作业是物理课堂教学的重要组成部分,是提升教学质量、培养物理核心素养的关键途径,但迫于升学压力,当前物理作业依然面临单一性、机械性、无目的性等各种问题,致使学生束缚在沉重的作业负担中。教师应以此为切入点,分析“双减”政策下作业设计的依据与思路,并结合作业设计实践对其进行探究,持续优化物理作业设计,减轻学生的作业压力,促使学生全面发展。
一、作业设计的依据
首先,教师要围绕“压强”这一知识点的主要内容进行作业设计,如压强概念、单位、计算公式、应用等方面,增强作业与知识点的衔接性。同时,教师可以把学生的理解难度作为作业设计依据,在教学人教版八年级下册“压强”一课内容时设计与学生对概念的理解程度相应的题目,有利于激发学生的学习思维,更好地掌握基础知识。其次,教师把学生的学习能力、探究能力、实际应用能力等作为作业设计的依据,设计的题目应贴近学生的实际生活,也可以融入一些让学生动手操作的相关题目,增强学生对“压强”知识内容的理解和吸收。最后,作业设计的依据要建立在学生学习兴趣的基础上,教师应了解学生对哪些题型感兴趣,尽量设计富有多样性和趣味性的作业,满足学生不同的学习需求,达到提高学生学习能力的目的。
二、物理作业内容设计
在物理作业内容的设计上,教师可以按照作业不同的类型进行划分,根据本课教学内容和层次规划出基础类作业、综合类作业、诊断类作业、建构类作业、巩固类作业和发展类作业。在“压强”一课中,学生首先要理解压强的概念,在此基础上学习物体之间产生的压力,这个过程也是通过实验操作总结出的科学结论。教师可在实际教学中利用实验探究进行验证。学生在理解和应用压强概念的基础上,运用压强公式能够使计算方法更加简便,所以,教师应设计课后巩固作业。教师将压强和实际情境相结合,以此设计课后发展作业,全方位对学生进行培养,包括获取证据的能力、分析处理信息的能力、得出合理结论的能力等。因此,在作业设计过程中,教师要把实验探究压强作为作业设计的主要目标,组织学生参与到实验操作中,培养学生的实验设计和数据分析能力。实验中所使用的工具有测力计、圆柱、方块,以及一些记录实验数据的工具,如尺子、笔、纸等。教师组织学生进行小组合作学习,并把实验工具分发给各小组,带领学生进入实验环节。
(一)基础类作业
1.教师引导学生参考教材中的“学到了什么”,讨论和分析与“压强”相关的知识,可以让学生在网络中搜索知识树和思维导图模板,鼓励其动手绘制,为接下来的课上交流做好充足的准备。为了让学生全面掌握本课中的“压强”知识,教师还要在知识梳理和总结上对学生进行引导,帮助学生建立完整的知识框架,为学生的学习过程创造便利条件,学生归纳、总结知识的能力将会大幅提升。
2.实际上,很多物理学知识都存在于我们的生产与生活中。以河坝的设计为例,工程师在设计过程中,会考虑到水的深度越深,压强越 ,设计出的河坝形状下宽上窄;如果在海拔较高的山上使用高压锅,海拔高度越高,大气压越 ;水位计中的水面与锅炉内水面相持平,是利用了锅炉水位计原理。
3.在寒冷的冬季,有很多人在冰面上玩耍。小强在玩耍时脚下的冰被踩得马上要裂开了,发出“嘎吱嘎吱”的声音,小强立刻大声地向其他人求救:“我脚底下的冰要裂开了!”一位年龄较大的姐姐告诉他:“不要站着,快趴在冰面上爬到岸边。”小强最终在这位姐姐的指挥下安全爬到了岸边。教师引导学生把所学的物理知识与这个案例联系到一起,说出小强爬离冰面脱离危险运用了什么原理。
4.下图(见图1)中是一只躲在洞里的草原犬鼠,这种动物主要生活在草原地区。草原犬鼠会挖一些洞作为栖息场所,它们的洞口不仅多,洞口的形状也不尽相同,有些洞口呈现出圆锥形土堆形状,有的洞口较为平整。微风掠过洞口时会进入洞穴内部,洞穴内就会有空气流动。
问题:
(1)对洞穴中气流的方向进行标注。(用箭头形式)
(2)洞内的通风情况和洞的结构存在什么样的关联?
5.压强能够以多种形式存在。比如,你可以将塑料袋套在手上,把手放到装满水的盆中,观察塑料袋的变化,判断液体中是否存在压强(见图2)。
在解答第2、3、4题的过程中,学生对压强定义、单位、计算公式的理解更加透彻,压强计算方法更加多样和灵活。通过应用液体压强的特点和计算公式,学生将能够进行计算并解释相关现象,从而加深对液体沸点与大气压之间关系的理解。此外,学生还将进一步探究流体压强与流速的关系,并能够运用这些原理解释各种物理现象。
第5题主要是在物理学习中锻炼学生的观察能力,也可以作为一项物理作业设计活动。在观察过程中,塑料袋套在手上同时受到液体压强的影响,会有效刺激学生的感官,让学生感受到塑料袋在液体中对手产生的压迫感,进一步确定“液体也会产生压强,液体内部充满了压强”的物理原理。这样的作业有利于促进学生主动学习和观察,在实践操作中加深对压强知识的理解,学生的学习兴趣和学习能力将会显著提升。
(二)综合类作业
6.引导学生设计与压强知识有关的实验,可使用钢针、水、矿泉水瓶、海绵、硬纸片等,记录实验步骤和方法,仔细观察实验现象,根据实验现象总结实验结果。
7.由于茶几鱼缸美观又实用,很多商场都在售卖茶几鱼缸。下图(见图3)和下表(见表1)中为茶几鱼缸和鱼缸的一些参数,鱼缸中装满了水,求:
(1)水的重力。
(2)水面下0.2m处水的压强。
(3)鱼缸对地面的压力和压强。(g=10N/kg)
在解答第6题的过程中,学生需要精心挑选合适的器材来设计和实施实验,这一环节旨在培养学生利用生活中常见物品进行实验探究的创新能力,帮助学生深化对本课核心实验原理和方法的理解。通过解答第7题,学生清晰地掌握运用压强公式解题的步骤,明确计算压力和压强的先后顺序,锻炼了熟练运用公式进行计算的能力,其问题解决能力也得以提升。
(三)诊断类作业
在诊断类作业环节中,学生基于对压力的理解和掌握总结出:重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。通常情况下,压力和重力是存在一定差别的,只有在特定的情况下才能使压力和重力保持一致,此结论并不具备统一性。为了使学生对压力与重力关系理解得更加清晰,教师可以呈现以下作业:
(四)建构类作业
在压强概念的基础上,进入实验操作验证环节,在实验过程中探讨和研究压力作用效果的影响因素,总结压力的作用效果与压力和受力面积之间存在的因果关系,进一步设计建构类作业。教师可以设计下图中钉钉板的作业内容,此项作业非常贴近学生的实际生活,有利于学生对问题进行猜想,并根据自己对问题的思考制订相应的解决方案。教师呈现以下作业:
生活中,我们会使用图钉去固定一些需要公布的文件。图钉有一个钉尖和一个钉帽,我们的手指接触的是 ,用 去扎破展板。
1.提出问题:图钉对展板产生压力的作用效果与什么因素有关?
2.提出猜想:
3.实验目的:
4.实验方法:
5.实验器材:
6.实验步骤:
7.结论:
结论1: ; 相同时, 压力的作用效果明显。
结论2: 相同时, 。
(五)巩固类作业
压强公式能够使问题的计算方法更加简便,而且生活中的很多现象都可以利用“压强”的概念来解释。因此,教师应在学生理解压强概念的基础上进一步设计巩固类作业。在设计作业内容时,教师可以把电影《南极大冒险》的部分片段作为素材,探究在冰面上采取何种姿态能够达到冰面破裂的目的,围绕这个内容设计不同的问题,包括压力的评估、压力的公式推理以及在具体场景下压强的运用。教师可以把电影片段融入作业,给学生带来身临其境的学习体验,提高学生的学习兴趣,把所学知识运用到实际中,课堂内容巩固效果尤为显著。
(六)发展类作业
教师可以为学生精心设计周末在家中实践的活动作业,并通过任务单的方式将其详细落实执行。此类作业涵盖内容包括评估物体长度、利用网格法进行面积测量、观察周围环境和物体、运用物理学理论进行事物的解析和解读,以及用周围的材料进行科研实验等(见图4、图5)。
周末作业:估测你站立时对地面的压强。
【活动1】体重为50 kg的同学站在一块60 cm×60 cm的瓷砖上,请估测他对地面的压强(见图4)。请写出你估测的方法和过程。
【活动2】利用家里的体重计以及网格法(参照课本第32页)进行测量,估测你站立时对地面的压强。请写出你的实验步骤和估测结果,并在背面或是另外附上实验的网格图。
【思考1】仔细观察鞋子,鞋底一般有不少纹路。鞋纹对你的实验结果有影响吗?请写出你的判断依据。若是有影响,你有什么建议吗?
【思考2】家里的鞋柜放有运动鞋、皮鞋、高跟鞋等,观察这些鞋子的特点,想想穿不同鞋子的人对地面的压强是否不同。对此,你有什么想法吗?
【思考3】有人说“一般男性比女性重,所以男性站立时对地面产生的压强比女性大”,你认可这样的说法吗?请你邀请自己的家人,一起进行实验测量并计算,做出判断。
三、物理作业实施效果
教师基于上述几种初中物理作业的功能特点,并结合课堂设计的思路,在相应的时间段内设计不同的作业任务。基于上一堂课的作业内容,教师能够全面掌握学生对新知识的预习情况,为设计课堂作业做好准备。当日“压强”课程结束后,教师需要安排强化类任务,深化学生对压强概念的掌握。由于周末时间相对充裕,学生能够进行以“压强”为主题的小型科学探究,这有助于安排更多的发展类作业。
通过教学实践可以发现,大部分学生都能对压力和重力进行正确的区分,同时能够准确表达出两者之间的差别,对压强概念的理解更加深刻。在建构类作业环节中,教师为学生创设了图钉、扎展板的学习情境,与学生的实际生活非常贴近,易于学生展开思考和想象,学生能够根据自己的思路设计实验。在教学活动中,学生能够在短时间内把实验设计出来。而且各小组通过相互学习和交流,对实验方案中存在的不足进行完善,整体实验探究效果显著提升。教师通过批阅巩固类作业可以发现,很多学生能够对冰面产生的压强进行快速、准确的计算。同时,学生根据公式确定了减小压强的实验方案:采取平躺的姿势可以增大受力面积,达到减小压强的目的。最后是发展类作业,此项作业需要学生亲身参与,学生站立在地面上,并测算自己对地面产生的压强。发展类作业存在于学生的实际生活,有利于增强其对知识的探索,使学生在一定的依据下对测算结果进行科学的推理,同时提高了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
从课程的角度出发,教师结合“双减”政策,对初中物理作业的设计与实施进行了深入的反思和探究,为此提供了一些建设性建议。在课程教学中,一方面,作业设计被深刻理解为一个核心组成元素,其目的应与课程内容相互适应,应是教学活动的进一步扩充和提高;另一方面,教师应对作业设计进行多样性的尝试,不断进行革新和完善,提高学生作业完成效率。此外,作业的设计需要有明确的分级和层次差异,教师可以按照一定的步骤来进行,也可以选择按照分层作业的形式进行,这样更能满足不同学生的学习要求,推动学生的整体进步。