基于学业质量的物理练习设计改进

郑妙群

摘 要：对照新课程标准规定的学业质量标准，我们需要改进物理教学中的练习设计。练习的设计目标要明确，清楚地指向物理学科核心素养的某个或多个方面;难度要合理，体现物理学科核心素养的水平层次;应具有一定的问题性、真实性、探究性或开放性;知识内容应具有代表性，为学生的个性发展搭建平台;要有针对性、计划性，确保学生形成完善的知识架构，为学生发展提供坚实基础。

关键词：核心素养;学业质量;练习设计

教育部颁布的《普通高中物理课程标准（2017年版）》，主要是将课程改革和教育质量的提升作为最终目的。新课程标准增加了学业质量部分，規定了学业质量标准。明确指出学业质量内涵是：学生在完成本学科课程学习后的学业成就表现。为进一步掌握学生学业完成质量和完成情况，在指导参与课程学习后还需要进行学业水平考试。学业水平考试以学业质量为依据，测量学生是否达到国家课程标准规定的学业质量的要求。因此，我们需要在物理教学中参照学业质量标准设计课后练习。

高中物理学业质量是依据物理学科核心素养四个方面的要求：“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”，结合课程内容的要求而制定的。学业质量水平具体分为五个不同的级别，每个级别都包含上述四个方面的内容，根据学生在不同环境，以及不同复杂程度问题的解决过程中，采取的概念、思维、方法和观念等来划分。学业质量水平2是当前高中毕业生需要满足的实际要求，也是进行学业水平考试合格性的基本要求，学业质量水平4往往作为高等院校招生录取专业性学业水平等级考试要求。

作为学生多方面发展状况的关键衡量标准，结合当前不同学业质量标准要求，我们可以对原有的练习设计进行反思和改进。

一、反思现时高中物理练习设计中存在的问题

物理练习是由教师布置的要求学生在学习了一个课程内容之后完成的任务。一般认为，它是课堂教学的延伸，有助于巩固和完善学生在课内学到的知识、技能，并培养学生独立的学习能力和学习习惯。可以说，学生做练习在物理学科核心素养的培养中非常重要。笔者在深入分析高中物理练习设计的现状后，发现存在下面的问题：

1.缺乏长远规划。当前的高中物理练习大多是针对某个概念、某条定理或定律、某个单元而设计的，有的只是找一些现有的资料进行练习，这种做法往往忽略学生的实际需求，缺乏系统性、针对性，更无学业质量等级观念。

2.依赖教辅书上的练习。目前高中物理教学多数人依赖教辅书，以教辅书上的练习代替教材中的练习，且采取题海战术。但是，教辅书上的练习多数是拼凑堆积而成的，可能既不符合课程内容要求，也不符合学业质量标准。

3.理论性强而实践性弱。练习基本上只是针对课内知识的书面形式，把物理知识和训练都集中在书面练习上体现，却放弃了实践活动。

4.答案唯一，压抑个性。高中物理练习题中，不管是主观题还是思维发散题，都给出了唯一的标准答案或者参考答案，为了尽可能拿到高分，学生就需要尽可能地做到和标准答案一致，长此以往会限制学生的发散思维，只能够单纯形成固有的思维和观念。答案的唯一，严重束缚学生的思维。

综上所述，这种缺乏长远规划、依赖教辅书上的练习、理论性强而实践性弱、答案唯一的练习，限制了学生学习和发展，同时也不符合新课程标准中五个级别的要求。所以，必须改进练习设计。

二、高中物理练习设计的改进

建构主义者认为：学生学习过程其实就是知识的重新建构过程，并非简单的信息输入、存储和提取，而是新旧知识和经验之间的相互作用的过程，也不仅仅是理解、记忆新知识，还要在分析的基础上形成自己的观点、思想，并对已有的知识经验进行改造。既然《普通高中物理课程标准（2017年版）》凝练出了物理学科核心素养，明确了学业质量应该达到的水平，那么，物理教师在教学中，就要将练习设计依据物理学科核心素养中的四个方面分为五个等级，这也是不同学业质量水平的体现。

1.练习的设计目标要明确，清楚地指向物理学科核心素养某个或多个方面。

新课程标准指出：高中物理课程能够为学生认识自然、理解自然提供基础，进一步建构自然界的物理图景。教学过程中，应该让学生透过现象看本质，正确了解科学、社会、环境之间的关系，形成正确的世界观、价值观，成为有社会责任感的公民。

因此，为了充分体现物理学科对培养学生的独特作用，在设计练习时，必须明确指向物理学科核心素养的某一个或多个方面。

示例1 为了探究“感应电流的大小与导体切割磁感线的速度的关系”，小王设计了如下的实验方案，请你填空。

（1）按如图所示实物图连接电路;

（2）保持磁感应强度不变，让导体棒AB以（填“相同”或“不同”）的速度沿相同方向做切割磁感线运动，观察电流表指针偏转角度大小;

（3）如果电流表指针偏转角度不同，说明感应电流的大小与导体切割磁感线的速度（填“有关”或“无关”）。

设计目标：此题设计明确指向物理学科核心素养中“科学探究”的证据意识和方案设计。

2.练习的设计难度要合理，体现物理学科核心素养的水平层次。

新课程标准将学业质量水平具体划分为五个不同的级别，针对不同级别的学习进行分析可以确定，当前不同级别之间存在由低到高递进的关系。对于高考不选考物理的学生，学业质量达到水平2就可以了，高考选考物理的学生则要达到更高水平。进行练习设计的时候，需要掌握好分寸，设计出对应级别难度的题目，让不同级别的学生在进行练习的过程中享受到成功的喜悦，最终提升学生物理学习的能力和物理学科核心素养。

示例2 研究证实，一般的人从发现路面存在情况到进行刹车操作的反应时间为0.3 s，但饮酒会导致反应时间延长。在某次试验中，志愿者饮用了少量酒之后，在试验场的水平路面以v0=72 km/h的速度匀速行驶。路面突然出现情况，他采取刹车制动，汽车行驶了40 m后停止，在汽车减速过程中，汽车运动的位移x和速度v的关系如图乙所示，此过程可视为匀变速直线运动，重力加速度g取10 m/s2。

（1）求减速过程汽车加速度的大小;

（2）求汽车从刹车至停下来所用的时间;

（3）饮酒之后，志愿者反应时间增加了多少？

设计目标：第（1）问考查的主要是物理学这种“物理观念”的运动与相互作用概念，以及“科学思维”中的证据意识，属于水平2层次，从图像中获取证据，利用运动与相互作用的知识解决问题。第（2）问主要是针对物理学科核心素养中“科学思维”模型构建和推理能力进行考查，属于水平4层次，学生可以根据题目描述出来的场景转换为所学的物理模型，通过物理学习中学到的公式来进行解答。第（3）问主要是对物理学科学习中的“物理观念”，以及运动和相互作用概念以及“科学态度与责任”的社会责任等进行考查和分析，属于水平5层次，使学生通过运用物理知识解决实际问题，自觉抵制酒后开车。

3.练习的设计应具有一定的问题性、真实性、探究性或开放性，体现学生应对复杂现实情景，参与探究活动的能力。

学业质量标准中不管是达到毕业的合格性要求，还是用于高校招生录取的等级性要求，都对学生应对复杂现实环境、恰当运用证据、参与探究学习活动提出要求，而且这些也是物理学科核心素养的培养目标所要求的。所以，练习设计就应创设学生熟悉的问题情景，提出开放性或可探究的问题。

示例3 某位同学借助当前实验室已有的器材来测量某圆柱体的电阻率ρ，其中使用到的器材有：待测圆柱体、游标卡尺、螺旋测微器、电源、电流表、电阻箱、滑动变阻器、开关和导线若干。

（1）分别使用游标卡尺和螺旋测微器对圆柱体的长度和直径进行测量，测量结果如图甲和乙所示，则长度为 cm，直径为mm。

（2）按图丙连接电路后，实验操作如下：

a.移动滑动变阻器R1的滑片，将滑片置于阻值最（填“大”或“小”）处;将S2拨至1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0;

b.调节电阻箱R2，将阻值调至最（填“大”或“小”），将S2拨至2;保持R1不变，调节R2，使电流表的示数仍然为I0，此时R2的阻值为1 280 Ω。

（3）根据测量数据可以确定，圆柱体的电阻率ρ=Ω·m。

（4）若实验室没有电阻箱，但有电压表，请你设计一个方案测出该圆柱体的电阻率ρ。

设计目标：第（1）问针对物理学科核心素养中“物理观念”和“科学探究”进行深入探究和分析，属于水平1层次，利用仪器收集数据。第（2）问针对物理学科核心素养中“物理观念”和“科学思维”进行考查，学生需要利用电路知识分析处理问题，其中a属于水平2层次，b属于水平3层次。第（3）问针对物理学科核心素养中“科学思维”，需要学生对当前已经存在的证据进行再度分析，最终得出结论，属于水平4层次。第（4）问对物理学科中核心素养的“科学探究”和“科学态度与责任”进行考查，要求学生制订出科学探究方案，对学生的探究与创新能力要求较高，属于水平5层次。

4.练习的设计涉及的知识内容应具有代表性，为学生的个性发展搭建平台。

根据新课程标准，物理教材内容的编写注重基础性、科学性，覆盖全部知识点，所以，每节课或每个单元知识内容很多，如果全部设计为练习，会增加学生学业负担，而且有些知识无需练习就能掌握。因此，应将一些对学生将来的发展有帮助的知识设计为练习。

学习《磁感应强度》一节时，磁感应强度概念在电磁学里是一个重要概念，是要掌握的重点概念。设计练习时要涉及磁感应强度的方向、大小、定义式，它的单位“特斯拉”学生当堂就能掌握，无需再专门设计练习，本节练习设计如下。

示例4 关于磁感应强度，下列说法正确的是（  ）

A.根据定义式B=FIL，磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与IL的乘积成反比

B.B是矢量，方向与在该点的磁感线的切线方向相同

C.由B=FIL可知，磁感应强度B的方向与通电导线在磁场中受到的力方向一致

D.匀强磁场的磁感应强度的大小和方向一定不变

设计目标：考查磁感应强度的方向及定义式。

示例5 如图所示，三根长直导线垂直于纸面放置，通以大小相同、方向如图所示的电流，ac⊥bd，且ab=ad=ac，则a点处磁感应强度B的方向为 （  ）

A.垂直于纸面向外

B.垂直于纸面向里

C.沿纸面由a向d

D.沿纸面由a向c

设计目标：考查磁感应强度的方向。

示例6 在磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，电流强度为2.5 A，导线长为1 cm，它受到的安培力为5×10-2 N，则磁场的磁感应强度是多大？

设计目标：考查磁感应强度的大小。

5.练习的设计需要有针对性、计划性，确保学生形成完善的知识架构，为学生发展提供坚实基础。

新课程标准提出：物理课程内容的设计要循序渐进，遵循高中生的认知规律及物理学科特点。所以，每节课或每个单元可能是零散的，但学业质量要求落实发展学生物理学科核心素养。因此，练习的设计应是互相有联系的，以此使学生准确有效地认识物理知识体系，最终提升学生的物理学科核心素养和学科学习能力。

学习《电磁感应现象的两类情况》一节时，设计下面的练习，将摩擦力产生条件、闭合电路欧姆定律、通电导线在磁场中受力、安培定则、楞次定律、外力做功及电流做功、能量守恒等知识点综合考查，构成完整的电磁学体系。

示例7 如图所示，宽度为L的光滑平行金属导轨上放一个直导体棒AB，导轨左端接有电阻R构成回路。设导体棒AB向右匀速运动的速度为v，不计其他电阻。求：

（1）导体棒AB做匀速运动时受到的安培力大小和方向;

（2）导体棒AB受到的外力的大小和方向;

（3）导体棒AB向右运动的位移为s时，外力克服安培力做的功是多少;

（4）在此过程中感应电流做的功是多少。

设计目标：综合考查电磁学知识。

三、小结

总之，高中物理教师要以新课程标准为依据，以发展学生物理学科核心素养为目标，紧扣学业质量标准，确立目标明确、难度合理、有一定问题性及代表性、题型开放多样、重视探究性的物理练习观，树立新的练习设计理念，以内容丰富多彩、形式多种多样的练習，调动学生的学习兴趣，使学生的个性得到张扬，为学生的终身发展奠定坚实的基础。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]徐斌艳，吴刚，高文.建构主义教育研究.北京：教育科学出版社，2008.