察氣球有沒有被壓破，如圖3所示.

5 作業(yè)說明

該體驗(yàn)作業(yè)還可以再增加一個(gè)環(huán)節(jié)，將氣球換成雞蛋，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選用紙質(zhì)雞蛋托盤擺放雞蛋，并選用大小基本一致的雞蛋，雞蛋上面放一層海綿，然后再放玻璃板.這樣可以增加實(shí)驗(yàn)的驚險(xiǎn)程度.

又如，體驗(yàn)浮力及產(chǎn)生原因的作業(yè)設(shè)計(jì)如下.

5.1 作業(yè)目的

通過體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生感受液體可以對(duì)浸入其中的物體產(chǎn)生浮力，浮力是物體周圍的液體共同產(chǎn)生的效果，以及浮力的方向豎直向上等.

體驗(yàn)在液體中下沉和漂浮的物體都受到浮力作用，物體所受浮力的大小與物體浸入液體的深度沒有關(guān)系.

5.2 作業(yè)設(shè)計(jì)思路

浮力看不見摸不著，并且浮力是物體浸入液體后，受到的液體施加的合力，這是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn).通過體驗(yàn)活動(dòng)學(xué)生可以直觀感受浮力對(duì)手和玻璃瓶的作用效果，從而了解浮力的大小和方向，還可以通過手套和橡皮筋的變化進(jìn)一步判斷浮力的作用效果，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)浮力，建立浮力概念.

5.3 作業(yè)所需器材

一次性塑料手套（或塑料袋）、空玻璃瓶（瓶蓋帶有金屬桿）、裝滿水的玻璃瓶（瓶蓋帶有橡皮筋）、深水槽（或水盆）、水.

5.4 作業(yè)實(shí)施的方法和步驟

（1）在一只手上戴上一次性手套，然后將手慢慢放入水中（水不要沒過手套口），感受手受到的力，觀察手套的變化，如圖4所示，讓學(xué)生思考這些現(xiàn)象說明什么.

（2）將空玻璃瓶放在水槽中，空玻璃瓶漂浮，用力將其壓入水中，體驗(yàn)用力有什么變化，如圖5所示，讓學(xué)生思考這種變化說明什么.

（3）用手提住橡皮筋，將盛滿水的玻璃瓶逐漸放入水中，觀察橡皮筋長(zhǎng)度的變化，如圖6所示，體驗(yàn)手受到的拉力有什么變化，讓學(xué)生思考這種變化說明什么.

5.5 作業(yè)說明

盡量選用較薄的塑料手套，當(dāng)手浸入水中時(shí)手套會(huì)緊緊貼在手上，說明手的四周都受到水的壓力.

玻璃瓶上的直桿可選用不易變形的金屬桿，橡皮筋可用細(xì)乳膠管代替，原因在于細(xì)乳膠管能夠承受較大拉力.

參考文獻(xiàn)：

[1]秦曉文，張桂芳.課堂教學(xué)評(píng)價(jià)研究回顧與展望[J].教育科學(xué)研究，2002（07）：27-29.

[2]張大昌.新課程理念與初中物理課程改革：《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）》解析[M].長(zhǎng)春：東北師范大學(xué)出版社，2002.

[3]李春密.初中物理快樂探究[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2010.

[4]秦曉文.基于核心素養(yǎng)的初中物理作業(yè)設(shè)計(jì)的思考[J].中學(xué)物理，2020，38（14）：16-18.

[5]蘭英.核心素養(yǎng)下初中物理作業(yè)設(shè)計(jì)分析[J].當(dāng)代教研論叢，2020（05）：74-75.

（收稿日期：2020-11-09）