注重作業改編 提升學科素養

許 志，李秋霞

1.南京市教學研究室，南京 210001

2.南京市棲霞區教師發展中心，南京 210028

2021年4月，教育部頒發的《關于加強義務教育學校作業管理的通知》中明確提出，作業設計要創新作業類型方式；中共中央辦公廳、國務院辦公廳在《關于進一步減輕義務教育階段學生作業負擔和校外培訓負擔的意見》中也明確要求，教師的作業設計要貼近學生實際。而目前的現狀是，不少教師布置作業往往還停留在“復制”和“粘貼”的層面，這樣布置的作業可能存在針對性不強、與教學實際有一定脫節的現象，這就需要教師在作業設計時應具有對現有資源進行“改編”的意識，并通過對現有作業素材的改編切實提升學生的學科素養。本文主要從四個方面討論如何通過作業改編來提升學生的學科素養。

1 明確研究對象，建立物理觀念

眾所周知，物理學習中，對物理現象進行描述，明確研究對象非常重要。不少學生往往對此不夠重視，導致對物理概念認知模糊。在此筆者以某版本教材8年級上冊第五章《物體的運動》第四節“運動的相對性”為例加以說明。

1.1 作業原型

小明和家人在玄武湖劃船游玩，若認為小明是靜止的，所選參照物是

A.岸上的亭子 B.水邊的柳樹

C.飛過的白鷺 D.小明劃的船

分析：課程標準對本節內容的要求是“知道機械運動，舉例說明機械運動的相對性”。本題的得分率一般能達到95%。在各類作業資源中，對運動相對性的考查往往只選擇了運動相對性的部分含義，一般都是給出物體的運動狀態，要求學生判斷所選的參照物；或者給出參照物，要求學生判斷物體的運動狀態。而學生解答這樣的問題正確率都很高，可這樣的結果能說明學生真正理解了運動的相對性了嗎？

1.2 作業改編

小明和家人正在玄武湖劃船游玩，以船為參照物，小明是靜止的，要說明運動的相對性，還需要的最佳依據是

A.以岸上的亭子為參照物，船是運動的

B.以小明為參照物，船是靜止的

C.以飛過的白鷺為參照物，小明是運動的

D.以船上的家人為參照物，小明是靜止的

分析：作業改編后，全面考查學生對運動相對性的理解，單獨看每個選項本身的表述都是正確的，但結合題干信息，并不是每個選項都符合要求。本題正確答案為C選項。本題改編后，得分率降為60%。

本題解答過程中，選A選項的學生超過40%，有不少學生往往看到“運動”和“靜止”這兩個詞就以為是運動相對性的表述。而忽視了對“研究對象”的重視。教材中提到：“對于同一個物體，由于選取的參照物不同，我們可以說它是運動的，也可以說它是靜止的。機械運動的這種性質叫作運動的相對性。”換句話說，對運動相對性的描述始終是針對同一個物體而言。題干中描述的研究對象是“小明”，而選項中表述的研究對象有“小明”和“船”，如果選A選項（研究對象是船），雖然有“運動的”和題干中的“靜止的”相對應，但由于研究對象發生了變化，所以A選項不能為運動相對性提供最佳依據。

1.3 啟示

關于研究對象問題，課后筆者和學生有以下交流：

師：請同學們仔細觀察教室外的另一幢樓，請問它動了嗎？

生1：（學生仔細看了一會兒）沒動。

生2：確實沒動。

生3：真沒動。

生4：是沒動啊！

有四個學生連續回答說教室外的另一幢樓沒有動，說明通過本節課的教學在學生頭腦中并沒有形成正確的“物理觀念”。運動的相對性告訴我們，對物體運動的描述是相對的。學生頭腦中的前概念就是描述物體運動時，在潛意識中常習慣以地球為參照物。值得欣慰的是，當筆者請班級的課代表回答這個問題時，該學生眨了眨眼，然后在班級里走動起來，且一邊走一邊說，“老師我是這樣理解的，如果以我為參照物，對面的那幢樓就是運動的。您說對嗎？”面對這樣的學生，筆者露出了會心的一笑。

研究對象的選取在整個物理學科的學習過程中一直處于非常重要的地位，在后續力學和電學的學習過程中也經常涉及這一點，以上交流和對作業的改編，使得學生能在今后物理內容的學習中重視研究對象的選取，這一點對今后學好物理非常重要。

2 加強反思追問，凸顯科學思維

科學思維是物理學科核心素養的重要組成部分。為此，教師在布置作業時，要把培養學生科學思維的能力放在重要的位置。以下關于浮力的一道習題可以說明科學思維的重要性。

2.1 作業原型

某版本教材8年級下冊第10章《壓強與浮力》第四節“浮力”的“WWW”中給出了以下習題：

在一只塑料袋中裝入大半袋水，用彈簧測力計測出盛水的塑料袋所受重力的大小。再將塑料袋浸入水中，觀察浸入過程中彈簧測力計示數的變化。當塑料袋中的水面與容器中的水面相平時，觀察彈簧測力計的示數（圖1）。記錄你看到的現象，由此你能得出什么結論？

圖1 教材中實驗示意圖

分析：以上練習實際上是通過水袋實驗來驗證阿基米德原理。通過本題練習，學生似乎已經理解了課堂教學中浮力的相關知識。以下是教師操作該實驗過程中師生交流的過程。

師：塑料袋浸入水中的過程中，彈簧測力計示數是如何變化的？

生：逐漸減小。

師：當塑料袋中的水面與容器中的水面相平時，彈簧測力計的示數多大？

生：幾乎為零。

師：根據你看到的現象，你能得出什么結論？

生：盛水塑料袋受到的浮力等于其所受到的重力，浮力的大小等于物體排開的液體受到的重力。

這段對話反映了學生的觀察能力和根據現象判斷結論的能力，但是能不能表示學生真正理解了阿基米德原理呢？我們可以對習題做如下改編來考查學生的科學思維。

2.2 作業改編

為了檢測學生是否真正理解影響浮力大小的因素。我們在原題的基礎上，增加了兩個追問：

追問1：該實驗中為什么要選用塑料袋？在塑料袋中為什么要裝入大半袋水？

追問2：在本實驗的基礎上，如何利用控制變量法驗證浮力大小與物體所排液體密度的關系？請寫出實驗操作要點和實驗現象。

分析：學生在解答以上兩個“追問”的習題時，暴露出很多問題。

追問1要求學生能理解選用塑料袋是利用了塑料袋透明的特點，以及塑料袋比較輕，可以忽略它的重力對實驗結果的影響。而裝入大部分水，也是為了便于觀察“塑料袋中的水面與容器中的水面相平”這個現象，同時也是為了保證袋中的水重遠大于袋重。而此時彈簧測力計的示數幾乎為零，正好說明了物重等于浮力，而排開的水重又等于物重，所以物體所受浮力等于其排開的水重。本實驗的巧妙之處就是塑料袋的內外都是水，有助于學生理解阿基米德原理。教學實踐表明，不少學生對此理解不到位。

追問2對學生提出了更高的要求。有的學生提出將水袋內的水換成密度大于或小于水的液體，但由于水袋是我們的研究對象，不宜更換，所以只能更換水袋外的液體，也就是將水袋外的水換成其他液體。于是，有的學生在操作步驟中就將水袋外的水換成酒精（密度小于水）和醬油（密度大于水），接下來的問題是題干中有用“控制變量法”的要求，即前后兩次實驗要控制V排相同，怎樣才能做到這一點呢？水袋外的液體應該換用密度小于水的液體，這一點學生往往考慮不全。因為如果將水袋外的水換成醬油，則實驗過程中就無法保證V排相同（根據阿基米德原理，袋內水面高于袋外醬油表面時，彈簧測力計的讀數就為零了）。所以，要驗證浮力大小與液體密度的關系，實驗操作要點是將水袋外的水換成酒精，實驗現象是當塑料袋中的水面與容器中的酒精液面相平時，彈簧測力計有示數，說明物體所受浮力的大小與其所排液體的密度有關。

2.3 啟示

以上作業改編通過兩個“追問”，將原有習題考查的內容進行了“升華”，重點突出了對學生科學思維能力的考查。實際上，“追問”的手段在教師布置作業時會經常用到，對于基礎相對較弱的學生，我們可以在原有習題的基礎上追問一些基礎性問題；而對于基礎較好的學生，我們又可以追問一些能力要求更高的問題。這樣我們就能做到把學生放在心中，體現思維的層次性。

3 提倡質疑創新，強化科學探究

物理學科是一門實驗科學，很多物理概念和規律都是在實驗的基礎上得到的，而為了達到同一實驗目的所設計的實驗方案往往有多種，對多種實驗方案進行科學評價，有助于對學生質疑創新能力的培養，多設計一些這樣的作業也是加強作業拓展性的有效措施。

3.1 作業原型

某版本教材9年級上冊第11章《簡單機械和功》第一節“杠桿”的“WWW”中給出了以下習題（圖 2）。

圖2 教材習題

分析：本題重在考查學生對杠桿平衡條件知識的應用。課標的對應要求是：通過實驗，探究并了解杠桿的平衡條件。如何體現本實驗的探究性呢？我們對本題做了進一步改編。

3.2 作業改編

物理興趣小組的同學，利用如圖3所示的裝置，在杠桿支點的兩邊分別掛上鉤碼來探究杠桿的平衡條件。

（1）如圖3甲所示，為使杠桿在水平位置平衡，應將右端的平衡螺母向 ______（選填“左”或“右”）移動，將杠桿調在水平位置平衡的目的是為了方便測量_________。

圖3 探究杠桿平衡條件實驗示意圖

（2）實驗中測得的數據如表1所示，表格中漏填的數據為_________N。

表1 探究杠桿平衡條件實驗記錄表

（3）有的同學按現有方案得出如下結論：“動力×支點到動力作用點的距離=阻力×支點到阻力作用點的距離”。這個結論與杠桿平衡條件不符，原因是實驗過程中______（填字母）。

A.沒有改變力的大小

B.沒有改變力的方向

C.沒有改變力的作用點

D.實驗次數較少，結論具有偶然性

分析：本題增加的第（3）問重在強調實驗過程中對學生“質疑創新”能力的培養。應該說，實驗結論有問題，可能是實驗過程有問題，過程中的問題出在哪里？我們思考的出發點應該是力的三要素，因為影響力的作用效果的因素有大小、方向和作用點。杠桿的轉動也是力作用的效果。所以，尋找問題的出發點應該聚集在實驗過程中的三次數據改變中有沒有改變力的三要素，這是問題的根本。顯然，三次實驗中選取力的大小和作用點都改變了，唯獨力的方向沒有改變，因此造成“這個結論與杠桿平衡條件不符”的原因就是B選項。但是不少學生在D選項上出現了糾結，原因就是他們的耳邊響起了老師的話——實驗結論具有的偶然性大都是實驗次數過少造成的。

3.3 啟示

實驗教學中，對于一些有“問題”的結論，不少教師往往歸結為以下兩點：一是實驗有誤差；二是實驗次數過少，結論具有偶然性。在課后的調研中，我們對改編的習題第（3）問還增加了一個選項——“E.實驗過程存在誤差”，結果發現不少學生還是毫不猶豫地選擇了這個選項，他們的理由很簡單，“因為我們老師常講，實驗中的問題大多與實驗誤差有關”。這種現象應該值得我們深思。實驗教學中我們應該秉承科學的態度，不能把一切后果都歸結于“實驗誤差”。這才是科學探究所倡導的科學精神。

4 鼓勵動手操作，提升實踐能力

2022版新課標強調了跨學科實踐在物理教學中的重要性。物理學與生活緊密聯系，教師在布置作業時不能只停留在書面作業，還要布置一些動手實踐的作業，讓學生在做中學，在實踐中學，這對學生真正理解物理概念和規律是非常有益的。以下關于摩擦力的作業改編就是提升學生實踐能力的一個例證。

4.1 作業原型

某版本教材8年級下冊第8章《力》第三節“摩擦力”的“WWW”中給出了以下習題：

下列各種現象中，哪些是為了增加有益摩擦，哪些是為了減小有害摩擦？各自又采取了什么措施？

（1）汽車在結冰的路面行駛時，在車輪上纏繞鐵鏈。

（2）用力壓住橡皮，擦去寫錯的字。

（3）移動很重的石塊時，在地上鋪設滾木。

（4）在衣服的拉鏈上涂些蠟。

分析：課標要求要通過常見事例和實驗了解摩擦力。因此，對摩擦力的了解要求學生能列舉生活中與摩擦力有關的一些現象，同時能利用影響摩擦力大小的因素去解釋一些生活中的現象。本題所舉的事例中學生可能只對其中的第二點有切身體會。因此，有必要在摩擦力的教學中加強學生的體驗和感悟，讓學生的學習向縱深進展。以下關于摩擦力作業的改編，讓學生在游戲中體驗科學，達到了提升學生實踐能力的效果。

4.2 作業改編

如圖4甲所示，小明和小華伸平各自右手手掌，分別放在質量分布均勻的長木板兩端的底部，木板始終保持水平狀態，木板的正中間放有一個蘋果，他們用力拉木板，誰會取勝呢？請談談你的看法。你認為取勝的一方主要靠的是什么？請你進一步思考，利用今天所學的知識，失敗的一方如何改進可以反敗為勝？你可以在班上選擇一位同學配合你，動手操作一下，看看你的方法是否有效？

分析：本題改編的素材來源于學生的課外活動。學生仔細審題后，能夠想到這個游戲能否勝利取決于“摩擦力”。實驗結果有不確定性，關鍵看誰和木板的接觸面之間粗糙一些。這個作業布置后，我們發現學生中出現了空前的研究高潮。同學們自選器材和其他同學進行對抗。圖甲中左邊的同學失敗了，有趣的是游戲結束后，左邊的同學拉著右邊同學的手看了半天，雖然自己失敗了，還自嘲說，“看來我的手掌比你細膩哦！”孩子們一邊笑，一邊游戲，同時在游戲中深深體會到接觸面粗糙程度對摩擦力大小的影響。特別是失敗的一方聯想到影響摩擦力大小的因素除了接觸面的粗糙程度外，還有壓力的大小，為此他設計出了圖4乙的方案，乙圖中該同學在靠近自己的一端放上一只茶杯，從而增大了木板對自己手掌的壓力，游戲結果顯示左邊同學反敗為勝。當然，不少同學還提出不放茶杯，把自己的手弄潮濕，結果同樣也取勝了。可以說，這樣的活動作業對學生理解物理規律非常有益，值得我們廣大一線教師去思考并踐行。

圖4 關于摩擦力的改編作業示意圖

4.3 啟示

一位著名教育家說過：“我聽過了，我就忘了；我看見了，我就記得了；我做過了，我就理解了。”顯然，我們在布置作業時，如果能結合教學內容，多設計一些動手操作的作業，無疑對學生真正理解課堂學習的內容大有裨益。而且這樣的作業基于實際情境，解決實際問題，不僅激發學生學習物理的興趣，而且讓學生終生難忘。

如果我們一線教師都能認真學習課程標準，在備課時把作業的布置當成一個重要的工作，同時能結合自己的教學實際，運用自己的聰明才智對作業進行“靈活改編”，就能真正提升學生的學科素養，切實做到“減負增效”。