指向科学探究的物理实践作业设计探析

【摘要】教师在物理实践性作业中有意识地渗透科学探究的各个环节，能提高学生的科学探究能力，改善教与学的效果；学生在教师引导下能够通过实践作业完整地参与到科学探究的各个环节，掌握科学探究的方法，锻炼动手探究能力、合作互助能力、竞争与创新能力和评估反思的能力，最终提高学生的综合科学探究能力，养成了实事求是、勇于创新的科学精神。

【关键词】科学探究；实践性；物理作业

当前初中物理大多以卷面作业为主，形式较单一，作业的实践性、探究性没有很好地体现；作业安排的任务人人相同，没有很好地体现出学生的个体差异；作业设计大多针对学科知识点的训练，缺乏真实的生活情境，不能很好地培养学生的科学探究能力和核心素养。我们经过探索发现，弥补上述不足的有效办法是开展实践性作业，让学生基于生活中的真实情景在“做中学”，增强学生的科学探究能力和创新精神。

一、实践性作业的内涵

物理的实践性作业是以学生动手实践的心理需求为基础，以掌握物理知识为手段，通过手脑并用，注重加强与生活实际联系的学习行为。因此，物理实践性作业是指学生有目的地利用生活中容易得到的材料、物品和用具来完成的物理实验活动。实践性作业的形式不局限于传统的笔头形式，生活中的常见物理现象、生产建设、科学成果等都可以作为作业内容来完成，强调将物理的学习与生活日常紧密相连。让同学们在动手探究中巩固知识，学会在生活中运用知识，由枯燥无味的被动“写”作业，转变为主动“做”作业，重构并提升作业的意义。让每一份实践性的作业，在学生的成长过程中，成为一个新的生长点。

二、初中物理实践性作业的特征

在初中阶段，实践性作业在培养学生的物理学科核心素养，特别是科学探究中具有重要意义。在初中学生中开展实践作业，能很好地调动学生动手、合作、互助、探究的能力，竞争与创新能力，使学生能够完整地参与到科学探究的各个环节中去。提升学生核心素养。所以，老师在设计布置实践作业之前，要深刻认识到其特点和作用，才能更加充分地发挥出实践作业的育人功能。

初中物理实践性作业主要特征首先是可操作性，实践作业能否顺利开展并完成，可操作性是前提和关键。为此，教师在设计实践作业时，要根据学生的年龄特点、对学业的认知程度、平时的生活实际和体验等，根据课标和教材的要求，精心安排可操作的实践性作业。其次是具有合适的挑战性，学生在接到“跳一跳”能够得着的作业任务时，能够激发其好奇心和好胜心，提起学习的兴趣。为此，教师灵活运用生活、生产中的物理现象为素材，精心设计出具有挑战性的实践作业，使学生能够借助所学的物理知识对生活、生产中出现的物理现象进行解释，解决实际生活中遇到的各种难题。再次是多样性，实践性作业要避免传统作业多以笔头书写的卷面作业为主NOASXM6RyXIWY8XdeGrVUuF/B2CsF6TNFczeTxXvyFY=，任务统一，答案唯一的弊端，有意识地安排小制作、小调研、小探究等形式多样的实践作业，让每个学生完成的作业有鲜明的个人色彩而不是千篇一律，从而保持学生持久的学习兴趣爱好和创新精神，同时也提升教师对实践作业的设计和评价水平，提高教育教学能力。

三、指向学生物理科学探究的实践性作业设计策略

1.小故事、小剧场，培养学生善于提问、敢于猜想的能力

科学一般是来自猜想与假设，是一个不断观察、假设、思考、验证、归纳的过程。在初中部学生刚刚开始接触物理学科的时候，设计让学生收集物理学史中名人成长小故事的实践性作业。例如伽利略在教堂看到钟摆的摆动，引发积极的思考，提出了猜想并验证，最终找到了摆动的规律。再比如，麦克斯韦小时候姨妈送他苹果，他不停地问身边人，苹果为什么是红色的？姨妈不懂回答，叫他吹着肥皂泡去玩。他看到五颜六色的肥皂泡，反而有更多的疑问。收集整理这些物理史上的小故事，能够让学生知道“学起于思，思源于疑”。教师安排学生将查阅学习科学家成长的历史小故事在课堂上举行讲故事分享会，甚至举办小剧场让学生进行角色扮演，表演自编自导的小话剧，引导学生学会根据生活中身边的物理现象提出相关的问题，做出猜想和展开分析，培养良好的科学探究能力。这些敢于提问，勇于猜想的做法，为学生今后在实验探索的道路上埋下了科学的种子。

2.小实验、小探究，培养学生实验设计的能力

在初中物理中，大部分的实验CWvH1pdXH4UvqJYUWUagEBkyWhSbOiKazapZfIJ4Z70=都是课本已经配套设计好了的，学生只要根据教材和老师的指引，按部就班就能把实验动手完成。这个过程中他们仅仅是观察一下实验现象，把实验数据记录下来，基本上就可以得出早就确定的实验结论。这种传统的实验，大多是起到验证的作用，往往学生按实验的设计完成了动手操作却不懂得为什么这样做，只是为了记住结论而做实验。如此会对学生的实验设计能力和创新思维能力的培养带来阻碍。教师应该在实践性作业中，有意识地设计一些小实验、小探究，来弥补传统实验的不足。例如探究“生活中水杯杯口大热水散热快还是杯口小散热快？”猜想时，学生设计了如下的对比实验：选一个大的杯子和一个小的杯子，都往杯里倒入热水，一段时间后，用手摸杯子看哪个降温更快。看起来像模像样的实验设计却存在很多漏洞，教师可以引领学生思考：用手去直接摸杯子，凭感觉感受散热的快慢是否科学可靠？杯子散热快慢，可能与杯口大小的不同有关，是否杯身的材质、厚度、高度也会影响散热的速度呢？学生马上反应过来，如此设计实验不能很好地反映散热与杯口大小的关系，应该用温度计测量热水的温度变化情况，而且应该选择两个材质、杯身厚度高度一致的杯子来进行探究。教师设计类似的小动手、小探究实践性作业，引导学生像科学家开展科学研究一样，体会面对疑难困惑，学会设计实验和动手验证，最终解决问题，从中获得发现问题、分析问题和解决问题的能力，从而达到提高创新精神和实践能力的目的。

3.小综合、小操作培养学生分析论证的能力

学生思维可以大致分为记忆、理解、运用的低阶思维和分析、评估、创造的高阶思维两大类型。在初中阶段学生思维发展迅速，逐渐由小学阶段以低阶思维为主向初中以高阶思维为主的过渡，那么在科学探究中培养和锻炼学生的分析论证能力就显得尤为重要。学生动手进行实验探究，获得了若干的实验数据，这不能代表其分析论证的能力。丹麦的天文学家第谷·布拉赫几十年如一日地观察天空中各种行星的运行情况，记录下了大量的原始精准数据，但是数据不是结论和规律，最终是由学生开普勒根据他的观测数据进行大量的分析与归纳总结，得到了著名的行星运动三大定律。所以在数据中归纳出客观的规律，要经过分析论证数据的过程。在实践性作业设计中，注重培养学生根据物理量之间的数据关系培养选择、分析推理和论证的能力。

例如在学习了“电与磁”这章后，根据学生已有的地理知识和体育跳绳技能，安排进行“请地球来发电”的跨学科实践作业。要求学生完成利用导线来代替跳绳运动的绳子，对地球存在的地磁场做切割磁感线运动，用电流表来反映产生感应电流大小的实践探究作业。学生用指南针确定地磁的南北极后，在开展实验探究的尝试中，发现学生用电流表的指针摆动不明显，教师引导其应该选取灵敏电流计进行测量。学生换用灵敏电流计后，只能够测出微弱的感应电流。教师提示学生，作为导线的绳子匝数太少，实验的效果不明显。学生开动脑筋发现可以用废弃的多股网线代替普通导线，能够解决匝数少的缺陷，可以测出多组较明显的实验数据。教师再适当引导学生，课本中介绍，宋代的沈括发现了地球存在磁偏角，我们可否利用这套实验装置测量的数据，找出磁偏角呢？学生通过不断调整跳绳的角度和方位，记录下与地球南北极和地磁南北极夹角和感应电流的大小，通过多组的夹角电流数据，绘制坐标图，确定磁偏角的大致数据。以测量磁偏角为任务，设计层层递进的问题，引导学生经历科学探究活动，培养学生分析数据论证实验的能力、科学表述能力，促进学生高阶思维的发展，使学生逐步掌握分解信息数据、归纳总结规律、发现事物本质、揭示因果关系，促进学生核心素养的发展。

4.小活动、小改进培养学生评估和交流反思的能力

对科学探究的过程和结果进行评估、交流和反思，是新课程标准要求的关键要素之一，是指应该用物理的语言对实验的现象、数据及结论等进行总体的评价。学会了对自己的思维活动进行反思和有效的自我调节，是走向高阶思维的标志之一。但是在一线课堂中，教师往往重视实验的操作和结论的获得，有相当一部分教师忽视了评估交流这一环节的作用，大多是草草带过，甚至直接省略。同时，评价和反思大多是由教师的层面进行，很少专门设计评估反思类的作业让学生进行练习，这使得科学探究的环节有所缺失，阻碍了学生科学探究能力的发展。为此，教师应该对学生的科学探究评估和交流反思提起足够的重视，巧妙设计评估反思类的作业来帮助学生审视个人的学习方式方法，逐渐像科学SG0R3moMBat/FUS9JSlIlS8uSEJvsa0TxpB/d7BQfYw=家一样成为具有反思性的学习者。

例如在学习声音的特性这部分知识时，教材要求学生通过实验探究掌握声音的音调与频率的关系，声音的响度与振幅的关系。传统的做法是教师让学生通过敲击音叉、拨动尺子等物体，观察其振动的快慢和振动幅度的大小，建立起发声体振动越快，音调越高，振动幅度越大，声音越响的概念。但是实验中存在音叉等发声体的振动频率快、振幅小，单凭人的肉眼很难直接观察到振动的频率，响度差别不大的声音也很难通过耳朵精准分辨的缺陷。为此，教师可以设计实践作业，让学生评估和反思实验的不足，思考如何改进实验，让结论更加直观可信。在老师的引导下，学生学会在家应用手机的延时摄影功能，把不同物体发声时振动的“快动作”慢下来，直观观察到音调与振动频率快慢的关系；利用Decibel等手机分贝仪软件测量敲击物体发声时的响度大小，通过精确的声音响度数值反映声音的强弱。通过同学间的交流与评估，能够很好地对该知识难点进行突破，也学会了如何在反思中不断优化前行。

总之，教师应注重在设计物理实践性作业中有意识地渗透科学探究的各个环节，努力提高学生的科学探究素养，掌握科学探究的方法，锻炼动手探究能力，合作创新和评估反思的能力，养成实事求是、勇于创新的科学精神。

【参考文献】

[1]王彦斌，高中物理开放性作业设计研究[D].兰州：西北师范大学，2016.

[2]潘梦萍.初中物理作业现状调查及优化设计研究[D].上海：上海师范大学，2017.

（基金项目：本文系2022年度广州市教育科学规划课题“指向科学探究的物理实践作业设计与评价研究”的阶段性成果，课题编号为202214352）