基于學生核心素養發展的高中物理作業設計

侯宏

摘? ?要：作業是教學環節中的重要組成部分，通過合理的設計提高作業效率，落實輕負增效，是作業設計需要解決的問題。對于高中物理的作業設計，應當以基礎性作業為基石、以分層作業為重點、以變式作業為拓展、以作業形式多變進行突破，達到作業設計的目標“減負高效”。

關鍵詞：高中物理;核心素養 ;作業設計

近年來，教學改革中將核心素養放在重要的位置，中小學各個學科都提出了本學科落實核心素養的要求。對物理學科而言，物理核心素養主要從物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任這四個方面著手，培養學生的綜合解決問題的能力以及創新精神和科學嚴謹的態度與責任，最終目的是為了讓學生更好的適應社會發展和終身發展[ 1 ]。作業作為物理教學重要的組成部分之一，不僅是課堂教學的延伸，還是對所學物理知識的復習與鞏固最后內化為自己知識體系的重要環節。如何在作業中發展學生物理學科素養，是所有教師需要思考的問題。在設計作業過程中發展物理學科核心素養，是建立在物理教師對核心素養深刻理解的基礎上。教師要充分研讀新課程標準，明確物理學科核心素養的指向、構成要素。提升作業觀念，加強作業設計的研究，創新作業方式，提升作業設計水平。重視學生通過作業的完成來提升利用所學知識分析問題和解決實際問題的能力。在物理教學中，首先應盡量少用或者不用教輔材料給學生作為課后作業，這樣才能避免作業低效，其次要依據校情和學情，設計出最適合自己學生的校本作業，這樣才能切實做到“高效與輕負”。其實作業設計就像做一道美味佳肴，要色香味俱全才能讓大家心服口服。

1? 高中物理作業設計應以基礎為基石

對所學知識的理解和鞏固是作業的重要功能，高中物理的教學之首應該是以人為本，考慮到每一位學生，因此在作業的設計中首要實現的目標就是基礎性。扎實的基本功不僅是物理核心素養的基本體現，也是后續創新和開拓的基石。因此，對基本知識和基本技能的考查是提升學生物理核心素養的基本，要注重體現物理“雙基”的設計。在作業中設計適量的基礎題，注重物理概念和基本規律的簡單應用，既能加深學生對物理觀念的深刻理解，還可以大大提升學生學習物理的自信，更好的培養學生對物理學習的興趣。如在學習完電場這部分內容時，鑒于這部分內容新的物理概念較多而且抽象，但又都是學生需要掌握的，此時就可以設計以下的作業，讓學生先厘清各個物理量的關系，夯實基礎。

【例題1】如圖1所示的實線是電場中的一簇電場線，虛線是一質量為m、電荷量為q的帶正電粒子只在電場力的作用下的運動軌跡，M、N是軌跡上的兩點，則可以得出：（1）電場的強弱;（2）粒子在M、N兩點所受的電場力、加速度大小;（3）粒子從M到N電場力做正功還是負功;（4）電荷在M、N兩點的電勢能;（5）M、N兩點的電勢;（6）M、N兩點的電勢差。

通過這樣的設計就把這一部分的概念全部串在一起了，從電場E→電場力F（加速度a）→電場力做功（WF）→電勢能（EP）→電勢（φ）→電勢差（U），不用死記硬背了，可以幫助學生理解這些抽象的概念的內涵和外延以及他們之間的關系，從而促進記憶并形成知識結構了。

2? 高中物理作業設計應以分層為重點

在同一個學校同一個班級，我們看到這樣的事實：不同的學生在同樣的情境下學習會出現很大的差異。如果采用“一刀切”來布置或設計作業，就只能滿足部分學生的需求，作業設計太簡單優等生就會覺得做得沒意思，“吃不飽”，而作業設計太難對于成績一般或相對落后的學生，由于不會做而自信心和學習興趣備受打擊。因此，分層的物理作業設計就像事物中的佐料是必備的。高中物理作業分層的設計是在針對所有學生的基礎性作業之外，再依據不同學生的學習能力的差異和個性特點以及接受知識的具體情況，有的放矢地設計出適合多層次的差異化、有坡度的作業，而且作業數量有彈性，進而讓不同的學生都能有所收獲，體驗成功，提高自身的物理素養。分層作業一般按學生學習能力和學習成績高低的策略來設計，可以分成A、B、C三層。A層偏基礎中等難度的作業，B層較綜合提高性作業，C層綜合應用提高性作業。運用分層次的形式結合學生的實際學習情況對階段型的作業進行符合學情的設計。將大致相同學習的內容，設計成具有不同難易程度的，有梯度的不同層次的作業，讓學生結合自己這一段對物理知識掌握的實際情況來選擇自己想要做的作業[ 2 ]。對B層及以上的物理作業不做硬性的要求，使學生擁有更大的選擇空間。如成績比較差的、基礎不好的同學就只要選擇A層的作業，夯實基礎就可以了，而對于頭腦靈活成績優等的學生，就可以選擇B層及以上的作業，這樣就能夠調動程度不同的學生的積極性，讓所有學生都能“吃飽”“吃好”，發揮出作業的應有的效果，而不要成為學生的負擔。

常常通過一系列不同目標要求的題目組讓不同層次的學生來因地制宜的選擇來實現，也可以在同一題目中設置難度有差異的問題來實現。

【例題2】求平拋運動的時間

（1）已知一可視為質點的小球從高20 m處，水平拋出。

（2）已知一可視為質點的小球以2 m/s的水平速度拋出，落地時速度與豎直方向成30°角。

（3）已知一可視為質點的小球從傾角為30°的斜面頂點以2 m/s的水平速度拋出落在斜面上。

上述題組中的三題都要求平拋運動的時間，其中第一小題直接用高度公式計算時間;第二小題要用速度的分解求時間;第三小題是需要找到位移的方向然后再利用位移的分解求時間，把這三題作為一個小小的題組，讓學生根據自己當天對知識的掌握情況選擇題目進行解答，這樣的設計鞏固了不同學生的學習基礎，同時也滿足了學習程度不同學生能力的發展，實現了作業分層的最終目的。

3? 高中物理作業設計應以變式為拓展

變式就是對一些題目在維持原本題目的情況下，對物理問題的內容、情境或者形式進行合理的、有目的改造和延伸。大量的事實說明，對習題的變式的訓練可以提高學生解題能力，對于那些蘊含有啟發性和探索性的變式，不僅可以讓學生更好地掌握物理知識，探索物理問題的規律和本質，還能培養學生的科學思維。6084100D-29F8-4848-8673-6B2D309A0F29

3.1? 改變條件

在很多物理問題中，對于同一個問題，將條件進行簡單的調整，需要注意新的問題，可以考查學生對基礎知識的遷移應用能力。

【例題3】一物體沿著某方向做直線運動，在時間t內的平均速度是v，隨后內的平均速度是，在這段時間內物體的平均速度是（）

A.v? ?B.v? ?C.v? ?D.v

可這樣進行變式：在【例3】中，前一半位移中物體的平均速度為v，后一半位移中物體平均速度為，求物體全程的平均速度。

3.2? 改變情境

情境由特殊到一般的變化中，分析問題的思路不變，但是細節上有很大的不同。

【例題4】一條長為L的輕細繩一端固定，另一端拴一個質量為m的小球，若要小球恰好能在豎直平面內完成完整的圓周運動，問小球在最低的速度至少為多大？

變式1：如果把上述裝置放在光滑斜面上，讓小球做完整的圓周運動，小球在最高點和最低點的速度分別為多少？（斜面傾角為30°）

變式2：若給小球帶上電荷+q，

（1）放在E=mg/q，方向豎直向下的勻強電場中，還讓小球在豎直平面內完成完整的圓周運動，問小球在最低的速度至少為多大？

（2）放在E=mg/q，方向水平向右的勻強電場中，小球還能在最低點平衡嗎？若不能，找出其平衡位置。若在其平衡位置給小球一個初速度，它仍能在豎直平面完成完整的圓周運動，則初速度該為多少？

（3）放在E=mg/q，方向豎直向上的勻強電場中，在最低點給小球一個初速度小球將做什么運動？

（4）放在E=3 mg/q，方向豎直向上的勻強電場中，小球的平衡位置在哪里？能在豎直平面完成完整的圓周運動，則初速度又該為多少？在哪個位置速度最小？

這樣改編的意圖，是讓學生領會到小球有最大速度并不一定在最低點，再通過等效和類比的方法讓學生找出改編之后小球的平衡位置和具有最小速度的位置，進一步引出等效重力場的概念，讓學生能理解幾何最高點和物理的最高點，在學生頭腦中建構形成一個更一般的物理模型。

3.3? 其余變式

變式的方式可以多種多樣，如從一種題型延伸到類似的題型，例如將比較不同衛星的線速度大小，變式為比較赤道上的建筑物和近地衛星的線速度大小，使學生對做圓周運動物體向心力的來源理解更深刻。又如從不同的角度提出問題，例如將可視為質點的物塊，輕放到傳送帶的左側，被傳送到右側，求物塊運動的時間可以變式為求摩擦力做功，摩擦生熱，以及電動機多做的功等等。

4? 高中物理作業設計應以形式多樣為突破

4.1? 自主探究類作業

讓學生會學樂學是物理教學的重要目標，可以多鼓勵學生自主學習、合作學習和探究學習。教師在進行作業設計時，可適當設計適合學生的探究性作業，在培養學生自主學習能力的同時，可以提高學生的學習熱情。如在學習超重與失重前，可以提前布置這樣的學習任務：（1）請你在家，站在體重計上，用手機拍下下蹲、起立和靜止不動時，體重計的示數，思考示數變化的原因（2）請你將體重計搬到電梯上，讓電梯從一樓往上升，拍下電梯上升過程體重計示數的變化，思考示數變化的原因。通過自主探究讓學生了解生活中處處是物理，物理更能解釋生活。

如學完自由落體運動后，教師準備一把長度50 cm的刻度尺，告訴同學們，教師手中的尺子很神奇，它除了能測量長度，還能測量時間，并且能測出你們大腦的反應時間？你們知道如何測嗎？讓學生通過合作探究測量自己的反應時間。再如學習了勢能的改變后，可以布置這樣的探究作業：為什么不能高空拋物，讓學生通過合作學習設計實驗，通過定量計算得出一個雞蛋的威力，呼吁大家不能高空拋物，培養學生的社會責任感和應用物理知識的意識，踐行從物理走向社會的理念。因此，根據實際學習內容，設計適當的自主探究、合作探究的作業，有利于學生對知識的掌握，還能拓展學生的學習方法，增強學習的主動性。

4.2? 開放類作業

開放類作業是未知結果，結題方法多樣，答案不唯一的作業。開放性作業通過發散思維，既能培養利用物理知識解決問題的能力又能啟發學生思考，培養創新意識。通過開放性問題引導學生從不同角度思考解決問題，體驗物理知識的構建過程，提高學生物理學科的思維能力。如學完圓周運動的特點，可以設計這樣的開放性問題：請你觀察生活中的變速自行車，思考它的工作原理，編制幾個能用圓周運動解決的題目，并請小組成員進行解答。這個開放性作業要求學生不僅要熟悉圓周運動的特點，還要會用圓周運動的特點解決實際問題。通過這樣的開放性作業，引導班級學生分組進行共享與協作學習，這樣不僅可以鞏固所學物理知識，還能激發學生主動積極的完成作業。再如，在講到勢能的改變時，就可以設計這樣的開放性問題：觀察圖2第一次讓質量相同的小球從不同的高度下落到彈簧上（ m1=m2=m，? h1

4.3? 實踐類作業

實踐即在體驗中感受物理，能用物理知識解釋生活是物理核心素養的目標，高中物理有很多知識來源于生活，同時又能解決許多實際問題。比如在學習了游標卡尺可以精確的測量長度后，讓學生課后自己選材制作游標卡尺，通過親身體驗制作的過程，深刻理解游標卡尺的刻度原理后進一步增強正確讀數的能力（如圖4）。在學習了力的合成和分解要比較合力與分力大小關系時，可以讓學生自制平行四邊形定則演示儀，更好的理解合力和分力的關系（如圖5）。再如在學習了豎直平面內的圓周運動后，讓學生用紙杯、細繩制作水流星，通過體驗轉動速度的快慢，解釋最高點水不會流出來的原因。通過重心的特點自制不倒翁。分析蹦極過程的物理知識，解釋為什么有許多人不能參加蹦極運動。在學習了動量定理以后，就可以解釋駕駛員開車為什么一定要系安全帶、雞蛋落到水泥地面上比落到草地上更易碎等等。這樣的實踐類問題可以使學生更深刻理解物理知識源于生活同時又服務于我們的生活，有利于培養學生的科學態度與責任。

總之，作業設計應該要以高中物理核心素養為目標，在關注基礎，注重分層，突出變式，突破形式等方面下功夫，達到輕負增效，為確實提高學生的物理學科素養，為國家提出的雙減目標落到實處做出貢獻。

參考文獻：

[1] 韓志祥.素養導向下的高中物理作業設計的模型構建[J].2021， 42（2）：17-20.

[2] 李明.新課改背景下高中物理作業的設計與研究[J]. 2015（9）：2.6084100D-29F8-4848-8673-6B2D309A0F29