素養導向下的高中物理作業設計的模型構建

韓志祥

(常州市教育科學研究院,江蘇 常州 213000)

2019年6月11日,國務院辦公廳印發了《關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》．緊接著,2019年6月23日,中共中央、國務院辦公廳聯合印發了《關于深化教育教學改革全面提高義務教育質量的意見》,在這兩個文件中同時提到了要加強作業設計的研究,由此可見,一方面說明作業設計在以往未受到應有的重視,另一方面說明作業設計是全面深化教育教學改革的重要環節．如何科學地開展高中物理作業設計是本文探討的主要問題．

1 作業設計的基本要求

面對作業負擔過重的現實問題以及國內學界普遍開展經驗性研究的現狀,只有弄清作業設計的基本要求,才能為系統的作業設計指明方向．

1.1 初高中兩份重要文件中關于作業要求的比較

在《關于深化教育教學改革全面提高義務教育質量的意見》[1]第三大條“強化課堂主陣地作用,切實提高課堂教學質量”中,單獨列出“促進學生完成好基礎性作業,強化實踐性作業,探索彈性作業和跨學科作業,不斷提高作業設計質量．”在《關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》[2]第十條“深化課堂教學改革”中專門提出:“提高作業設計質量,精心設計基礎性作業,適當增加探究性、實踐性、綜合性作業．”

無論是初中還是高中,都將作業作為課堂教學的延伸,是課堂教學改革的重要環節,總體要求都是提高作業質量,豐富作業形式,既要注重基礎性,夯實學科基礎知識和基本技能,又要彌補實踐能力的不足．同時要根據初高中學生思維的差異,逐步提高對學生的能力要求,初中更強調彈性和視野開闊,高中更強調探究性和綜合性，并且都強調了提高作業質量的途徑——加強設計．

1.2 高中物理課程標準中關于作業要求的解讀

2017版高中物理課程標準對作業設計提出了明確要求:“物理學習評價應圍繞物理核心素養的具體要求,創設真實而有價值的問題情境,采用主體多元、方法多樣的評價方式,客觀全面地了解學生物理核心素養發展狀況,找出存在的問題,明確發展方向,及時有效地反饋評價結果,促進學生全面而富有個性地發展．”[3]

如圖1所示,根據課程標準中的要求來看,只有高質量的教材、教學、作業以及考試才能培養核心素養,實現學生全面而有個性地發展,而提高質量的途徑是開展設計,設計作業需要考慮的主要因素包括物理核心素養、學生、情境以及問題等．

圖1

2 素養導向下的高中物理作業設計的模型構建

兩份國家層面的重要文件以及課程標準已經為高中物理作業設計指明了方向,提供了設計的基本要素,從而勾勒出了基本模型．

圖2

具體而言,從圖1中可以看出,發展核心素養是作業的根本目標,因此目標是作業設計需要考慮的首要因素．圍繞課程內容以及學生的思維特征需要考慮作業的整體效能,因此結構是作業設計需要考慮的基本要素．情境和問題等要素構成了作業內容,是實現目標的載體,因此作業內容也是作業設計需要考慮的基本要素．基于以上思考,作業設計的主體結構如圖2所示.

作業目標的確定、內容的設計與結構的設計三者緊密相連、相輔相成．其中目標相當于人的大腦,是作業的靈魂和方向,它指引著內容設計和結構設計．內容相當于人的血肉,承擔著素養養成的功能,是達成作業目標的主要載體,也是組成結構的最小單元．結構相當于人的骨架,是為了增強各個內容之間的內在聯系,有利于從整體上達成目標．

2.1 目標的確定

圖3

如圖3所示,目標相當于人的大腦,是作業的靈魂和方向,它指引著內容設計和結構設計．目標的確定既要符合國家課程標準的要求,又要密切關注學生的現實．

(1) 依據高中物理學業質量標準.

作業應以促進學生物理核心素養的提升為目的,以物理學業質量標準作為作業設計的主要依據,既能兼顧到物理核心素養的4個方面:“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”,又能考慮到核心素養不同層級水平的具體要求,因此能夠更好地促進學生系統學習．

具體而言，作業目標的確定要依據學業質量標準的要求,依托具體的物理課程內容,從核心素養的4個方面分水平描述需要達成的目標．作業結構的設計要依據學業質量標準的要求,整個作業的設計是否具有整體性,既充分體現學業質量標準的層級水平,又遵循學生認知規律,從而引導學生逐步達成標準．作業內容的設計要依據學業質量標準的要求,以素養立意為導向,圍繞物理課程內容設計真實而有價值的情境,并設計指向素養不同水平的任務．

(2) 依據區域、學校、學生的實際情況.

作業的內容設計與結構設計在符合了物理學業質量標準的前提下,還需要充分考慮區域教育發展的整體水平、學校的生源狀況、學生的心理發展水平和認知規律等實際情況,要充分對上述情況進行詳細的數據搜集和分析,獲得最為準確的結果,為滿足不同層次學生的作業需求提供依據．

作業目標是在綜合分析學業質量標準以及地區學生實際情況的基礎上而確定的,對于不同地區、學校或同一班級不同學生而言,如果學生能力整體水平較高,此時目標應該定位于學業質量標準的更高層級．如果過低,應該暫時降低學業質量標準的層級,但要有計劃地將作業的目標定位逐步提升到應有的學業質量標準,最終必須達成學業質量標準的要求．

2.2 結構的設計

如圖4所示,結構相當于人的骨架,是為了增強各個內容之間的內在聯系,有利于從整體上達成目標．因此,結構設計要緊扣目標,充分發揮各個習題的綜合育人功能,利用作業結構藍圖分別從題型結構、內容結構、能力結構,以及難度結構等方面進行整體設計．

圖4

(1) 題型結構要適當豐富.

選擇題有利于考查物理概念的掌握情況,培養學生的科學思維,并能兼顧到課程內容的覆蓋面．實驗題便于突出對日常實驗操作情況的考查,探究題能夠考查學生對探究方法的掌握情況,提升其探究能力．計算題能夠充分展現學生的科學思維過程．每一種題型對考查物理核心素養都有其獨特的價值,因此在開展題型結構設計時應適當豐富．

(2) 內容結構要突出重點兼顧覆蓋.

作業內容的選擇要以課程標準中的課程內容為依據,充分考慮知識的覆蓋面,幫助學生建構起較為完整的知識體系．同時更要注重在嚴格執行學業質量標準的要求下,加強對物理學科的主干、核心知識的深度考查．簡而言之,一份作業中既要讓一般性知識覆蓋到位,更要讓重點知識螺旋式呈現．

(3) 素養結構要指向素養全面覆蓋水平持續上升.

素養結構應依據學業質量標準,在覆蓋面上,力求整份作業能夠基本覆蓋對各種素養的考查,單個習題有所側重．在水平要求上,應根據實際學情和教情合理設置素養水平結構,做到持續上升,最終達標．例如,在物理觀念的認知能力結構方面,學業質量標準設置了“初步了解、了解、了解并認識、理解、清晰系統地理解”5個層面的要求,作業中的習題編排就需要考慮實際做到逐級上升,從而最終使所有學生都能達到課程標準中要求的相應層級．

(4) 難度結構要有利于發揮學生的真實水平.

根據作業的性質和功能,從學業質量標準和學生的實際情況考慮,按照每一種題型中習題難度梯度盡量做到逐步提升的要求對習題進行編排,遵循學生的認知規律,確保有利于發揮學生的真實水平．

(5) 作業結構藍圖的設計要統籌兼顧，放大整體效能.

如表1所示,利用作業結構藍圖,將需要設計的作業結構清晰地呈現,這對作業整體設計來說能夠達到謀篇布局的作用．該藍圖中包括了序號、題型、分值、內容、素養以及難度等信息．其中內容結構部分主要圍繞具體的物理課程內容,依據課程標準進行合理分布,力求做到重點突出,基本覆蓋．素養部分則圍繞物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任4個方面,利用1、2、3、4、5標注需要考查學生的素養水平層級,難度分布梯度則可以根據作業的性質與功能來確定．作業設計藍圖是在作業編制前就已經規劃好的,而且要圍繞目標、結構、內容反復論證,并且在作業設計過程中反復修改完善,從而真正達成作業的目標．

表1 作業設計藍圖

2.3 內容的設計

如圖5所示,內容相當于人的血肉,承擔著素養養成的功能,是達成作業目標的主要載體,也是組成結構的最小單元．內容的設計應緊扣目標,聚焦立意，設計情境和問題．

圖5

(1) 立意要以發展素養為導向.

作業內容的設計從傳統的知識立意到能力立意,再到當下的素養立意,素養立意并非脫離知識,而是以具體的物理知識為載體,倡導在概念和規律的探究中,在問題的解決過程中,充分訓練科學思維,形成清晰的物理觀念以及科學態度與責任,發展物理核心素養．

(2) 情境要真實而有價值.

在素養立意的導向下,選擇生產、生活、物理學史、實驗等環境中真實發生的事件作為設計作業內容的素材,讓學生在經歷、體驗、應用物理知識解決問題的過程中,使學生敢于、善于并樂于面對真實的物理情境．

在素養立意的導向下,將物理學科的本質和價值融入到真實的情境中,引導學生自覺地將問題中的真實情境轉換成解決問題的物理情境,建立相應的物理模型,應用物理觀念和方法思考問題．在解決具體問題的過程中,讓學生自己體悟到情境中的學科本質和育人價值．

作業情境的設計力求讓學生獲得在真實情境中解決物理問題的大量經驗,形成把情境與物理知識相關聯的意識．

(3) 問題要圍繞課程內容指向學業質量標準.

在素養立意的導向下,問題設計是在真實而有價值的情境基礎上,圍繞具體的物理課程內容,指向物理觀念、科學思維、科學探究以及科學態度與責任等方面的具體水平．考慮學生的認知規律,確保問題之間能夠層層遞進,而且要以明確的表達方式呈現,利于學生作答．

(4) 作業內容設計的案例分析.

例題.學生騎車勻速上拱橋的過程中發現車子還未到達橋頂腳就變得輕松了,如何解釋上述現象?

內容設計意圖分析:

① 立意:以平衡知識為載體,在解釋現象的過程中,重點發展物理核心素養中的科學思維,進一步幫助學生形成運動與相互作用的觀念．

② 情境:以多數學生騎車勻速上拱橋過程中的真實感受作為背景引導學生將情境與力的平衡知識密切關聯,體悟模型建構的價值．

③ 問題:依據課程標準中的課程內容要求“能用共點力平衡條件分析生產生活中的問題”;根據學業質量標準第4層要求“能將通過拱橋橋頂前的過程轉換成所學的多力平衡模型;能利用力的合成與分解對各個力的關系進行動態分析和推理”設計上述問題．

3 應用模型設計不同類型的作業

根據作業類型的差異,作業可以分為基礎性、探究性、實踐性以及綜合性作業．不同作業雖然形式不同,但是作業設計所使用的模型一樣,具體操作如圖6所示．

圖6

(1) 基礎性作業.

著重對基礎知識和基本技能掌握情況的考查,主要指向物理觀念和科學思維的發展．結構設計時應關注學業質量標準和學生思維特點,確保內容覆蓋,突出主干知識的考查,在不同的題型中按照一定的梯度螺旋式上升．內容設計聚焦素養立意,選擇與課堂教學密切關聯的內容,設計真實的情境,圍繞課程內容和學業質量標準設計問題,深化對所學知識和方法的理解．例如日常課后布置的紙筆作業．

(2) 探究性作業.

著重對物理知識形成過程的考查,主要指向科學探究能力的養成．結構設計注重系列化探究,強調探究的廣度和深度．探究內容可以選擇與課堂密切關聯的素材,創設真實的探究情境,強調對探究要素的覆蓋,尤其是引導學生關注發現問題和提出假設這兩個探究過程中最容易忽略的要素．例如,學完電阻定律后,布置學生探究生活中常見的幾種金屬材料的電阻與什么因素有關的作業,引導學生利用控制變量法進行科學探究,通過使用新材料重新探究電阻定律的規律,增強對探究方法的靈活應用以及規律的理解．

(3) 實踐性作業.

著重對動手實踐操作類內容的考查,主要指向實踐能力的提升．結構設計注重實踐任務的系列化,能夠與課程標準中對實踐性物理知識的要求相匹配．內容可以是課內實驗知識的拓展,也可以是與物理學科相關的課外實踐活動,強調創設“做中學”的真實情境,學生自己搜集實踐材料,動手設計方案,進行操作,總結反思實踐過程．例如,學完平拋運動后,圍繞教材中的探究平拋運動規律的實驗裝置,可以布置學生改良設計、制作以及使用新式平拋運動演示儀的作業．再例如,在學完電學的電路知識后,可以布置學生在確保安全的前提下修理小家電的作業．

(4) 綜合性作業.

著重對學科內的知識或者跨學科知識的綜合應用的考查,主要指向綜合能力的提高．結構設計時注重知識的橫向聯系,強調學科內或者跨學科的綜合．內容選擇以物理學科知識為中心,充分將其他學科知識與物理知識有機融合,情境創設以生活中較為復雜的問題為背景,提出能夠促進學生綜合能力提升的有價值的課題,讓學生開展基于問題、基于項目的研究．例如,寫一份關于手機的利與弊以及治理措施的課題研究報告,綜合考查學生應用物理、工程技術、社會等領域的知識解決問題的能力．

4 小結

以學業質量標準和學生實際確定作業目標,依據作業結構藍圖進行謀篇布局,以立意、情境和問題設計作業內容,建立起素養導向下的高中物理作業設計的基本模型,能夠從根本上提高作業設計質量,減輕學生過重的學業負擔,發展學生的物理核心素養．