如何幫助學(xué)生完成物理自主學(xué)習(xí)

梁朔/北京市十一學(xué)校教師

中學(xué)物理課程是自然科學(xué)領(lǐng)域的一門基礎(chǔ)課程，根據(jù)高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)，物理課程的基本理念之一，就是引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提倡教學(xué)方式多樣化。通過創(chuàng)設(shè)學(xué)生積極參與、樂于探究、善于實(shí)驗(yàn)、勤于思考的學(xué)習(xí)情境，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

近年來，北京市十一學(xué)校物理學(xué)科的努力方向，就是將物理課程從“老師教”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)生主動(dòng)學(xué)”，而支撐這一轉(zhuǎn)變的，是老師們對(duì)課程內(nèi)容的科學(xué)重構(gòu)和精心設(shè)計(jì)，以及為學(xué)生提供的一系列用來幫助學(xué)生完成學(xué)習(xí)過程的 “工具與腳手架”。

我以初高中銜接課程第七章《運(yùn)動(dòng)和力》中的“彈力”這一內(nèi)容為例進(jìn)行介紹。關(guān)于“彈力”的概念，本章學(xué)習(xí)目標(biāo)包括以下幾點(diǎn)：

1.理解力的概念和力的作用效果，知道力的三要素，力的單位，會(huì)畫力的圖示或示意圖。

2.會(huì)使用彈簧測力計(jì)或力傳感器，理解相互作用力的概念和特點(diǎn) 。

3.理解彈力的概念以及彈力與形變的關(guān)系，會(huì)通過實(shí)驗(yàn)研究并歸納出胡克定律 。

有了具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)后，不能盲目進(jìn)行實(shí)施，我們需要考慮如何測評(píng)學(xué)生是否掌握了以上學(xué)習(xí)目標(biāo)，基于物理學(xué)科的核心素養(yǎng)，除了可以通過正常的筆紙測試來測評(píng)學(xué)生對(duì)于物理觀念和科學(xué)思維方面的掌握情況外，還應(yīng)該通過實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作，來測評(píng)學(xué)生是否掌握了科學(xué)探究方面的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ΑＲ虼耍覀儗?duì)學(xué)生的測評(píng)方式包含了以下幾種：思考并回答概念性問題、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和檢測題目，并在課前自主學(xué)習(xí)、課堂分組實(shí)驗(yàn)、課堂討論講評(píng)、章末檢測等幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行落實(shí)。

為了承載上述學(xué)習(xí)目標(biāo)，我們設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)：閱讀教材以及相關(guān)學(xué)習(xí)資源，小組合作自制一個(gè)彈簧測力計(jì)，并完成研究報(bào)告。

彈簧的彈力是一種較為簡單的彈力，它的大小滿足胡克定律，物理教學(xué)中通常要求學(xué)生測量彈簧彈力與形變的數(shù)據(jù)，并以此來計(jì)算彈簧的勁度系數(shù)，彈簧測力計(jì)也是中學(xué)常見的測量作用力的工具。我們希望學(xué)生通過小組合作的方式自制一個(gè)彈簧測力計(jì)。在這一學(xué)習(xí)任務(wù)中，學(xué)生不僅需要掌握彈簧彈力的基本性質(zhì)，會(huì)通過實(shí)驗(yàn)測量彈簧的勁度系數(shù)，同時(shí)能夠?qū)W以致用，自行設(shè)計(jì)并制作實(shí)物，從“結(jié)構(gòu)-功能”角度深入理解彈簧測力計(jì)的工作原理，最后對(duì)自制測力計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，體會(huì)實(shí)際測量工具與物理模型的區(qū)別。

此學(xué)習(xí)任務(wù)源于生活實(shí)際，具有開放性，學(xué)生可以根據(jù)自己的喜好來設(shè)計(jì)不同樣式的測力計(jì)，并將學(xué)習(xí)任務(wù)的成果用于實(shí)驗(yàn)測量，從而解決實(shí)際問題，因此具有較好的驅(qū)動(dòng)性。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)操作有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，對(duì)學(xué)生的發(fā)展具有很好的促進(jìn)作用。

為了幫助學(xué)生理清思路，我們對(duì)任務(wù)進(jìn)行了一定的拆解，來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行：

1.提出問題：同學(xué)們已經(jīng)使用過盒式彈簧測力計(jì)，如果我們想自制一個(gè)彈簧測力計(jì)，應(yīng)該如何進(jìn)行？

2.觀察結(jié)構(gòu)：請同學(xué)們仔細(xì)觀察彈簧測力計(jì)，然后畫圖說明它的基本結(jié)構(gòu)。

3.工作原理分析：請同學(xué)們根據(jù)彈簧測力計(jì)的基本結(jié)構(gòu)，分析它的工作原理。

4.實(shí)驗(yàn)室為同學(xué)們提供量程為5N 的彈簧，但彈簧彈力與伸長量的關(guān)系未知。請大家通過實(shí)驗(yàn)測量該彈簧彈力與伸長量的關(guān)系，即勁度系數(shù)。（子任務(wù)1）

5.根據(jù)測得的彈簧彈力與伸長量的關(guān)系，制作讀數(shù)面板，并制作外殼。（子任務(wù)2）

6.對(duì)做好的彈簧測力計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。（子任務(wù)3）

同時(shí)，為學(xué)生提供相應(yīng)的學(xué)習(xí)工具與實(shí)驗(yàn)器材：5N 螺旋彈簧、鐵架臺(tái)（含鐵夾）、鉤碼、彈簧測力計(jì)、硬紙板、剪刀、美工刀、膠帶等。

基于以上學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)工具，學(xué)生用3 課時(shí)左右的時(shí)間來完成這一學(xué)習(xí)任務(wù)，教師通過量規(guī)對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)。在學(xué)習(xí)實(shí)踐中學(xué)生的完成情況如下：

示例1

在示例1 中，學(xué)生通過小組合作基本完成了學(xué)習(xí)任務(wù)，但存在一定問題。例如，畫出的圖線在初始時(shí)存在錯(cuò)誤，按照量規(guī)中對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的要求，有1 分扣分，另外，在對(duì)實(shí)驗(yàn)的反思改進(jìn)方面，顯然此小組同學(xué)沒有進(jìn)行深入思考，按照量規(guī)中反思與改進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)，有1 分扣分，最終得分為8 分（滿分10 分）。實(shí)驗(yàn)報(bào)告下發(fā)后，要求小組同學(xué)根據(jù)錯(cuò)誤情況進(jìn)行改進(jìn)，真正做到個(gè)性化學(xué)習(xí)。

示例2 中，學(xué)生的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)明顯被修改過，這是因?yàn)樾〗M學(xué)生在第一次完成實(shí)驗(yàn)后，經(jīng)過老師觀察發(fā)現(xiàn)存在錯(cuò)誤，經(jīng)過學(xué)生修改后，得到了正確的數(shù)據(jù)，表示學(xué)生已經(jīng)能夠掌握實(shí)驗(yàn)技能，因此最終的得分為滿分。

示例2

示例3 的小組學(xué)生圓滿完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，獲得滿分，而且學(xué)生自制的測力計(jì)充滿“童趣”，說明學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)的喜愛。還有小組發(fā)揮想象力，將自制的測力計(jì)做成大象形狀，或者組合式的測力計(jì)，這些都說明我們設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)任務(wù)深受學(xué)生的歡迎。

從學(xué)習(xí)目標(biāo)的轉(zhuǎn)化、學(xué)習(xí)任務(wù)的開發(fā)，到評(píng)價(jià)方式的設(shè)計(jì)，經(jīng)過這樣一個(gè)過程，我們將物理課程從“教”轉(zhuǎn)變?yōu)榱恕皩W(xué)”。在此過程中，教師從主講人慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計(jì)者、引導(dǎo)者和協(xié)助者，而將學(xué)習(xí)的過程“還給”學(xué)習(xí)的主體——學(xué)生，學(xué)生在此過程中，也將不斷被學(xué)習(xí)任務(wù)吸引、激勵(lì)，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)。當(dāng)然，我們面對(duì)的學(xué)生是多種多樣的，不能一概而論。有些學(xué)生會(huì)非常適應(yīng)這樣的學(xué)習(xí)過程，而有些學(xué)生則更加需要教師的引導(dǎo)和幫助，因此，教師的作用實(shí)際上是被強(qiáng)化了。