初中物理探究類作業(yè)設(shè)計的策略

秦曉文

摘 要：科學(xué)探究是物理學(xué)科核心素養(yǎng)之一，要發(fā)展學(xué)生的這一核心素養(yǎng)，不僅需要教師轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，還要針對初中物理教學(xué)中科學(xué)探究的特點設(shè)計探究類作業(yè).本文將探討設(shè)計探究類作業(yè)的策略，引發(fā)更多的實踐探索.本文探討初中物理探究類作業(yè)的目的、設(shè)計原則，結(jié)合具體的作業(yè)案例，提出探究類作業(yè)的設(shè)計策略，以期拋磚引玉.

關(guān)鍵詞：初中物理;探究類作業(yè);設(shè)計策略

中圖分類號：G633.7 ? ? 文獻標(biāo)識碼：B ? ? 文章編號：1008-4134（2021）16-0018-03

基金項目：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”（項目編號：CDDB18158）.

作者簡介：秦曉文（1968-），男，山東人，碩士，北京市特級教師，中學(xué)正高級教師，研究方向：中學(xué)物理教育教學(xué)、科學(xué)探究、教學(xué)評價.

科學(xué)探究是物理學(xué)科核心素養(yǎng)之一，要發(fā)展學(xué)生的這一核心素養(yǎng)，不僅需要教師轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，還要針對初中物理教學(xué)中科學(xué)探究的特點設(shè)計探究類作業(yè).本文將探討設(shè)計探究類作業(yè)的策略，以期拋磚引玉，引發(fā)更多的實踐探索.

1 探究類作業(yè)的目的及設(shè)計原則

探究類作業(yè)就是針對物理教學(xué)中的科學(xué)探究、根據(jù)探究特點而設(shè)計的一種作業(yè)類型，其主要目的是：通過作業(yè)練習(xí)科學(xué)探究的程序及相關(guān)技能;學(xué)會提出問題、猜想假設(shè)、設(shè)計實驗、分析論證、評估等環(huán)節(jié)的思維方法，簡稱“會思考”;學(xué)會根據(jù)實驗設(shè)計規(guī)范操作實驗、收集實驗數(shù)據(jù)，簡稱“會做”;學(xué)會將探究的問題、過程和結(jié)果規(guī)范表達出來，簡稱“會表達”.

為了實現(xiàn)探究類作業(yè)的目的，根據(jù)科學(xué)探究的特點，教師設(shè)計探究類作業(yè)時應(yīng)遵循下列原則：

首先要對初中物理教學(xué)中所有的科學(xué)探究進行分類整理、系統(tǒng)規(guī)劃，根據(jù)初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)對必做學(xué)生實驗和科學(xué)探究的能力要求、教學(xué)條件和學(xué)生發(fā)展需要，確定不同類型的探究類作業(yè)的目的.

初中物理教學(xué)中的探究可以分為必做學(xué)生實驗和選做學(xué)生實驗，其中必做學(xué)生實驗是指初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的20個必做學(xué)生實驗中的9個探究，選做學(xué)生實驗是指這9個必做學(xué)生實驗之外，用于建立概念和發(fā)現(xiàn)規(guī)律的28個探究.

針對9個必做學(xué)生實驗的探究類作業(yè)，應(yīng)該達成探究類作業(yè)的全部目的，即對這9個必做學(xué)生實驗，教師應(yīng)該以學(xué)生 “會思考”“會做”“會表達”為目的設(shè)計相應(yīng)的作業(yè)，幫助學(xué)生實現(xiàn) “會思考”“會做”“會表達”的有機整合.針對28個選做學(xué)生實驗的探究類作業(yè)，應(yīng)該至少達成“會思考”這一作業(yè)目的，根據(jù)學(xué)校實驗條件和學(xué)生實際情況，還可以從28個探究中選擇部分探究，達成“會做”或者 “會表達”的作業(yè)目的.

這37個探究與人教版教材章節(jié)對應(yīng)關(guān)系見表1，其中八年級上學(xué)期共有10個探究，八年級下學(xué)期共有13個探究，九年級共有14個探究.在此基礎(chǔ)上，教師應(yīng)當(dāng)根據(jù)規(guī)劃的探究類作業(yè)的目的，合理安排探究類作業(yè)的時間，協(xié)調(diào)其他類作業(yè)的數(shù)量和類型.

根據(jù)探究類作業(yè)的目的，教師既要設(shè)計紙筆類作業(yè)，也要設(shè)計實踐類作業(yè)，前者的主要目的是鍛煉學(xué)生“會思考”和“會表達”的能力，后者的主要目的是鍛煉學(xué)生“會做”的能力.為此，教師應(yīng)圍繞科學(xué)探究的程序，基于真實的科學(xué)探究過程，采用任務(wù)驅(qū)動、問題導(dǎo)向的方式，設(shè)計探究類作業(yè)，在豐富學(xué)生實踐經(jīng)驗的同時引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)思維和規(guī)范表達.避免偏離科學(xué)探究的主要思路，偏離科學(xué)探究的真實過程，閉門造車設(shè)計探究類作業(yè).

將探究類作業(yè)跟課堂內(nèi)探究有機結(jié)合起來，有效解決課堂內(nèi)探究時間不足的問題.由于9個必做探究的思維鏈條很長，實驗操作和收集數(shù)據(jù)的步驟比較多，學(xué)生需要花費很長的時間，在課堂內(nèi)往往無法完整實施整個探究流程.為此，教師可以將提出問題、猜想假設(shè)和設(shè)計實驗等環(huán)節(jié)設(shè)計成紙筆類的探究作業(yè)，讓學(xué)生在課前完成，課堂內(nèi)重點實施做實驗、收集數(shù)據(jù)、分析論證，課后再安排相應(yīng)的作業(yè)，將整個探究過程規(guī)范表達出來.如果探究中包含的問題比較多，課堂內(nèi)無法全部完成，則可以將課堂內(nèi)沒有完成的問題設(shè)計成課后作業(yè).通過課前作業(yè)、課堂探究和課后作業(yè)的相互配合，就可以較好落實必做學(xué)生實驗.

2 探究類作業(yè)設(shè)計策略及案例

2.1 以培養(yǎng)學(xué)生“會思考”為目的的探究類作業(yè)的設(shè)計策略

“會思考”是指學(xué)生學(xué)會提出問題、猜想假設(shè)、設(shè)計實驗、分析論證、評估等環(huán)節(jié)的思維方法.根據(jù)“會思考”這一目的以及教學(xué)需要，教師可以針對某一個或幾個探究環(huán)節(jié)，設(shè)計課前診斷類作業(yè)或課后鞏固類作業(yè).例如，探究滑動摩擦力的影響因素可以分解為很多探究問題，學(xué)生想探究的問題往往很多，在課堂上沒有時間全部探究，在這種情況下教師就可以將課堂上沒有探究的問題設(shè)計成探究類作業(yè)，鞏固學(xué)生課堂上學(xué)習(xí)的科學(xué)思維方法.

請將小明的實驗設(shè)計思路補充完整.

這種實驗設(shè)計思路是適用于科學(xué)探究的通用思路，可以遷移到其他探究的實驗設(shè)計中，需要加強練習(xí).因此，針對表1中的探究實驗，教師都可以設(shè)計類似的框圖以培養(yǎng)學(xué)生“會思考”為目的的探究類作業(yè).

除了幫助學(xué)生學(xué)會實驗設(shè)計的探究類作業(yè)外，教師還可以根據(jù)教學(xué)需要針對分析論證、評估等環(huán)節(jié)設(shè)計探究類作業(yè).在設(shè)計這類作業(yè)時，常用的策略就是利用學(xué)生在實驗設(shè)計、分析論證等環(huán)節(jié)常見的錯誤，進行適當(dāng)改編，引導(dǎo)學(xué)生通過交流評估，糾正其在科學(xué)探究中的思路和方法錯誤.例2就是這種探究類作業(yè)的案例.

例題2 小華在學(xué)習(xí)“探究壓力作用效果的影響因素”時在水平桌面進行如下實驗：將質(zhì)量分布均勻的物體B沿豎直方向切成大小不同的兩塊，如圖2所示，將左邊部分移開后，發(fā)現(xiàn)剩余部分B′對泡沫的壓力的作用效果沒有改變，所以得出結(jié)論：壓力作用效果與受力面積無關(guān).問題：你是否同意小華的觀點？并說明理由.

例題2 水平實驗桌面上有微小壓強計、刻度尺和裝有適量水的A、B兩個燒杯.小亮學(xué)習(xí)液體內(nèi)部壓強跟哪些因素有關(guān)的知識后，又提出新的猜想，為此他利用提供的實驗器材進行如下實驗探究.

（1）將微小壓強計的探頭放入A燒杯的水中，探頭到燒杯底的距離L1為6cm，如圖2甲所示，記錄微小壓強計U形管兩側(cè)的液面高度差h1;

（2）將微小壓強計的探頭放入B燒杯的水中，探頭到燒杯底的距離L2為10cm，如圖2乙所示，記錄微小壓強計U形管兩側(cè)的液面高度差h2.

小亮發(fā)現(xiàn)h1大于h2，于是小亮得出結(jié)論“液體內(nèi)部任意一點的壓強跟該點到容器底的距離L有關(guān)”.

請判斷小亮的實驗結(jié)論是否正確，實驗過程有無錯誤，如果有錯誤，請指出有哪些錯誤，并進行改正.

2.2 以培養(yǎng)學(xué)生“會做”實驗為目的的探究類作業(yè)的設(shè)計策略

在物理教學(xué)中，學(xué)生做實驗的機會和時間都是最少的，這是學(xué)生實驗操作技能薄弱的主要原因.從學(xué)生提高實驗操作技能發(fā)展的需要看，僅僅利用課堂內(nèi)有限的實驗操作還不夠，教師還需要設(shè)計適當(dāng)?shù)囊浴皶觥睂嶒灋槟康牡奶骄款愖鳂I(yè).針對表1中的9個必做實驗， “做實驗”這一環(huán)節(jié)的作業(yè)應(yīng)在校內(nèi)實驗室完成.為了便于管理，提高實驗室的利用率，教師在設(shè)計“做實驗”的作業(yè)時，應(yīng)充分利用學(xué)校的課后服務(wù)時間，對作業(yè)時間進行系統(tǒng)規(guī)劃，對各個班級利用實驗室的時間進行合理安排.為了提高“做實驗”的效率，還要配套相應(yīng)的“設(shè)計實驗”的作業(yè)，在教師批改完成后，再安排“做實驗”的作業(yè).例如，學(xué)生在學(xué)完影響浮力大小的因素后，可以先選擇“物體所受浮力大小與物體的密度是否有關(guān)”這一學(xué)生關(guān)心的問題，安排“設(shè)計實驗”的作業(yè)，在此基礎(chǔ)上，選擇適當(dāng)時間，再安排“做實驗”的作業(yè).

對于可以利用日常生活中的器具完成的實驗探究，如表1中探究固體、氣體、液體能否傳播聲音，探究影響蒸發(fā)的因素，探究影響電磁鐵磁性強弱的因素等，教師可以設(shè)計適當(dāng)?shù)摹白鰧嶒灐钡淖鳂I(yè)，這些作業(yè)可以根據(jù)實際情況安排在家庭、社區(qū)等校外活動場所進行.其目的在于鍛煉學(xué)生因地制宜、利用日常生活中的器具進行探究的能力.

2.3 以培養(yǎng)學(xué)生“會表達”為目的的探究類作業(yè)的設(shè)計策略

“能表述探究的問題、過程和結(jié)果，了解交流與合作在科學(xué)探究中的意義”是義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生科學(xué)探究能力的基本要求.但在教學(xué)實踐中，因課堂教學(xué)時間有限，對交流在科學(xué)探究中的意義認(rèn)識不足，學(xué)生表達所探究的問題和過程的機會不多，尤其是書面表達更是少見，致使學(xué)生書面表達探究過程的能力比較薄弱.為此，就需要設(shè)計以培養(yǎng)學(xué)生“會表達”為目的的探究類作業(yè)，表1中的9個必做實驗都應(yīng)該在學(xué)生經(jīng)歷“設(shè)計”和“做”的基礎(chǔ)上設(shè)計“會表達”的作業(yè).因為探究過程的表達比較復(fù)雜，學(xué)生難以簡練準(zhǔn)確表達出來.為克服這些困難，教師在設(shè)計“會表達”作業(yè)時，應(yīng)堅持循序漸進的原則，在做完實驗的基礎(chǔ)上，設(shè)計出結(jié)構(gòu)清晰、帶有引導(dǎo)作用的填空式作業(yè).具體策略是教師先寫出探究過程，再改編為適合學(xué)生模仿學(xué)習(xí)的結(jié)構(gòu)，然后用留空的形式，引導(dǎo)學(xué)生填寫探究過程中的一些關(guān)鍵步驟，如例3所示.在此基礎(chǔ)上，換一個探究問題，讓學(xué)生模仿這種表達的結(jié)構(gòu)和格式，寫出主要實驗步驟，畫出實驗數(shù)據(jù)記錄表，如例題4所示.

例題3 請你在完成“探究電阻一定時，通過它的電流和它兩端電壓的關(guān)系”后，將以下實驗步驟補充完整.

（1）按照圖3所示電路圖連接電路，開關(guān)斷開，滑動變阻器的滑片置于最大阻值處;（表達出如何連接探究所需要的電路）

（2）試觸后閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片至適當(dāng)位置，用測量，用測量，將記錄在表2中;（表達出如何測量自變量和因變量）

（3）保持定值電阻R=5Ω不變，通過改變，改變的大小;（表達出如何控制變量，如何改變自變量）

（4）再次測量，將數(shù)據(jù)分別記錄在表2中;（表達出再次測量自變量和因變量）

（5）仿照步驟3和步驟4，再進行次實驗，將的數(shù)據(jù)分別記錄在表格2中.（表達出自變量改變的次數(shù)、測量自變量和因變量的次數(shù)）

例題4 請你在完成“探究電阻兩端電壓一定時，通過定值電阻的電流與電阻阻值的關(guān)系”后，仿照例題3，畫出實驗電路圖，寫出主要實驗步驟，畫出實驗數(shù)據(jù)記錄表.

等學(xué)生表達能力提高后，教師再設(shè)計更高要求的作業(yè)，讓學(xué)生獨立寫出完整的探究問題、過程和結(jié)論.

以上簡要論述探究類作業(yè)的設(shè)計思路和策略，還有很多現(xiàn)實問題需要各位同仁在教學(xué)實踐中繼續(xù)探索.

參考文獻：

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[3]秦曉文.初中物理診斷類作業(yè)的設(shè)計策略[J].中學(xué)物理，2020，38（16）：9-11.

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

[5]秦曉文.基于核心素養(yǎng)的中學(xué)物理教師專業(yè)發(fā)展策略[J].中學(xué)物理，2019，37（05）：2-5.

（收稿日期：2021-07-03）