初中物理探究類作業設計的策略

秦曉文

摘 要：科學探究是物理學科核心素養之一，要發展學生的這一核心素養，不僅需要教師轉變教學方式，還要針對初中物理教學中科學探究的特點設計探究類作業.本文將探討設計探究類作業的策略，引發更多的實踐探索.本文探討初中物理探究類作業的目的、設計原則，結合具體的作業案例，提出探究類作業的設計策略，以期拋磚引玉.

關鍵詞：初中物理;探究類作業;設計策略

中圖分類號：G633.7 ? ? 文獻標識碼：B ? ? 文章編號：1008-4134（2021）16-0018-03

基金項目：北京市教育科學“十三五”規劃課題“基于核心素養的科學教學問題梳理與解決方案研究”（項目編號：CDDB18158）.

作者簡介：秦曉文（1968-），男，山東人，碩士，北京市特級教師，中學正高級教師，研究方向：中學物理教育教學、科學探究、教學評價.

科學探究是物理學科核心素養之一，要發展學生的這一核心素養，不僅需要教師轉變教學方式，還要針對初中物理教學中科學探究的特點設計探究類作業.本文將探討設計探究類作業的策略，以期拋磚引玉，引發更多的實踐探索.

1 探究類作業的目的及設計原則

探究類作業就是針對物理教學中的科學探究、根據探究特點而設計的一種作業類型，其主要目的是：通過作業練習科學探究的程序及相關技能;學會提出問題、猜想假設、設計實驗、分析論證、評估等環節的思維方法，簡稱“會思考”;學會根據實驗設計規范操作實驗、收集實驗數據，簡稱“會做”;學會將探究的問題、過程和結果規范表達出來，簡稱“會表達”.

為了實現探究類作業的目的，根據科學探究的特點，教師設計探究類作業時應遵循下列原則：

首先要對初中物理教學中所有的科學探究進行分類整理、系統規劃，根據初中物理課程標準對必做學生實驗和科學探究的能力要求、教學條件和學生發展需要，確定不同類型的探究類作業的目的.

初中物理教學中的探究可以分為必做學生實驗和選做學生實驗，其中必做學生實驗是指初中物理課程標準規定的20個必做學生實驗中的9個探究，選做學生實驗是指這9個必做學生實驗之外，用于建立概念和發現規律的28個探究.

針對9個必做學生實驗的探究類作業，應該達成探究類作業的全部目的，即對這9個必做學生實驗，教師應該以學生 “會思考”“會做”“會表達”為目的設計相應的作業，幫助學生實現 “會思考”“會做”“會表達”的有機整合.針對28個選做學生實驗的探究類作業，應該至少達成“會思考”這一作業目的，根據學校實驗條件和學生實際情況，還可以從28個探究中選擇部分探究，達成“會做”或者 “會表達”的作業目的.

這37個探究與人教版教材章節對應關系見表1，其中八年級上學期共有10個探究，八年級下學期共有13個探究，九年級共有14個探究.在此基礎上，教師應當根據規劃的探究類作業的目的，合理安排探究類作業的時間，協調其他類作業的數量和類型.

根據探究類作業的目的，教師既要設計紙筆類作業，也要設計實踐類作業，前者的主要目的是鍛煉學生“會思考”和“會表達”的能力，后者的主要目的是鍛煉學生“會做”的能力.為此，教師應圍繞科學探究的程序，基于真實的科學探究過程，采用任務驅動、問題導向的方式，設計探究類作業，在豐富學生實踐經驗的同時引導學生科學思維和規范表達.避免偏離科學探究的主要思路，偏離科學探究的真實過程，閉門造車設計探究類作業.

將探究類作業跟課堂內探究有機結合起來，有效解決課堂內探究時間不足的問題.由于9個必做探究的思維鏈條很長，實驗操作和收集數據的步驟比較多，學生需要花費很長的時間，在課堂內往往無法完整實施整個探究流程.為此，教師可以將提出問題、猜想假設和設計實驗等環節設計成紙筆類的探究作業，讓學生在課前完成，課堂內重點實施做實驗、收集數據、分析論證，課后再安排相應的作業，將整個探究過程規范表達出來.如果探究中包含的問題比較多，課堂內無法全部完成，則可以將課堂內沒有完成的問題設計成課后作業.通過課前作業、課堂探究和課后作業的相互配合，就可以較好落實必做學生實驗.

2 探究類作業設計策略及案例

2.1 以培養學生“會思考”為目的的探究類作業的設計策略

“會思考”是指學生學會提出問題、猜想假設、設計實驗、分析論證、評估等環節的思維方法.根據“會思考”這一目的以及教學需要，教師可以針對某一個或幾個探究環節，設計課前診斷類作業或課后鞏固類作業.例如，探究滑動摩擦力的影響因素可以分解為很多探究問題，學生想探究的問題往往很多，在課堂上沒有時間全部探究，在這種情況下教師就可以將課堂上沒有探究的問題設計成探究類作業，鞏固學生課堂上學習的科學思維方法.

請將小明的實驗設計思路補充完整.

這種實驗設計思路是適用于科學探究的通用思路，可以遷移到其他探究的實驗設計中，需要加強練習.因此，針對表1中的探究實驗，教師都可以設計類似的框圖以培養學生“會思考”為目的的探究類作業.

除了幫助學生學會實驗設計的探究類作業外，教師還可以根據教學需要針對分析論證、評估等環節設計探究類作業.在設計這類作業時，常用的策略就是利用學生在實驗設計、分析論證等環節常見的錯誤，進行適當改編，引導學生通過交流評估，糾正其在科學探究中的思路和方法錯誤.例2就是這種探究類作業的案例.

例題2 小華在學習“探究壓力作用效果的影響因素”時在水平桌面進行如下實驗：將質量分布均勻的物體B沿豎直方向切成大小不同的兩塊，如圖2所示，將左邊部分移開后，發現剩余部分B′對泡沫的壓力的作用效果沒有改變，所以得出結論：壓力作用效果與受力面積無關.問題：你是否同意小華的觀點？并說明理由.

例題2 水平實驗桌面上有微小壓強計、刻度尺和裝有適量水的A、B兩個燒杯.小亮學習液體內部壓強跟哪些因素有關的知識后，又提出新的猜想，為此他利用提供的實驗器材進行如下實驗探究.

（1）將微小壓強計的探頭放入A燒杯的水中，探頭到燒杯底的距離L1為6cm，如圖2甲所示，記錄微小壓強計U形管兩側的液面高度差h1;

（2）將微小壓強計的探頭放入B燒杯的水中，探頭到燒杯底的距離L2為10cm，如圖2乙所示，記錄微小壓強計U形管兩側的液面高度差h2.

小亮發現h1大于h2，于是小亮得出結論“液體內部任意一點的壓強跟該點到容器底的距離L有關”.

請判斷小亮的實驗結論是否正確，實驗過程有無錯誤，如果有錯誤，請指出有哪些錯誤，并進行改正.

2.2 以培養學生“會做”實驗為目的的探究類作業的設計策略

在物理教學中，學生做實驗的機會和時間都是最少的，這是學生實驗操作技能薄弱的主要原因.從學生提高實驗操作技能發展的需要看，僅僅利用課堂內有限的實驗操作還不夠，教師還需要設計適當的以“會做”實驗為目的的探究類作業.針對表1中的9個必做實驗， “做實驗”這一環節的作業應在校內實驗室完成.為了便于管理，提高實驗室的利用率，教師在設計“做實驗”的作業時，應充分利用學校的課后服務時間，對作業時間進行系統規劃，對各個班級利用實驗室的時間進行合理安排.為了提高“做實驗”的效率，還要配套相應的“設計實驗”的作業，在教師批改完成后，再安排“做實驗”的作業.例如，學生在學完影響浮力大小的因素后，可以先選擇“物體所受浮力大小與物體的密度是否有關”這一學生關心的問題，安排“設計實驗”的作業，在此基礎上，選擇適當時間，再安排“做實驗”的作業.

對于可以利用日常生活中的器具完成的實驗探究，如表1中探究固體、氣體、液體能否傳播聲音，探究影響蒸發的因素，探究影響電磁鐵磁性強弱的因素等，教師可以設計適當的“做實驗”的作業，這些作業可以根據實際情況安排在家庭、社區等校外活動場所進行.其目的在于鍛煉學生因地制宜、利用日常生活中的器具進行探究的能力.

2.3 以培養學生“會表達”為目的的探究類作業的設計策略

“能表述探究的問題、過程和結果，了解交流與合作在科學探究中的意義”是義務教育物理課程標準對學生科學探究能力的基本要求.但在教學實踐中，因課堂教學時間有限，對交流在科學探究中的意義認識不足，學生表達所探究的問題和過程的機會不多，尤其是書面表達更是少見，致使學生書面表達探究過程的能力比較薄弱.為此，就需要設計以培養學生“會表達”為目的的探究類作業，表1中的9個必做實驗都應該在學生經歷“設計”和“做”的基礎上設計“會表達”的作業.因為探究過程的表達比較復雜，學生難以簡練準確表達出來.為克服這些困難，教師在設計“會表達”作業時，應堅持循序漸進的原則，在做完實驗的基礎上，設計出結構清晰、帶有引導作用的填空式作業.具體策略是教師先寫出探究過程，再改編為適合學生模仿學習的結構，然后用留空的形式，引導學生填寫探究過程中的一些關鍵步驟，如例3所示.在此基礎上，換一個探究問題，讓學生模仿這種表達的結構和格式，寫出主要實驗步驟，畫出實驗數據記錄表，如例題4所示.

例題3 請你在完成“探究電阻一定時，通過它的電流和它兩端電壓的關系”后，將以下實驗步驟補充完整.

（1）按照圖3所示電路圖連接電路，開關斷開，滑動變阻器的滑片置于最大阻值處;（表達出如何連接探究所需要的電路）

（2）試觸后閉合開關，調節滑動變阻器的滑片至適當位置，用測量，用測量，將記錄在表2中;（表達出如何測量自變量和因變量）

（3）保持定值電阻R=5Ω不變，通過改變，改變的大小;（表達出如何控制變量，如何改變自變量）

（4）再次測量，將數據分別記錄在表2中;（表達出再次測量自變量和因變量）

（5）仿照步驟3和步驟4，再進行次實驗，將的數據分別記錄在表格2中.（表達出自變量改變的次數、測量自變量和因變量的次數）

例題4 請你在完成“探究電阻兩端電壓一定時，通過定值電阻的電流與電阻阻值的關系”后，仿照例題3，畫出實驗電路圖，寫出主要實驗步驟，畫出實驗數據記錄表.

等學生表達能力提高后，教師再設計更高要求的作業，讓學生獨立寫出完整的探究問題、過程和結論.

以上簡要論述探究類作業的設計思路和策略，還有很多現實問題需要各位同仁在教學實踐中繼續探索.

參考文獻：

[1]秦曉文.促進概念理解的建構類作業的設計策略[J].中學物理，2020，38（20）：11-15.

[2]秦曉文.初中物理鞏固類作業的設計策略[J].中學物理，2020，38（18）：5-8.

[3]秦曉文.初中物理診斷類作業的設計策略[J].中學物理，2020，38（16）：9-11.

[4]秦曉文.基于核心素養的初中物理作業設計的思考[J].中學物理，2020，38（14）：16-18.

[5]秦曉文.基于核心素養的中學物理教師專業發展策略[J].中學物理，2019，37（05）：2-5.

（收稿日期：2021-07-03）