高中物理實(shí)驗(yàn)作業(yè)編制與實(shí)施的策略研究

陸軍

摘? ?要： 在新課標(biāo)理念指引下，為了改變當(dāng)下高中物理實(shí)驗(yàn)類作業(yè)“數(shù)量少、形式單一”的狀況，提出了設(shè)計(jì)課前預(yù)習(xí)型實(shí)驗(yàn)作業(yè)、課中助學(xué)型實(shí)驗(yàn)作業(yè)、課后應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)作業(yè)來彌補(bǔ)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)作業(yè)的不足，并給出了具體的實(shí)施策略。為確保動手操作類實(shí)驗(yàn)作業(yè)能夠有效落實(shí)，提出了作業(yè)編制的針對性、趣味性、可行性、安全性四個(gè)原則。對高中物理實(shí)驗(yàn)作業(yè)的評價(jià)方法進(jìn)行了探索，提出了過程性評價(jià)和結(jié)果性評價(jià)相結(jié)合的方法。

關(guān)鍵詞：高中物理;實(shí)驗(yàn)作業(yè);作業(yè)編制

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2021）8-0011-4

中華人民共和國教育部制定的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》在課程理念中指出“要注重體現(xiàn)物理學(xué)科本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)。”[1]由于物理實(shí)驗(yàn)具有情境、演示、體驗(yàn)、探究和應(yīng)用等教學(xué)功能，學(xué)生在觀察和操作實(shí)驗(yàn)的過程中能對物理事實(shí)獲得具體、明確的認(rèn)識，有助于建立物理概念和獲得物理規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)中學(xué)以致用，有助于物理知識的內(nèi)化，促進(jìn)物理觀念的感悟、形成與強(qiáng)化。物理實(shí)驗(yàn)?zāi)茏寣W(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，發(fā)展科學(xué)思維，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。因此，物理實(shí)驗(yàn)是落實(shí)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要載體。在新課程理念的指引下，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)得到空前的重視。物理作業(yè)作為物理教學(xué)的一個(gè)基本環(huán)節(jié)，是學(xué)生體驗(yàn)和感悟物理世界的一種重要方式，是物理知識與生活實(shí)踐的一個(gè)很好的結(jié)合點(diǎn)。把與物理實(shí)驗(yàn)相關(guān)的內(nèi)容融入物理作業(yè)，形成物理實(shí)驗(yàn)作業(yè)，可以把“操作型”實(shí)驗(yàn)活動和“紙筆型”作業(yè)的思維引導(dǎo)融合在一起，體現(xiàn)教、學(xué)、做合一的教學(xué)理念，讓學(xué)生獲得動手和動腦相結(jié)合的訓(xùn)練，使物理教學(xué)的目標(biāo)真正落到實(shí)處[2]。

1? ? 高中物理實(shí)驗(yàn)作業(yè)的現(xiàn)狀及原因分析

1.1? ? 高中物理實(shí)驗(yàn)作業(yè)現(xiàn)狀

在物理實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的重要性得到廣泛認(rèn)同的今天，物理實(shí)驗(yàn)在物理作業(yè)中的地位如何？課題組帶著這一問題對上海市崇明中學(xué)部分高一學(xué)生做了一次關(guān)于物理實(shí)驗(yàn)作業(yè)的問卷調(diào)查。其中，學(xué)生在回答“你平時(shí)的物理作業(yè)中有關(guān)實(shí)驗(yàn)的作業(yè)情況”這一問題時(shí)，93%的學(xué)生認(rèn)為“大多數(shù)物理作業(yè)中沒有實(shí)驗(yàn)作業(yè)”，統(tǒng)計(jì)如圖1所示。學(xué)生在回答“目前物理實(shí)驗(yàn)作業(yè)的主要形式”這一問題時(shí)，93%的學(xué)生選擇“紙筆型”的實(shí)驗(yàn)題，統(tǒng)計(jì)如圖2所示。學(xué)生在回答“目前物理作業(yè)中要求動手的物理實(shí)驗(yàn)作業(yè)的情況”這一問題時(shí)，86%的學(xué)生認(rèn)為“幾乎沒有”，統(tǒng)計(jì)如圖3所示。從以上問卷和與老師的訪談可知，目前高中物理實(shí)驗(yàn)作業(yè)有這樣兩個(gè)特點(diǎn)：一是數(shù)量少。平時(shí)的物理作業(yè)中實(shí)驗(yàn)占比很少，多數(shù)作業(yè)中物理實(shí)驗(yàn)作業(yè)是缺失的。二是形式單一。在很少的物理實(shí)驗(yàn)作業(yè)中，實(shí)驗(yàn)都是以“紙筆型”實(shí)驗(yàn)題的形式出現(xiàn)，很少有讓學(xué)生動手的“操作型”實(shí)驗(yàn)。

1.2? ? 高中物理實(shí)驗(yàn)作業(yè)現(xiàn)狀的成因

1.2.1? ? 教師教學(xué)理念陳舊

我們認(rèn)為，目前物理作業(yè)中實(shí)驗(yàn)作業(yè)的缺失與教師的理念有關(guān)。長期的高考應(yīng)試壓力，產(chǎn)生了很多急功近利的行為。由于高考是書面考試，很多教師認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)的探究能力、科學(xué)精神和科學(xué)素養(yǎng)雖有利于學(xué)生的終身發(fā)展，但較難在應(yīng)試教學(xué)中迅速體現(xiàn)出效果。而大量的紙筆型訓(xùn)練更能在較短的時(shí)間內(nèi)體現(xiàn)出訓(xùn)練效果，使大家把耗時(shí)耗力的動手實(shí)驗(yàn)類作業(yè)邊緣化，并逐漸從物理作業(yè)中減少或消失。

1.2.2? ? 存在的現(xiàn)實(shí)困難

目前，符合要求的實(shí)驗(yàn)作業(yè)較少，編制實(shí)驗(yàn)作業(yè)對教師的能力要求高，工作量大，也制約著實(shí)驗(yàn)作業(yè)的優(yōu)化與改進(jìn)。另外，實(shí)驗(yàn)作業(yè)需要學(xué)生準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材，安裝實(shí)驗(yàn)裝置，完成作業(yè)難度較大，學(xué)生往往怕麻煩而馬虎應(yīng)對，教師對學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)情況的評價(jià)也較為困難，造成教師布置此類作業(yè)的意愿不強(qiáng)。

2? ? 高中物理實(shí)驗(yàn)作業(yè)的編制類型與實(shí)施策略

2.1? ? 課前預(yù)習(xí)型實(shí)驗(yàn)作業(yè)

某些物理概念或規(guī)律比較抽象，在學(xué)習(xí)物理過程中為了降低學(xué)習(xí)的難度，需要學(xué)生對物理現(xiàn)象或物理過程獲得一些感性認(rèn)識，因此需要學(xué)生去觀察物理現(xiàn)象，體驗(yàn)物理過程。但很多時(shí)候，由于在課堂上受到時(shí)空的限制，沒有條件去完成這些任務(wù)，因此需要學(xué)生在課前完成一些體驗(yàn)性的任務(wù)，我們把這種任務(wù)稱為課前預(yù)習(xí)型實(shí)驗(yàn)作業(yè)。

課前預(yù)習(xí)型實(shí)驗(yàn)作業(yè)應(yīng)該在學(xué)習(xí)與之相關(guān)內(nèi)容之前布置。由于預(yù)習(xí)型實(shí)驗(yàn)作業(yè)需要學(xué)生自己尋找實(shí)驗(yàn)器材，安裝實(shí)驗(yàn)裝置，所以實(shí)驗(yàn)器材應(yīng)容易獲得，裝置要容易制作。為了達(dá)到預(yù)期的體驗(yàn)效果，實(shí)驗(yàn)任務(wù)要明確。例如，在學(xué)習(xí)“波的干涉”這節(jié)內(nèi)容之前，教師布置這樣一個(gè)作業(yè)：如圖4所示，一個(gè)人左右手各拿一個(gè)帶柄的圓球，在池塘的水面上以相同的頻率拍打水面，激起兩列水波，觀察兩列波疊加后的波形，并描述其特點(diǎn)。

2.2? ? 課中助學(xué)型實(shí)驗(yàn)作業(yè)

在探究性學(xué)習(xí)過程中，我們常常需要通過實(shí)驗(yàn)得出規(guī)律。課堂上的時(shí)間有限，為了提高實(shí)驗(yàn)效率，幫助學(xué)生在較短時(shí)間內(nèi)完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，必須讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)開始之前，就能清晰地知道實(shí)驗(yàn)的目的是什么，觀察什么現(xiàn)象，測量哪些數(shù)據(jù)，以及如何記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或結(jié)果等。教師把實(shí)驗(yàn)過程具體細(xì)化為一系列的任務(wù)，設(shè)計(jì)成一份課堂作業(yè)，學(xué)生通過完成這份作業(yè)就能達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)和要求，我們把它稱為課中助學(xué)型實(shí)驗(yàn)作業(yè)。助學(xué)型實(shí)驗(yàn)作業(yè)能讓學(xué)生清楚自己做什么，怎么做。因?yàn)橛薪y(tǒng)一的格式，記錄規(guī)范，便于師生、生生間的交流。

例如，在“磁場對電流的作用? 左手定則”這節(jié)課中，在探究磁場方向、電流方向和安培力方向間關(guān)系的學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了如表1所示的助學(xué)型實(shí)驗(yàn)作業(yè)，幫助學(xué)生快速、正確地記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2.3? ? 課后應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)作業(yè)

為鞏固所學(xué)知識，培養(yǎng)實(shí)踐能力，達(dá)到學(xué)以致用的目的，在課后，可以讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)物理知識完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，解決實(shí)際問題，我們把這種任務(wù)稱為課后應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)作業(yè)。應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)作業(yè)是學(xué)生應(yīng)用物理知識的過程，也是檢驗(yàn)所學(xué)知識的過程，能促進(jìn)物理觀念的感悟、形成與強(qiáng)化。

課后應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)作業(yè)需要在學(xué)習(xí)完相關(guān)知識后布置。由于學(xué)生自己尋找實(shí)驗(yàn)器材，安裝實(shí)驗(yàn)裝置，所以一次不能布置太多，可以和其他“紙筆型”物理作業(yè)整合在一起，起到互補(bǔ)的效果。

例如，在學(xué)習(xí)了力的分解后，讓學(xué)生利用力的分解知識，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)用于測量一根頭發(fā)能承受的最大拉力。

3? ? 高中物理實(shí)驗(yàn)作業(yè)的編制原則

3.1? ? 針對性原則

為了保證實(shí)驗(yàn)作業(yè)的效果，編制實(shí)驗(yàn)作業(yè)時(shí)要堅(jiān)持針對性原則。預(yù)習(xí)型的實(shí)驗(yàn)作業(yè)是為學(xué)生學(xué)習(xí)新知識做準(zhǔn)備的，因此在內(nèi)容上必須與新知識相匹配，也就是說，在內(nèi)容上要具有針對性。在設(shè)計(jì)應(yīng)用型作業(yè)時(shí)，要讓學(xué)生在完成任務(wù)過程中用到課堂中所學(xué)的知識。設(shè)計(jì)應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)作業(yè)需要教師在課前進(jìn)行充分的醞釀準(zhǔn)備，把教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為有挑戰(zhàn)性的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。該任務(wù)完成過程所用到的物理知識和技能要與本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)相一致，該任務(wù)的難度要與學(xué)生的能力水平相匹配。例如，在學(xué)習(xí)自由落體運(yùn)動后，為讓學(xué)生學(xué)會建立自由落體運(yùn)動模型，并能運(yùn)用自由落體運(yùn)動的規(guī)律去解決實(shí)際問題，教師可以布置一個(gè)利用刻度尺測量人的反應(yīng)時(shí)間的作業(yè)。

3.2? ? 趣味性原則

為了讓學(xué)生能主動有效地去完成實(shí)驗(yàn)作業(yè)，編制實(shí)驗(yàn)作業(yè)時(shí)要堅(jiān)持趣味性原則。從教育心理學(xué)的角度來說，學(xué)習(xí)興趣是一個(gè)人傾向于認(rèn)識、研究獲得某種知識的心理特征，是可以推動人們求知的一種內(nèi)在力量[3]。每天大量的“紙筆型”作業(yè)讓學(xué)生感到厭倦，物理實(shí)驗(yàn)作業(yè)讓學(xué)生有了動手的機(jī)會，可以讓他們在愉快的體驗(yàn)中感受物理規(guī)律的奧妙，感悟物理知識與日常生活的緊密聯(lián)系。因此，編制物理實(shí)驗(yàn)作業(yè)時(shí)要考慮實(shí)驗(yàn)的趣味性。例如，實(shí)驗(yàn)過程看到新奇的物理現(xiàn)象;得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與認(rèn)知產(chǎn)生沖突，能激發(fā)求知探究的欲望，引發(fā)學(xué)生思考;實(shí)驗(yàn)與生活聯(lián)系緊密，達(dá)到學(xué)以致用的目的等。另外，編制實(shí)驗(yàn)作業(yè)時(shí)要控制任務(wù)的難度，讓學(xué)生體驗(yàn)到成功的樂趣，使學(xué)生從愿學(xué)變成樂學(xué)。

3.3? ? 可行性原則

為了讓學(xué)生能順利完成實(shí)驗(yàn)作業(yè)，編制實(shí)驗(yàn)作業(yè)時(shí)要堅(jiān)持可行性原則。學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)作業(yè)過程中，需要獲取實(shí)驗(yàn)器材，安裝實(shí)驗(yàn)裝置。為了確保學(xué)生能順利完成實(shí)驗(yàn)，讓他們體驗(yàn)到成功的樂趣，教師在編制實(shí)驗(yàn)作業(yè)時(shí)要考慮實(shí)驗(yàn)所需的器材必須是生活中常見的，是容易獲取的物品。另外，實(shí)驗(yàn)裝置的安裝要簡便，操作要方便，實(shí)驗(yàn)結(jié)果容易獲得。

3.4? ? 安全性原則

為了讓學(xué)生能安全完成實(shí)驗(yàn)作業(yè)，編制實(shí)驗(yàn)作業(yè)時(shí)要堅(jiān)持安全性原則。課前、課后的實(shí)驗(yàn)作業(yè)完成過程脫離了教師視線，因此編制實(shí)驗(yàn)作業(yè)時(shí)要把實(shí)驗(yàn)過程的安全性放在首要位置。存在安全隱患的實(shí)驗(yàn)不能作為實(shí)驗(yàn)作業(yè)，例如一些電學(xué)實(shí)驗(yàn)，或者用到易燃、易爆物品的實(shí)驗(yàn)。

4? ? 高中物理實(shí)驗(yàn)作業(yè)的評價(jià)方法

4.1? ? 過程性評價(jià)

對學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)作業(yè)的情況要進(jìn)行過程性評價(jià)。在編制實(shí)驗(yàn)作業(yè)時(shí)，通過設(shè)計(jì)具有程序性和邏輯性的問題鏈，以問題鏈的方式引導(dǎo)學(xué)生動手操作，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，并引導(dǎo)學(xué)生思考，幫助學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論，感悟物理規(guī)律。學(xué)生記錄的這些數(shù)據(jù)或現(xiàn)象一般不能憑空編造，而且具有個(gè)性化，教師根據(jù)學(xué)生對這些問題的回答情況，就能對學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)作業(yè)情況有一個(gè)科學(xué)客觀的判斷，可以更多地了解學(xué)生的體驗(yàn)和感受，以及數(shù)據(jù)記錄或現(xiàn)象記錄的真實(shí)性，也就是進(jìn)行過程性評價(jià)。例如，在學(xué)習(xí)牛頓第一定律前，布置了如下預(yù)習(xí)型作業(yè)。我們可以根據(jù)學(xué)生對這個(gè)問題鏈的回答知道他是否做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)。

作業(yè)：體驗(yàn)力與運(yùn)動的關(guān)系

如圖5所示，找一個(gè)木塊放在水平桌面上，用手慢慢推動木塊，然后撤去推力，木塊是否馬上停止運(yùn)動？用較大的速度推木塊，然后撤去推力，撤去推力后木塊是否馬上停止運(yùn)動？

椐據(jù)以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，你認(rèn)為物體的運(yùn)動是否需要力來維持？在力和物體運(yùn)動的關(guān)系中，力的作用是什么？

4.2? ? 結(jié)果性評價(jià)

我們關(guān)注過程性評價(jià)的同時(shí)，也可以對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評價(jià)，以便知道學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的理解程度。對于小制作的評價(jià)，我們要重點(diǎn)關(guān)注成果，因?yàn)槌晒从沉藨B(tài)度，體現(xiàn)了過程。例如，制作一把桿秤，這把桿秤的制作工藝和實(shí)用性就是評價(jià)的重要依據(jù)。對于規(guī)律探究類的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對所得規(guī)律的表述及規(guī)律的正確性都是評價(jià)的依據(jù)。

5? ? 結(jié)? 語

通過“高中物理實(shí)驗(yàn)作業(yè)編制與實(shí)施的策略研究”課題的研究，課題組力圖從理論和實(shí)踐層面共同推進(jìn)，設(shè)計(jì)開發(fā)了配套的操作型實(shí)驗(yàn)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)“紙筆型”和“操作型”實(shí)驗(yàn)作業(yè)的完美統(tǒng)一，提高了高中物理實(shí)驗(yàn)作業(yè)的質(zhì)量，并把評價(jià)方案融入作業(yè)之中，為落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)找到一條行之有效的途徑。希望本課題的研究能為其他老師進(jìn)一步改進(jìn)和編制物理實(shí)驗(yàn)作業(yè)提供參考。

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）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]彭瑞雪.高中物理實(shí)驗(yàn)作業(yè)活動的研究[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古師范大學(xué)，2010.

[3]杜威.教育中的興趣及努力[M].北京：中國傳媒大學(xué)出版社， 2018.

（欄目編輯? ? 趙保鋼）