課程視域下物理實驗作業設計

2022年龍巖市基礎教育教學研究課題：“雙減”背景下中學生物理自主實驗作業的實踐研究（JKYJX22-034）研究成果

摘" "要：從課程視域探討了物理實驗作業在培養學生學科素養方面的重要性。針對傳統作業的局限性，提出了預習型、研究性學習型、驗證型、制作型和探究型等多種實驗作業類型，并介紹了具體的實施策略。最后以“超重與失重”一課為例，展示了其實驗作業的任務清單和設計意圖，旨在通過實驗作業提高學生的關鍵能力和科學素養。

關鍵詞：物理實驗作業；科學素養；物理課程

從“作業”的詞源分析，作業本質是一種創造性的學習活動[ 1 ]。因此，作業不僅是一種教學的評價方式，也是一種課程活動。作業是貫穿學生學習全過程的必要環節，它不僅是教師引導學生學習的工具，還是學生掌握知識技能、鍛煉關鍵能力、培養核心素養的重要手段。同時，作業也是實施過程評價的重要載體[ 2 ]。課程視域下的作業，是與課程教學相融合的綜合性作業體系。不同類型的課程活動需要不同功能的作業來支撐。然而，傳統作業在與課程教學相互結合的過程中存在一系列局限，這些局限影響了作業在課程中的實質性貢獻。

1" 傳統作業的局限性

（1）作為課程教學的延伸，傳統作業過于重視重復性練習，而忽略了對知識深度的探究。這使得學生更傾向于通過機械性記憶來完成作業，而無法深入思考并理解課程中的物理觀念。

（2）傳統作業注重結果而忽視學習過程，這與課程的教學目標產生了斷層。作業應該是學生在課程內容中深化理解、掌握技能、培養創造性思維的有效手段，然而，過于關注作業的得失分數，學生可能更關注如何迅速完成任務而不是通過學習過程提高自己的能力。

（3）缺乏實際應用和創造性的問題，使得傳統作業難以將學科知識有機地融入實際場景，這與現代教育強調培養學生實際運用能力和創新思維的目標背道而馳。作為課程的一部分，作業應當激發學生主動探索、解決實際問題的熱情，而非將其局限于傳統的機械刷題。

（4）傳統作業不利于多元評價的實施，使得教學無法全面了解學生的學科綜合素養。課程中的多元教學方法，如小組合作、實踐項目等，往往難以通過傳統作業來充分評價學生在這些方面的表現，從而限制了對學生關鍵能力發展的全面認知。

因此，物理作業應體現物理學科的本質特點，打破傳統的作業的壁壘，布置具有學科特色的實驗作業，培養學生的學科素養。對此，物理教師應該盡可能地發掘實驗作業的導向和激趣功能，創建一個符合學生認知規律的實驗作業模式，促使實驗作業真正成為課程的延伸和補充，讓學生在完成作業的過程中，勤于觀察，善于思考，細心探究，學以致用。

2" 物理實驗作業的實施策略

物理實驗作業活動綜合了實驗與作業的獨立功能，用活動的方式重組了課堂結構，建構了新的教學機制，尤其在教學模式和評價方式上有較大的變革[ 3 ]。具體的實施策略如下：

首先，只有教師在課程的視角下，將學生的實驗作業與課堂教學緊密結合，才能最大程度地發揮其教學作用。因此，在具體的實施過程中，教師需要從課程的角度編寫學案作業。這種學案作業不僅作為操作指南，還作為問題框架，逐步引導學生活動的全過程。這些步驟和框架的設計應遵循由易到難的順序，使得學生能夠通過自主實驗的方式掌握本節課的知識與技能。

在設計實驗作業時，要注意分析實驗作業在本節課程教學中所起到的具體作用。有些實驗作業側重于知識的傳授，有些側重于技能的培養，有些則側重于物理思維方法的訓練，還有些側重于生活實踐與應用，根據活動對教學所起的作用，設計不同類型的實驗作業。

然后，要求學生利用實驗作業上的任務清單，逐步完成實驗任務，最后通過學中思、學后練、練后用三個環節，讓學生總結、提升，學以致用。

對于學生的評價方面，可以讓學生通過班級群，將視頻或者照片發送出來，一方面供大家學習、交流，另一方面也方便教師檢查、點評。還可以在課堂上安排學生的展示交流環節，讓學生上臺來展示自己的實驗成果，最后學生互相點評，教師總結鼓勵。具體的實施模式如圖1。

總之，物理實驗作業為教學模式和評價機制帶來了新的變革，促進了學生的主動學習和全面發展。

3" 物理實驗作業的編制類型

物理實驗作業將作業融合了實驗的屬性，充實物理作業的內涵和形式，彌補了傳統作業的局限性，真正讓作業成為課程中不可或缺的一部分。可以分為預習型、研究性學習型、驗證型、制作型、探究型等類型。

3.1" 預習型實驗作業

針對傳統作業中存在的機械重復性和缺乏深度理解的問題可以通過預習型實驗作業得到緩解。在新課學習前，對新課的重難點進行適當的鋪墊，不僅可以激發學生的學習興趣，還可以為接下來的新課教學打下堅實的基礎。

例如：在學習打點計時器前，布置學生利用飲料瓶自己完成一個小實驗：在塑料瓶上戳一個小孔，讓水滴每隔一定時間從小孔滴下，讓瓶分別做勻加速、勻速、勻減速運動，觀察地面上的水滴痕跡，總結規律。

在波的干涉這節內容之前，讓學生用兩筆尖在水盆中，同時用相同頻率擊打水面，激起兩列水波，觀察疊加后的波形，并描述其特點。

3.2" 研究性學習型實驗作業

針對傳統作業缺乏獨立思考和深度研究的局限，研究性學習型實驗作業通過引導學生深入挖掘實驗主題、查找相關文獻和設計實驗方案，有效培養了學生的科學思維和獨立研究能力。這種作業模式遠遠超越了傳統作業對知識簡單運用的要求，促使學生在科學領域進行更深層次的思考和探索。

例如：在學習靜電屏蔽的知識前，讓學生上網查詢相關內容，回家做一組對比實驗：把連著藍牙音響的手機放在密閉金屬容器內，檢查手機通過藍牙音響播放出來的音樂是否有受到影響。

在學習光的衍射和偏振時，可以讓家長帶同學去看一場3D電影，然后觀察3D眼鏡的鏡片，并去收集相關資料，調查了解3D電影的成像原理。最后將3D眼鏡的一個鏡片取下，疊放在另一個鏡片上，透過疊放的鏡片看電腦屏幕，觀察光的偏振現象。

3.3" 驗證型實驗作業

傳統作業注重結果而忽視學習過程的問題可以通過驗證型實驗作業進行改進。學生在實驗操作中需要通過測量、觀察和數據分析來驗證理論知識或公式，強調實際操作與理論知識的結合。這使得學生不僅關注實驗結果，還更注重實驗的過程，鍛煉了學生的動手能力和實驗操作能力。

例如：在學習超、失重內容時，讓學生利用體重秤在電梯中，體驗超、失重時對視重的影響；也可以讓學生利用物理實驗工坊APP，觀測自己下蹲、起立過程中的加速度變化。

在課堂上學習完測量玻璃的折射率后，可以讓學生在家中，利用大頭針和透明的扁形容器測水的折射率。

在學習“液體具有慣性”這一知識點時，教師還可以引導學生完成下面實驗：將一個空瓶中裝入五分之四的水，學生用手托住瓶子的兩端并將裝水后的瓶子橫向擺放，如圖2所示。做左右晃動的動作，能夠觀察到氣泡的運動方向與手的運動變化情況有何關系，并讓學生分析原因。

3.4" 制作型實驗作業

針對傳統作業缺乏實際應用和創造性的問題，制作型實驗作業通過鼓勵學生制作物理實驗裝置或模型，使學生能夠親自動手制作并演示特定的物理現象或原理。這種作業類型既培養了學生對物理概念的深度理解，又鍛煉了他們的實際動手能力和創造性思維。

例如：在學習反沖運動的時候，讓學生自制水火箭，并舉辦水火箭發射比賽，看誰制作的水火箭能夠飛得更高。

自制測量工具（如：彈簧測力計、游標卡尺等），比一比誰制作得更準一些。從而，幫助學生理解它們的測量原理和使用要求。

3.5" 探究型實驗作業

針對傳統作業不利于科學素養形成的問題，探究型實驗作業通過開放性和探索性的特點，培養了學生的探究能力、實驗設計能力和問題解決能力。

例如：探究向心力大小與半徑、質量、角速度的關系實驗時，讓學生在家自制水流星實驗，并粗略地探究向心力（即手受到的拉力）的大小與哪些因素有關。

4" 物理實驗作業案例

以“超重與失重”一課為例，在課前讓學生利用下面的實驗作業任務清單，逐步完成實驗任務。

例：請同學們在運動的電梯內，利用體重計觀察你體重的變化（表1）。

5" 結語

物理實驗作業不但是物理課程的重要部分，而且也豐富了物理作業的形式和內涵。因物理實驗作業具有實踐性的特點，學生親身體驗利于感性素材的積累，符合學生認知規律促進認知發展；物理實驗作業形式多樣，激發學生學習熱情的同時還能多方位地培養學生的學科素養。而且，物理實驗作業評價的多元化，在完成的過程中，穿插著自我評價和同伴互評，因此實踐作業激勵功能和導向功能更加突出。總之，物理實驗作業是從學生的學習角度出發，旨在以物理實驗作業為載體，實現作業為學生課程學習服務，促使課程教學轉化為學生學程，促使“教授化”課堂向“學習化”課堂轉化。物理實驗作業緊扣課程、聚焦能力、凸顯素養，能夠幫助學生運用所學的知識解決實際問題，真正為學生的學習“減負增效”。

參考文獻：

［1］ 謝翌，楊志平.大作業觀：主要內涵與實踐路徑[J].課程·教材·教法，2022，42（1）：10-17.

［2］ 涂元柱.為了孩子核心素養生長的作業改革[J].人民教育，2021（Z1）：42-44.

［3］ 彭瑞雪.高中物理實驗作業活動的研究[D].呼和浩特：內蒙古師范大學，2010.