高中物理綜合探究類拓展型作業的設計與評價

摘?要：綜合探究類拓展型作業是培養學生科學探究能力及創新精神的行之有效的方式.以“設計三種方案測量四層教學樓的高度”為例，分析了作業的設計要遵循“學以致用”與“知行合一”、貼近生活與靈活開放、合作探究與能力立意的原則;對作業的評價要以促進學生核心素養的發展為導向，遵循過程性評價與終結性評價相結合、學生自評與生生互評相結合.

關鍵詞：綜合探究類;拓展型作業;樓房高度;設計與評價

文章編號：1008-4134（2020）05-0019中圖分類號：G633.7文獻標識碼：B

基金項目：2018中山市教育科研立項課題“核心素養導向下高中物理拓展型作業的設計與應用研究”（課題編號：B2018157）.

作者簡介：張娜（1990-?），女，湖北鐘祥人，碩士，中學一級教師，研究方向：物理實驗開發與教材研究.

《普通高中物理課程標準（2017年版）》將“科學探究”作為物理學科核心素養之一，并要求學生通過學習達到“具有設計探究方案和獲取證據的能力;使用不同方法和手段分析、處理信息;具有交流的意愿和能力，能準確表達、評估和反思探究過程與結果”等目標[1].同時，注重科學、技術、社會與環境的關系，培養學生的創新精神和實踐能力是世界科學教育改革和發展的趨勢.

作為高中物理拓展型作業形式之一的綜合探究類拓展型作業，是指服務于物理教學，從物理學科領域或現實生活中選擇一些問題作為探究主題，通過學生自主設計探究方案并最終解決問題的不同于常規習題的作業[2].綜合探究類拓展型作業主要表現為問題性、過程性、開放性三個特征，恰當的問題能夠激發學生的求知欲，學生在解決問題的過程中不僅能夠掌握知識，而且可以提升發現、分析和解決問題的能力，更能從中收獲個人獨特的體驗.探究的問題、過程及評價的開放性決定了體驗的豐富多彩性，也為學生個性化的創造表現提供了平臺[3].

因此，綜合探究類拓展型作業是培養學生科學探究能力及創新精神的行之有效的方式.

1?綜合探究類拓展型作業的設計

綜合探究類拓展型作業的設計包含主題與目標、數量與難度、要求與評價等要素，這些要素彼此關聯，直接影響作業的質量.綜合探究類拓展型作業的設計既要考慮目標的達成，又要考慮能激發學生的興趣，因此設計適切的作業主題顯得尤為重要.

1.1?學以致用，知行合一

綜合探究類拓展型作業強調理論與實踐相結合，引導學生將課堂所學知識應用于實踐，學生在完成作業的過程中能夠更加充分地理解知識，提高知識的運用能力.

在粵教版高中物理教材中，“實踐與拓展”“實驗與探究”“討論與交流”“觀察與思考”“練習”等欄目為我們提供了大量的綜合探究類拓展型作業的小切口活動主題.為進一步強化學生對自由落體這一理想模型的建構，在學習完“自由落體運動規律”后，將課后“實踐與拓展”欄目的“測量反應時間”活動進行有效延伸，設置“測量四層教學樓的高度”這一新課之后的探究類拓展型作業.學生可以采取自由落體的方法，通過測量物體下落時間來間接得到下落高度，為了得到物體精確的下落時間，“測量反應時間”的環節也必不可少.

1.2?貼近生活，靈活開放

通過生活化的綜合探究類拓展型作業的設置，學生在自己熟悉的生活領域里去發現和解決問題，知識并非只是停留于課本，更與我們的生活息息相關.靈活開放的問題設置能夠在實踐中培養學生的發散思維，更能開發學生的創造力，這樣的綜合探究類拓展型作業才能真正成為培養學生創新精神和綜合實踐能力的載體.

教學樓的教室是學生在校學習的地方，看似熟悉，然而卻鮮少有人知道教學樓到底有多高.選擇教室所在的五樓（即四層樓高）作為測量對象，能夠充分調動學生的積極性.將最初的“測量四層教學樓的高度”修改為“設計三種方案測量四層教學樓的高度”，給予學生較大的發揮空間，以看似簡單的拓展型作業來達到“四兩撥千斤”的效果.

1.3?合作探究，能力立意

綜合探究類拓展型作業的主要目的之一是收獲實踐經驗，在探究中學會嘗試與選擇，學會搜集與處理信息，學會分析與解決問題，增強自身動手能力和交流合作的能力.

在“設計三種方案測量四層教學樓的高度”實踐中，要求學生自由組合成三人小組在周末完成測量，填寫測量報告，并提交包括詳細分工及過程講解的測量視頻.視頻的錄制不僅能夠提醒學生對自己的測量過程進行元認知監控，亦可鍛煉他們的口頭表達能力及視頻剪輯設計能力，還可作為后續課堂分享與交流的素材.

綜上，“設計三種方案測量四層教學樓的高度”綜合探究類拓展型作業的作業單如下：

【探究作業】設計三種方案：測量四層教學樓的高度.

特別注意：在保證自身和他人安全的前提下進行測量.

【具體要求】

（1）自由組合成三人小組，“設計三種方案實施對樓房高度的測量”，書寫具體的測量報告.要求測量數據真實，不造假.

（2）錄制視頻，講解具體測量過程.用攝像機或手機錄制視頻，進行測量講解，視頻長度在3-5分鐘.其中，視頻要求畫質清晰，畫面背景不雜亂，避免出現一會橫屏一會豎屏的情況;講解的語言清晰簡捷、無明顯噪音.常用視頻編輯軟件有愛剪輯、視頻剪輯大師等.

【探究時間】2018年11月17-18日（周六、周日）;

【作業提交時間】2018年11月17-18日（周六、周日）;

1.視頻+照片：11月18日（周日）18：00，即晚修前，將“視頻+照片”打包發送到物理老師郵箱;

2.測量報告：11月18日（周日）晚由課代表統一收齊上交至物理老師辦公桌上.

2?綜合探究類拓展型作業的評價

根據上述的設計，提前印制并在班級發放“設計三種方案測量四層教學樓的高度”的作業單（包含測量報告方案表），以供學生明晰作業目的和要求.學生們對于本次拓展型作業的參與度非常高，兩個班級的學生一共提交了41份作業視頻，匯總學生提交的測量報告方案表和視頻以便后續對學生的表現進行相應評價.

綜合探究類拓展型作業旨在促進學生逐步形成適應個人終身發展和社會發展需求的必備品格和關鍵能力，而在作業過程中發散思維的形成和創新能力的提升等不能簡單量化，因此綜合探究類拓展型作業的評價要以促進學生核心素養的發展為導向，堅持多維度評價相結合.

另外，由于每個小組的知識層次和能力水平不同，作業質量定會層次不齊，教師必須尊重包含著學生努力和汗水的測量結果，及時發掘學生測量過程中的獨特之處并給予肯定，尊重差異，鼓勵創新，在評價中體現對學生行為的引導和鼓勵，以促進學生保持探究的興趣以及良好品格的全面發展.

2.1?過程性評價與終結性評價相結合

在作業完成的中間環節，學生向老師進行適時反饋，然后由教師進行相應評價，以防止學生的綜合探究類拓展型作業走入誤區，過程性評價可以對學生的作業過程起到調節作業.學生在作業完成后，按照要求提交探究作業資料，教師首先評價學生是否達成作業目標，并對學生的知識建構、科學思維、創新能力、協作能力等進行完整和系統的終結性評價.

2.1.1?過程性評價

小組A采用自由落體的方法來測量四層教學樓的高度，然而選取的物體卻是空的易拉罐，說明學生對自由落體運動這一理想模型的理解不足.經溝通交流后，學生們及時進行了調整，將易拉罐換成了石頭.并重新進行測量.

將石頭從五樓走廊的欄桿處由靜止釋放（在保證安全的前提下）的瞬間啟動手機上的秒表，當重物落地時按停秒表停止計時.多次測量，測得重物從五樓走廊欄桿處下落至地面的時間分別為2.17s、2.16s、2.17s、2.16s、2.15s、2.16s，平均落地時間為2.16s.

根據自由落體運動規律，五樓走廊欄桿離地高度H=12gt2=12×9.8×2.162m=22.86m.

又由于走廊欄桿高度為1.2m，所以四層樓的高度為h=22.86m-1.2m=21.66m.

在兩次與學生的溝通中不難發現，該小組的成員搭配并不合理，學生層次均在中等偏下，導致設計與測量過程不夠嚴謹，且不能及時對測量過程中的問題進行反思.然而，學生在時間的測量上能夠做到多次測量取平均值，這一點值得表揚.在詢問學生讀取時間的過程時，學生敏銳地發現人在五樓走廊上看見重物落地到按停秒表需要時間，即還需考慮人的反應時間，緊接著他們展開了后續的測量.

根據課本上“實踐與拓展”，利用直尺下落距離，測量人的反應時間.測量發現直尺的下落距離為10cm，人的反應時間t反=2hg=2×0.19.8s=17s≈0.14s.五層教學樓欄桿離地面的高度為H=12g×t-t反2=12×9.8×2.16-0.142m≈19.99m，四層樓的高度為h=19.99m-1.2m=18.79m.

綜上，對于較為繁瑣復雜的綜合探究類拓展型作業，過程性評價顯得尤為重要.及時了解動態過程，及時反饋，以便及時強化和調節，使探究活動在不斷調控中得到完善，并順利達到預期目標.

2.1.2?終結性評價

小組B將繩子的一段掛上筆袋后，讓筆袋下落至貼近地面.記錄繩子在二樓走廊樓板處的位置.由于沒有足夠長的尺子，故先將繩子折疊成14段，測得一段繩子的長度為26.00cm，因此四層教學樓的高度為h=26.00×14×4cm=14.56m.他們也想到由于繩子折疊會造成測量結果偏小，在沒有卷尺的情況下，利用室內的地磚做尺子.室內使用的地磚大多為60cm×60cm或者80cm×80cm，規格統一，讓繩子對齊地磚縫，直接數出地磚的塊數，多出的繩子用刻度尺測量即可.

小組C利用卷紙來測量四層教學樓的高度.卷紙足夠長，且每一節紙巾的長度是確定的，用紙巾來測量四層教學樓的高度，只需數出紙巾的節數.另外，紙巾的包裝袋上有明確的產品規格說明，每節紙巾長110mm，或許根本就不需要動用尺子便能知道四層教學樓的高度，即使紙巾不是整數節，三角板也是能夠滿足測量剩余部分的！通過測量發現，四層教學樓一共恰好需要140節卷紙，140×110mm=15.40m.

B、C兩個小組的測量過程自主、完整，并且極具創意的利用地磚和紙巾作為測量工具來代替卷尺，讓人耳目一新.因此，對于這兩小組的終結性評價可以從他們在測量過程中表現出來的創造力進行評價，以激發學生的自信心和自豪感，也借此引導學生們在面對生活和學習困境時要有突破定勢思維的意識.

事實上，過程性評價和終結性評價總是相輔相成、缺一不可的.

2.2?學生自評與生生互評相結合

作業評價的主體除了教師，還應該包括學生，評價需要學生自評和互評相結合.自我評價是學生在學習中自我反思的重要工具;而生生互評則有助于促進學生從旁觀者的角度思考并發現問題，同時在審視他人探究過程的同時反思自己、修正自己的行為方式.

2.2.1?學生自評

小組A組長在匯報本小組的測量過程時，愧疚地表示小組內部成員分工不明確，部分同學積極性不高，導致測量過程一再出錯，浪費了很多時間，而反觀別的小組卻非常和諧、順利地完成了測量，他也希望在以后的探究活動中大家能夠各司其職、認真主動.

關于測量過程的困惑，他說雖然測出了人的反應時間，但實際上用尺子測量人的反應時間與人在五樓走廊上看見重物落地到按停秒表的反應時間不一樣，因為在人距離地面很遠的五樓往下看，并不能準確地判斷重物落地的時刻，因此人真實的反應時間肯定比測量的反應時間長.但是小組成員并沒有想到更好的方法能夠消除反應時間的影響.

學生在自我評價中進行反思，檢查回顧活動的起點、過程、困難和問題以及產生原因，從而對自己的方法和能力有清晰的認識，明確了需要改進的地方.

2.2.2?學生互評

小組C的成員及時對小組A的自我反思進行了表揚，表揚他們能夠直面自己存在的問題并積極改正.

對于測量反應時間的問題，他們建議用手機“多重奏”錄像記錄下落時間，即同時使用兩部手機，其中1號手機打開秒表計時器，2號手機將自由下落的重物與1號手機秒表同時圈入畫面，進行錄像.先打開計時器并開始錄像，再將重物自由下落.最終，從2號手機的視頻中分別找出重物開始下落和落地時分別在1號手機中對應的時刻，就能算出不包含人反應時間的下落時間.

小組D的成員也提出了測量建議，即“手機錄像+愛剪輯”逐幀分析下落時間，利用手機錄制重物下落過程的視頻，再將錄好的視頻添加到“愛剪輯”一幀一幀地分析，時間可以精確到0.04s.

課后，小組A采用D組建議，順利解決了人反應時間帶來的誤差.重復三次錄制重物下落的視頻，經過“愛剪輯”一幀一幀尋找重物拋出點和落地點發現，重物下落的時間分別為1.88s、1.84s、1.88s.平均落地時間為1.87s，五樓走廊欄桿離地高度H=12gt2=12×9.8×1.872m≈17.13m，所以四層樓的高度為h=17.13m-1.2m=15.93m.由于重物最后下落速度越來越大，后階段的空氣阻力的影響使得下落時間變長，空氣阻力的影響無法避免，只能盡量使其減小.

3?結束語

本文以“設計三種方案測量四層教學樓的高度”為例，呈現綜合探究類拓展型作業的設計與評價.設計完善拓展型作業的布置為學生營造了探究的情境，學生不僅能在經歷觀察、討論、設計、實踐、質疑的過程中形成良好的探究能力，積極的、建設性的評價更能讓學生在經歷追尋、困頓中轉變思維方式，實現自我突破與創新.

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]譚國武.高中物理拓展型作業設計的實踐探索[J].中小學教材教學，2019（01）：69-72.

[3]張軍朋.物理教學與學業評價[M].廣州：廣東教育出版社，2005.

（收稿日期：2019-12-19）