發展核心素養的初中物理作業設計

宋加全

摘要：本文以初中物理作業設計為切入點，以發展學生核心素養為落腳點，從物理基本觀念、科學思維能力、實驗探究能力、科學的態度和責任四個方面出發，通過具體實例分析研究初中物理作業的優化設計策略，以提高作業布置的有效性。

關鍵詞：核心素養；初中物理；作業設計

2014年3月30日，教育部印發《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》。該意見提出“要從實際情況和學生特點出發，把核心素養落實到學科教學中”。物理學科的學科素養包括：物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度和責任。物理作業是物理課堂教學的補充和延伸，是教學效果、學習效度的主要評價方式之一，因此作業的設計與布置成為教學工作中的一項重要環節。那么如何在作業設計中落實核心素養呢？本文以初中物理作業設計為切入點，以發展學生核心素養為落腳點來探討作業設計策略，以期拋磚引玉，引起廣大教師在學科中落實學科素養這一問題的關注和思考。

1作業設計體現典型性。幫助學生建立基本的物理觀念

基本物理觀念是學生在獲得知識、方法和技能的過程中，逐步形成的較為基礎的物理認識觀，并能夠內化為解決實際問題的物理能力。教師在作業設計時應認真領會新課標精神，鉆研教材，研究學情，作業設計時要注重題目的典型性，幫助學生建立基本的物理觀念。注意作業的難度和題量要適當，摒棄偏、繁、難、脫離生活實際的內容。

例1 能量轉化效率問題的作業設計

太陽能路燈（如圖1所示）的燈桿頂端是太陽能電池板，它能將太陽能轉化為——能，并向燈桿下方的蓄電池充電，將電能轉化為——能儲存起來，供夜晚路燈照明。若在一定時間內，太陽光輻射到該太陽能電池板的能量為2.7×10⁷J，這與完全燃燒____kg的煤放出的熱量相當；這些能量經轉化后，可供功率為35W的路燈工作60h，那么該太陽能路燈的能量轉化效率是____%（煤的熱值為3.0×10⁷J/kg）。

本題以生活中的真實情景為素材，引導學生注意觀察生活，積極思考。本題涉及到能量轉化、熱值、電能幾個基本概念，通過簡單計算，反映出幾種形式的能之間的關系。通過此題，學生加深了對能量相互轉化的理解。

2作業設計體現層次性，幫助不同層次的學生提高科學思維能力

《物理課程標準》指出：“學生是學習發展的主體，物理學科必須根據學生的身心發展，關注學生的個體差異的不同的學生需求?！薄凹皶r了解學生的學習情況，對不同學生提出不同的學習任務和要求，這是因材施教的基本手段?！边@充分說明物理教學必須以學生為中心，充分考慮學生差異。設計和編選的作業應該體現層次化，以適應不同層次學生的發展要求，這符合因材施教的教學原則。根據學生的學習基礎、學習態度、學習能力等方面因素，把學生分成三個組：其中較優秀的學生為甲組，中等的學生為乙組，較差的學生為丙組。在分組前給學生講清分組的目的和重要性，以消除學生思想中的消極心理。每次作業采用優化的彈性結構設計，分基礎題、中檔題和提高題。甲組學生選做中檔題，必做提高題；乙組學生必做基礎題、中檔題，鼓勵做提高題；丙組學生必做基礎題，鼓勵做中檔題。

例2 中考綜合復習的作業設計

如圖2甲所示是小華同學設計的一種測定油箱內油量的裝置，其中R₀為定值電阻，R為壓敏電阻，其阻值隨所受壓力變化的圖像如圖2乙所示。油量表由量程為0～3V的電壓表改裝而成。已知油箱重80N，壓敏電阻R能夠承受的最大壓力為800N，電源電壓保持6V不變。（g取10N/kg）

（1）若油箱內油的密度為0.8×10.kg/m³，則此油箱最多可裝多少立方米的油？

（2）若壓敏電阻受到最大壓力時，電壓表的示數達到最大值，則定值電阻R₀的阻值為多大？

（3）請推導R₀兩端電壓U₀與油量V的關系式，并據此說明此油量表的刻度是否均勻。

此題中，第（1）題中的每個所求的物理量只需運用一個公式即可算出，難度較低，作為基礎題；第（2）題需要綜合圖像分析和電學計算，具有一定的難度，作為中檔題；第（3）題綜合性較強，在進行數學推導時要求學生具有較強的數學功底和邏輯思維能力，難度較大，作為提高題。

為了維護學生的自尊，學生分組情況并不公開，由教師靈活掌握。另外，學生分組情況是動態變化的，對進步較大的學生要及時提高其層次，對高層次作業力不從心時也可考慮降低其層次。在這樣的激勵機制下，學生學習既有壓力也有動力，在成功的嘗試中樹立學習的自信心，科學思維能力得到了不同程度的提高。

3作業設計體現探究性，幫助學生強化實驗探究能力

科學探究既是學生的學習目標，又是重要的學習方式。《物理課程標準》指出：“通過科學探究，使學生經歷基本的科學探究過程，學習科學探究方法，發展初步的科學探究能力，形成尊重事實、探索真理的科學態度?！睂W生的科學探究能力的培養也可以通過作業練習來實現。

3.1探究活動的評估與反饋

例3 歐姆定律的探究作業設計

如圖3是某實驗小組探究“電流與電壓、電阻關系”的電路圖。使用的實驗器材有：電壓為6V的電源，電流表、電壓表各一個，開關一個，5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值電阻各一個，規格為“20Ω 1A”的滑動變阻器一個，導線若干。

（1）連接電路時，開關應處于____狀態，滑動變阻器的滑片P應該處于最____端。

（2）探究電流與電壓的關系時，所測得的幾組電流、電壓值如表1所示。據表1數據可得到結論：____。

（3）探究電流與電阻的關系時，所測得的幾組電流、電壓值如表2所示。

①由于操作不當，導致一組數據存在錯誤，請判斷第____次實驗的數據存在錯誤。產生錯誤的原因是____，正確的數據應該是____A。endprint

②糾正錯誤以后，該小組用30Ω的電阻替換15Ω的電阻進行了第4次實驗，發現實驗無法進行下去。為完成第4次實驗，同學們提出了下列解決方案，其中正確的是（ ）

A.將電壓表的量程換為0～15V

B.換成電壓為12V的電源

C.更換最大阻值大于或等于30Q的滑動變阻器

D.可將定值電阻兩端的電壓調為1.5V

此題探究“味道”濃厚，要求學生能深刻理解、掌握進行實驗與收集證據、分析與論證、評估等探究要素。多設計這類題目的訓練，可以使學生體驗科學探究的樂趣，領悟科學探究的方法。

3.2動手操作解決實際問題

物理學是以實驗為主的學科。教師可以設計一些物理小制作作業，使學生通過親自動手，增強感性認識，提高動手動腦能力，學生的創新能力和意識也會得到提升。在學習《杠桿》時，為了讓學生掌握杠桿原理，筆者設計了制作“蠟燭蹺蹺板”的作業：

例4 將一支蠟燭的兩端削尖，在中間垂直插入一枚大號縫衣針，把縫衣針的兩端分別放在兩個玻璃杯上，就做成了一個蠟燭蹺蹺板。用小刀對蠟燭的兩端進行加工，使蠟燭蹺蹺板能夠在水平位置平衡，蠟燭蹺蹺板會怎樣運動？請你解釋其中的道理。

學生通過完成此題，增強了動手操作的能力，加深了對杠桿原理的理解。初中階段可以讓學生完成的小制作很多，如：水果電池、簡易針孔照相機、浮沉子、會跳的卡片、橡皮筋測力計等。學生完成小制作后，教師可以組織學生相互交流，總結改進，從而進一步激發學生的興趣和求知欲，提高學生的物理素養。

4作業設計體現開放性。幫助學生培養科學的態度和責任

布置開放性作業，可以拓寬學生的科學視野，體會到學以致用的樂趣，了解科技發展的動態，關注技術應用帶來的社會進步和問題，樹立正確的科學觀。

通過設計和布置調查、訪問類作業，讓學生走出課堂，走進社會，調查一些與物理相關的問題。例如，在學完了《噪聲及其控制》后，布置學生對所在學校的噪聲情況做一個調查，要求列出學校環境噪聲的主要來源，并且根據調查結果向學校提出改進意見；在學完《電磁波及其傳播》后，組織學生參觀當地的電視臺，了解電視信號的發射、傳輸和接收的過程；在學習《電能表和電功》后，布置學生統計家里用電情況，并進行適當的拓展：電視機處于待機狀態時耗電情況研究，冬天將空調的制熱溫度調高2℃對耗電的影響等。

現代信息技術的發展正在突破各種資源的時空限制，為物理學習提供了廣闊的舞臺。布置一些信息收集的作業，可以讓學生自主尋找有用信息進行研究，真正成為學習的主人。例如，在學習《長度的測量》時，布置學生上網查閱有關“國際單位制”的資料，了解關于“米”的定義的歷史變遷。在學習《物質的三態

溫度的測量》時，布置學生上網了解溫度計的發展歷史，并查閱“溫室效應”和“熱島效應”的有關資料，嘗試對環境溫度問題發表自己的看法。

綜上所述，教師在進行作業設計時，必須認真學習和領會新課標精神，摒棄傳統的作業觀，著眼于提高學生的核心素養，以提高作業設計的有效性，為學生的可持續發展奠定良好的基礎。endprint