核心素養背景下高中物理作業分層的研究與實踐

摘 要：文章旨在研究和探討在核心素養背景下高中物理作業分層的實踐與效果。通過文獻綜述和實證研究方法，對高中物理教育的現狀和問題進行分析，以及分層教學在物理教育中的應用。在此基礎上，提出了一種適用于高中物理作業的分層設計方案，并進行了實踐驗證。研究結果表明，基于核心素養背景下分層設計和實施，可以提高學生的學習效果和學習動機，促進學生核心素養的達成。本研究對指導高中物理教育改革和提升教學質量具有一定的理論和實踐意義。

關鍵詞：核心素養；高中物理；作業分層；教學功能；個性化學習

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8918（2023）35-0089-06

隨著新課程改革制度的實施，高中物理教育面臨著新的挑戰和機遇。傳統的一刀切的教學模式已經難以滿足學生多樣化的學習需求，而個性化、差異化教學的理念和方法逐漸得到重視。在這一背景下，高中物理作業作為學生學習的重要組成部分，具有重要的教學功能和作用。然而，目前高中物理作業存在著教學內容難度過高或過低、學生學習興趣不高、學習效果不明顯等問題。因此，對高中物理作業進行分層設計，旨在根據學生的學習水平和能力差異，提供個性化的學習任務，由“知識導向”轉為“素養導向”，促進學生的主動參與和深度學習。本研究將結合國內外相關理論和實證研究，探討高中物理作業分層的理論基礎和實踐效果，以期為高中物理教育改革和教學實踐提供參考和借鑒。

一、 國內外相關研究進展

在物理教育領域，國內外學者已經進行了一系列的研究，探索分層教學在提高學生學習效果和滿足個體差異化學習需求方面的應用效果。以下是國內外相關研究的一些主要進展：

國內學者在高中物理教育領域開展了一些分層教學相關的研究。一些研究關注分層教學對學生學習成績的影響，發現分層教學可以提高學生的學習成績和知識掌握程度。其他研究關注分層教學對學生學習動機和學習興趣的影響，發現分層教學能夠激發學生的學習動機和提高學習興趣。此外，還有一些研究探索了分層教學的具體實施策略和效果評估方法，為分層教學的實踐提供了指導和借鑒。

國外學者在物理教育領域也進行了一些與分層教學相關的研究。一些研究關注分層教學對學生學習成績的影響，發現分層教學可以提高學生的學習成績和知識掌握程度。另外，一些研究關注分層教學對學生學習策略和元認知能力的影響，發現分層教學能夠促進學生學習策略的發展和元認知能力的提高。還有一些研究探索了分層教學在不同文化背景下的應用效果和適應性，為國際化的分層教學實踐提供了經驗和借鑒。

綜上所述，國內外的研究已經證明了分層教學在物理教育中的應用效果和意義。通過合理應用分層教學，可以提高學生的學習成績、學習動機和學習策略，滿足學生個體差異化學習的需求。然而，目前仍存在一些問題和挑戰，例如如何確定分層標準、如何有效評估分層效果等，這些問題需要進一步的研究和實踐來解決。

二、 高中物理教育的問題

高中物理教育在整個中學階段有著非常重要的地位，旨在培養學生的科學思維、實驗探究能力和科學素養。然而，目前高中物理教育面臨一系列問題，需要引起關注和改進。

（一）教學內容難度不合適

高中物理教育中存在教學內容難度過高或過低的問題。傳統的物理教學過于強調理論知識的傳授，忽視了學生對物理概念的理解和應用能力的培養。部分學生可能會覺得學習物理很困難，缺乏對物理學科的興趣和動力。每一個學生都是單獨的個體，那就意味著教學內容會有一定的差異性。比如，對基礎較差的學生來說，如果一味地追求教學內容的統一，則可能意味著學生無法真正獲得自己所需的知識，從而無法滿足學生的學習需求。

（二）作業布置一刀切

高中物理教育中普遍存在作業布置的一刀切問題。教師通常采用相同難度和要求的教學內容和作業任務，無法滿足學生個體差異化的學習需求。一些學生可能因為教學進度過快而跟不上，而另一些學生則可能因為教學進度過慢而感到無趣和無所作為。

（三）過度追求理論知識教學

高中物理教育在培養學生實驗探究能力和科學思維方面存在不足。傳統的物理教學往往注重理論知識的灌輸，而對實踐能力的培養較少關注，無法真正理解物理知識的本質和科學思維的重要性。除此之外，高中物理教育在應對核心素養改革中的挑戰方面也存在問題。核心素養教學對學生的綜合素質和能力提出了更高的要求，而傳統的物理教學往往偏重于知識的灌輸和應試訓練，未能有效培養學生的創新意識、綜合分析和解決問題的能力。

綜上所述，高中物理教育面臨著一系列問題，針對這些問題，需要進行探索和改革，以提高高中物理教育的質量和有效性。

三、 高中物理作業的意義

高中物理作業作為學生學習的重要組成部分，具有多重意義和作用，對學生的學習和發展起著重要的推動作用。

（一）擴展物理知識

高中物理作業有助于鞏固和擴展學生的物理知識，通過作業的布置和完成，學生可以復習和鞏固課堂所學的物理知識，加深對知識的理解和掌握。同時，作業還可以擴展學生的知識面，引導他們進行自主學習和深入思考，探索物理學科的更廣闊領域。在物理作業的結構中，有一部分題目是開放性的，需要學生思考，在思考的過程中，就會形成一定的思維模式，并開闊自身的視野。比如，對生活性的實踐物理題目來說，會讓學生了解到實踐的重要性，并明白物理知識在實際生活中的意義。

（二）培養自主學習能力

高中物理作業可以促進學生的自主學習和自我管理能力的培養。作業要求學生獨立完成，并要求他們根據問題的要求進行思考和解決。通過作業的完成，學生可以培養自主學習的能力，提高自我管理和時間管理的能力，激發他們的學習動力。除此之外，高中物理作業有助于培養學生的實驗探究能力和科學思維。作業任務可以包括實驗設計、數據分析和解釋等，促使學生進行實踐操作和科學思維的運用。通過實驗探究型的作業，學生可以培養觀察、實驗設計、數據分析和解釋等科學方法和技能，提高他們的實驗探究能力。

（三）提高學生的合作能力

高中物理作業可以提高學生的合作與交流能力。作業的完成過程中，學生可以與同學進行交流和討論，分享彼此的想法和解決方法。這種合作與交流的過程有助于拓寬學生的思路和視野，培養他們的團隊合作和溝通能力。

綜上所述，高中物理作業在鞏固和擴展知識、培養自主學習和自我管理能力、發展實驗探究能力和科學思維，以及促進合作與交流能力方面發揮著重要的作用。合理設計和布置高中物理作業，能夠有效促進學生的學習和發展，提高教學效果。

四、 分層教學在物理教育中的應用

分層教學是一種根據學生的學習水平和能力差異，將學生分為不同層次進行教學的方法。在物理教育中，分層教學具有重要的應用價值，可以提高教學效果和滿足學生個體差異化學習的需求。

（一）提供個性化學習任務

分層教學可以針對學生的學習水平和能力差異，提供個性化的學習任務。物理學科知識體系龐大而復雜，不同學生的學習進度和理解能力存在差異。采用分層教學，可以根據學生的學習水平和能力，為他們提供相應難度和要求的學習任務。高水平的學生可以接受更有挑戰性的任務，進行拓展性學習；而相對較弱的學生可以接受更基礎的任務，鞏固基本知識。這樣的個性化學習任務能夠更好地滿足學生的學習需求，提高學習效果。

例如，在學過牛頓運動定律的相關知識后，教師可以為學生布置這樣三道題目作為課后作業：

題目一（基礎題）：光滑水平面上有一個靜止的物體，質量為10 kg，在20 N的水平拉力作用下從靜止開始運動。若在開始運動后的第4 s拉力突然消失，則該物體在最初6 s內的位移和在6 s末的速度分別是多少？（重力加速度取整數）

題目二（提高題）：某物體與地面的動摩擦因數為0.4，其質量為4 kg，在20 N的水平拉力作用下從靜止開始運動。若在開始運動后的第4 s拉力突然消失，則該物體在最初6 s內的位移和在6 s末的速度分別是多少？（重力加速度取整數）

題目三（拓展題）：某物體與地面的動摩擦因數為0.4，其質量為4 kg，在一個大小為20 N的與水平方向成30度角的斜向上水平拉力作用下從靜止開始運動。若在開始運動后的第4 s拉力突然消失，則該物體在最初6 s內的位移和在6 s末的速度分別是多少？（重力加速度取整數）

（二）激發學生的學習興趣

分層教學有助于激發學生的學習動機和提高學習興趣。傳統的一刀切的教學模式容易讓一部分學生感到學習無趣或學習壓力過大，從而影響學習動機和興趣的產生。而分層教學可以根據學生的能力和興趣，為他們提供適合的學習內容和任務，激發他們的學習興趣。學生在適應性較強的學習環境中，能夠更加主動地參與學習，提高學習動力和積極性。

例如，“功率”是十分重要的一節內容，教師在設計分層作業時，可以這樣布置。比如，必做題為：有一輛汽車的質量是2 000 kg，額定功率為 45 kW。汽車以勻速的狀態行駛，該汽車最大速度可以達到15 m/s。我們假設行駛過程中的阻力不變。可以設問，如果汽車的速度變成了10 m/s，那么此時輸出功率為多少？而選做題可以是：有一輛小車，在水平的軌道上行駛。將小車行駛的過程轉化成速度與時間的圖像，如圖所示。通過觀察圖像，可以發現，小車在2 s至10 s的時間內，圖像是曲線的狀態，其余時間是直線的狀態。已知小車在2 s至14 s的時間內，功率沒有發生任何變化，且在第14 s小車未停止。小車的質量為 1 kg，在行駛中所受阻力不變，求：①小車所受的阻力值；②小車在勻速行駛中的功率；③在加速運動中小車位移的大小。

（三）提高學生的合作能力

分層教學可以促進學生之間的互助與合作。在分層教學中，同一層次的學生會進行協作學習，相互幫助和交流。這種合作學習的過程可以促進學生之間的互動和合作意識的培養，提高團隊合作和溝通能力。通過學生之間的互助與合作，可以更好地解決學習困難和問題，加深對物理知識的理解和應用。

（四）培養學生的深度學習能力

分層教學有助于培養學生的綜合能力和深度學習能力。通過分層教學，不同層次的學生可以接受相應難度的學習任務，進行適度挑戰和深度思考。這樣的學習環境能夠培養學生的綜合能力，包括批判性思維、創新能力、問題解決能力等，提高學生的深度學習能力。

比如在學習《拋體運動》中的平拋運動時，教師就可以設計A、B、C三個層次作業。A層次：平拋運動的概念是什么？在物理學史上，拋體運動是哪位科學家進行詳細研究的？他是運用何種方法研究此問題的？B層次：在日常生活中，有哪些運動可以稱之為平拋運動？結合教材所述實驗，兩小球同時落地，這說明兩小球的運動有怎樣的聯系？C層次：結合課本中的概念，滿足什么條件的運動才是平拋運動？根據伽利略對平拋運動的研究，可見研究曲線運動的思路是什么？通過不同層次作業的設計，相關聯知識依據普通高中物理課程標準中發布的學業質量水平等級進行層次難度的劃分，每個層次的學生都有不同的問題，通過分層布置，可以讓學生了解到有效的作業才是最好的，鼓勵學生完成作業，使其暫時落后的情況得以改變，讓所有學生都能夠積極配合層次作業的要求，提高其積極性。

五、 高中物理作業分層的理論基礎

（一）分層教學理論概述

分層教學是一種根據學生的學習水平和能力差異，將學生分為不同層次進行教學的方法。其理論基礎主要包括以下幾個方面。

1. 個體差異理論

個體差異理論認為每個學生在學習能力、學習風格和興趣等方面存在差異。分層教學將學生分為不同層次，可以更好地滿足學生個體差異化學習的需求，提供個性化的學習任務和支持。

2. 認知發展理論

認知發展理論關注學生的認知發展過程，強調學生在認知結構和思維能力方面的不斷發展。分層教學根據學生的認知水平和能力，提供適宜的學習任務和指導，有助于促進學生的認知發展和學習效果的提升。

3. 教育心理學理論

教育心理學理論研究學習過程中的心理和情緒因素對學習結果的影響。分層教學通過根據學生的學習水平和能力，提供適應性的學習任務和支持，能夠增強學生的學習動機和積極性，提高學習效果。

（二）高中物理知識結構分析

1. 基礎概念和原理

高中物理的基礎概念和原理是學生學習物理的核心內容。例如，力學中的牛頓運動定律、功和能量等；電磁學中的電場和磁場等。學生需要掌握這些基礎概念和原理，并能夠理解其應用和相互關系。

2. 實驗方法和數據處理

高中物理教育也重視培養學生的實驗探究能力。學生需要了解實驗的基本方法和數據處理的基本原則，能夠進行實驗設計、數據采集和分析，從而深入理解物理原理和提高實驗能力。

3. 數學工具和應用

高中物理與數學有著密切的關系，學生需要運用數學工具來解決物理問題。例如，運用向量、微積分等數學方法來分析力學問題。學生需要熟練掌握數學工具，并能夠將其應用于物理問題的解決中。

4. 綜合應用和拓展領域

高中物理知識還可以應用于各個領域和實際問題中。例如，學生可以將物理知識應用于工程、醫學、環境科學等領域，探索物理原理在實際問題中的應用和意義。

（三）物理作業的分層要求

1. 難度層次

根據學生的學習水平和能力差異，設置不同難度的作業任務。對高水平學生，可以設置更具挑戰性的作業問題，要求他們進行深入的思考和拓展。對相對較弱的學生，可以設置基礎性的作業任務，幫助他們鞏固基本知識和概念。

2. 任務類型

可以根據學生的能力和學習目標，設置不同類型的作業任務。例如，設計實驗、解決問題、理論推導等。不同類型的作業任務能夠促進學生不同方面的能力發展，如實驗探究能力、問題解決能力等。

3. 支持和指導

分層作業要求提供相應的支持和指導，以幫助學生完成任務。對水平相對較弱的學生，可以提供更多的示范和解釋；對高水平學生，可以提供更多的拓展資源和引導。這樣的支持和指導有助于滿足學生的學習需求，提高作業的完成質量。

4. 個性化要求

分層作業可以根據學生的興趣和學習需求，提出個性化的要求。例如，給學生提供選擇題目的機會，讓他們選擇感興趣的題目進行深入研究。個性化的要求能夠激發學生的學習動機和主動性，提高作業的參與度。

總之，物理作業的分層要求包括設置不同難度層次、多樣的任務類型、適當的支持和指導，以及個性化的要求，以滿足學生的個體差異化學習需求，促進學生的學習發展。

六、 高中物理作業分層實踐

核心素養教學對學生的綜合素質和能力提出了更高要求，傳統的一刀切的教學模式已不能滿足學生個體差異化學習的需求。因此，本實踐旨在探索分層教學在高中物理作業中的應用，以提高學生的學習效果和滿足個體差異化學習需求。

（一）作業難度分層

在對高中物理作業進行分層時，難度分層也是十分重要的。可以根據不同的難度內容進行梯度的分層，從而在一定程度上滿足不同學生的不同作業需求。根據物理的具體教學要求以及學生的實際學習情況，難度可以分為三個階段，即基礎類題目、運用類題目和應用類題目。對基礎類的題目來說，是所有學生都必須會做的題型，該題型以考查學生的基礎知識為主，不僅難度較低，而且涉獵的范圍較小，在一定程度上可以起到鞏固基礎知識的作用，該題型的題目適合學習有一定困難的學生。對運用類題目來說，是一種選擇性的題目，難度是中等的，綜合性比基礎類題目更強一些，主要是對基礎知識的運用。在運用的過程中，達到知識鞏固以及運用的目的。該題型的題目適合學習中等的學生。對應用類題目來說，也是一種選擇性的題目，該題型具有較強的靈活性、擴展性，其難度也更高，從而在一定程度上達到“活用”的目的，該類型的題目適合具有良好物理素質的學生。在設置作業時，可依據普通高中物理課程標準中發布的學業質量水平等級進行難度層次的劃分。

例如，在學習完動量守恒后，物理分層作業可以這樣布置：

基礎題：有一名運動員A的質量是80 kg，以5 m/s的速度前進時，正好與另外一名質量為100 kg、速度為3 m/s的運動員B相撞，在相撞之后，運動員A恰好停止。問：運動員B碰撞后的速度是多少？

選做題：有一輛小貨車，質量是3 000 kg，由于出現了故障，停在了車道上，后面來了一輛15 000 kg的貨車，由于來不及剎車，直接撞到第一輛貨車的尾部，從而失去了動力。在相撞之后，兩車一起沿著第二輛貨車的運動方向滑行了6.75 m，從而停下。已知車輪與路面間的動摩擦因數u=0.6，求碰撞前貨車的速度大小。（取g=10 m/s2）

挑戰題（優等生）：在粗糙的水平桌面上有兩個靜止的木塊A和B，兩者相距為d。現給木塊A一初速度，使A與B發生彈性正碰，碰撞時間極短，當兩木塊都停止運動后。相距仍然為d，已知動摩擦因數均為μ，B的質量為A的2倍，重力加速度的大小為g。求A的初速度的大小。

（二）布置不同類型的作業任務

高中時期的物理課程教學，教師應全方位意識到學生學習的不同，促使學生可以不間斷地完善自我和提升自我，關聯學生學習情況開展分層設計活動。圍繞學生的學習能力、學習思維以及學習成果劃分三個層次：第一個層次的學生是物理知識相對薄弱的，這些學生學習能力有待提高，所以教師要盡可能地激發他們對物理學習的興趣，提升他們物理學習動力；第二個層次的學生是擁有一定物理學習能力的，可以自主處理相關物理問題，然而，這些學生掌握的物理知識體系有待完善，所以教師要重點培養相關學生處理問題的能力；第三個層次的學生屬于成績理想的，學生擁有較強的學習能力，思維運作也是比較活躍的，教師要進一步拓寬學生的學習視野，推動物理課程有序開展。

比如進行“萬有引力定律應用”作業設計時，可以設計這樣的作業：已知地球表面重力加速度g=9.8 m/s2，地球半徑R=6.4×106 m，引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2，求出對應答案：①忽略地球自轉，求地球的質量；②估算地球赤道物體自轉向心加速度；③假設月球可視為質量均勻分布的球體，由于自轉的影響，實際月球表面不同維度的重力加速度是不同的。若我們想登陸月球后通過制訂月球表面加速度的差異，估算其自轉周期。請同學們提出可行的方案，并寫出計算過程。對題目進行分層設計，任務從小到大。第一層次的題目主要是忽略地球自轉，在地球表面取一物體F萬=mg，從而求地球質量，該題主要是讓學生鞏固萬有引力公式應用，求解實際問題，樹立學生學習信心，屬于“鞏固性作業”。第二層次的題目是在不忽略地球自轉情況下，考查學生構建物理模型能力、數學估算能力，從最后結果中讓學生體會抓住主要矛盾，忽略次要矛盾的物理思維，屬于“拓展性作業”。第三層次的題目創設新的情境——月球，發散學生物理思維，小組合作，根據我們要解決的問題和已有的知識，設計可行方案，屬于“探究性作業”。學生可根據自己實際情況選擇不同類型的作業任務，學生主動地進行物理作業，更好地培養學生物理核心素養。

（三）分層評價與綜合評價相結合

分層評價的評價對象是各個層次的學生，是指對不同層次的學生采取不同的評價標準。由于學生之間存在個體差異，不能用統一的評價標準來評價所有的學生，因此教師應該在充分了解學生的基礎上，為不同層次的學生匹配不同的評價標準。如對基礎扎實、學習能力強的“優等生”，評價標準要高、要嚴格；對成績中等、有潛力的“中等生”，評價標準要適中；對基礎薄弱、學習存在困難的“學困生”，要適當放寬評價標準。分層評價的目的，是使每個層次的學生都能夠在“物理分層作業”中逐漸進步。

綜合評價是以班級整體作業水平為參考系，對一段時間內學生完成“物理分層作業”的總體評價，如在班級中評出“優秀物理作業獎”“物理作業進步獎”“物理作業創新獎”等，其目的是激發學生的學習熱情，讓學生真切感受到成功的喜悅，從而激發繼續努力學習的動力和斗志。

創新綜合評價時，“自改”與“互改”的批改方式是一個不錯的選擇，不僅反饋及時，而且更重要的是有利于充分調動全體學生的學習積極性，培養他們的參與意識，提高他們的自我教育和分析、解決問題的能力，使他們在批改作業中得到啟迪，思維得到鍛煉。挑戰題作業由教師批改，并由教師對錯題進行記錄。通過分層次作業設計和批改爭取實現以下目的，針對學困生：低起點、補臺階、拉著走、多鼓勵；針對中等生：有變化、多思考、小步走、多反饋；針對優等生：多變化、有綜合、主動走、促能力。最終使全體學生得到充分自由、和諧發展，人人有所得，人人能發展。

七、 結論

基于實踐經驗和研究結果，對高中物理作業分層有以下啟示與建議：

首先，需要綜合考慮學生的學習水平、能力和興趣等個體差異，制訂針對性的分層設計方案，以滿足學生個體差異化學習的需求。分層作業任務應該具有不同層次的難度和類型，既挑戰高水平學生，又提供支持和指導給水平相對較弱的學生，促進學生的全面發展。

其次，在分層教學實踐中，教師的角色至關重要，需要提供適當的支持和指導，關注學生的學習情況，及時給予反饋和幫助。

最后，分層教學需要注重靈活性和個性化，根據學生的反饋和實際情況，進行調整和改進，以不斷提高教學效果。

綜上所述，通過對實踐結果的解讀和分析，認識實踐的局限性和改進方向，以及得出高中物理作業分層的啟示與建議，以期能夠為今后的教學實踐和研究提供指導和參考。

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基金項目：廈門市教育科學“十四五”規劃2022年度課題《核心素養導向的高中物理作業分層設計研究》（課題批準號：22160）。

作者簡介：李懋瑩（1986～），女，漢族，福建廈門人，廈門市集美區灌口中學，研究方向：物理教學。