优化高中物理学科作业设计

2009-04-02杨彦欣

物理教学探讨 2009年1期

杨彦欣

中学物理课程是以观察和实验为基础，以物理现象、物理概念和规律、物理过程和方法为载体，以科学探究为主线，以提高全体学生科学素养为基本目标的基础性自然科学课程，它始终是自然科学学习领域的重要组成部分。因此，我们应该把物理学的学科特点均衡地融入到作业设计中。笔者认为，作业设计要重视基础性、实验性、探究性和实践性。同时物理学科与其它学科之间有着密切的联系，各门学科可以相互促进，相互启发。因此，作业设计的整合性也是非常重要的。

1 重视基础性，增加选择性，关注梯度性

一节教学内容结束后，作业一般是基础题，主要用于基础知识和基本技能的训练。这类题目重点突出，具有针对性，能够及时巩固和反馈教学内容。因此这类作业的设计应该立足于对学生学习过程、学习方法和知识运用能力的检查上；题目的立意应该符合学生的思维特征。因此，教师在选择此类题目时有以下两点是需要注意的。

1.1 关注不同层次学生的需要

学生之间本身有差异，这是客观事实。因此，设计作业时就要考虑到学生差异。作业设计要有一定的弹性和选择性，让不同水平的学生能根据自己的能力、兴趣和需要，在一定范围内自主选择，获得自我发展。比如对于学习有困难的学生，适当减少作业量，降低作业难度，也减轻学生的课业压力；而对于有余力的学生，让他们的作业由被动完成变为主动提高效率。这样分层作业的最大优势在于每个学生都能体验成功，同时能增强学习的信心，防止产生厌学心理。

1.2 形成作业题目设计的梯度

梯度的含义有两层：一是指每一次作业设计要有深度渐进性，比如1、2、3题是模仿课堂例题的，4、5题是稍做变化的，6、7题是适当拓展的。这样设计便于了解每一个学生的掌握程度，以便今后设计作业更有针对性。二是指一个阶段的作业设计要有深度渐进性，比如第一次布置基本模仿课堂例题，第二次布置稍做变化，第三次布置时要求提高。这样的梯度设计有利于激发学生学习兴趣，有利于大多数学生能力的提高。

2 从日常生活出发，注重观察和实验

观察和实验是物理学的基础，是学生学习的出发点，我们在作业设计时要体现这一点。下面是一种新的作业形式：让学生在家中设计实验，自己动手，观察，并归纳总结实验结果。这样可以为学生提供动手动脑的机会，对培养学生的观察力、实验意识、获取知识的能力以及分析问题、解决问题的能力大有益处，同时也弥补了课堂教学的某些不足。这种形式的作业的作用不可忽视，一是能够引起学生学习物理的兴趣；二是有助于学生对物理概念的理解和记忆；三是能训练学生独立实验的技能和技巧。在实际教学中，教师布置的作业最好让学生从身边的事情、日常生活出发，既简便易行，又让学生感到熟悉。

比如学习了电路以后，让学生先观察家里楼道的照明情况，再利用“光控开关”和“声控开关”来设计楼道里的照明灯电路，要求既能合理照明又能节约用电。再比如教师带学生到东方绿舟去春游时，发现那里有一个绿色能源区，学生可以用此做太阳能实验。教师要求学生测定夏季中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能（如图1所示），并请学生分小组自选实验装置等。

3 突出探究性，培养问题意识

物理课程提倡学生学习物理的自主性、探究性、合作性，教师应让学生主动参与学习，体验和感悟科学探究的过程和方法，激发他们持久的学习兴趣和求知欲望，并在探究过程中培养自主学习的能力，逐步实现学习方式的转变，使学生逐步养成敢于质疑，善于交流，乐于合作，勇于实践的科学态度。因此，探究性是教师设计作业时的重要原则，无论是课堂作业还是课外作业。下面分三个方面讨论如何进行作业设计，逐步培养学生的探究能力。

3.1 激发学生问题意识，导致问题生成

一类可以设计错误情景激发学生敢于质疑的勇气，并养成敢问的习惯。例如，有这样一道课堂作业：有一质量为2000kg的汽车，发电机的额定功率为20kW，原来静止，起动后在平直路面上行驶，且在发电机的输出功率小于额定电功率时，设法保持牵引力为2000N不变，如果汽车所受阻力恒为1000N，求：（1）保持牵引力不变的运动时间；（2）汽车运动的最大速度。40个学生中只有一个同学小声问我，汽车的质量会有这么大吗？而其他同学都在忙着解题！这说明多数学生平时很少有问题意识和提出质疑的习惯。

另一类是学生能针对所提供的情景提出有探究意义的问题或猜想，这是培养探究精神的基础，但是学生的问题意识和提问能力需要借助设计的情景作业来培养。例如，图2是2005年世界物理年的徽标，请学生提出自己的问题。其中AB和CD是半径为1m的1/4圆弧光滑轨道，BC为一段长2m的水平轨道，质量为2kg的物体从轨道A端由静止释放，若物体与水平轨道BC间的动摩擦因数为0.1。请根据已知条件，设计三个问题，并解决同桌提出的问题，要求既要把做功、能量转化、动能定理和机械能守恒定律等内容蕴含于问题中，又要让同桌感觉不容易完成。这也有相对开放性，因为每个同学的想法、问题大都不一样。这样做既能激发学生的问题意识，又能让学生充分发挥自己的知识和能力水平，挑战学生平时的定向思维。因此，促使问题生成的作业设计能够引导学生从接受性学习到质疑、探究相结合的学习观念的转变。

3.2 合理分析原理，提出探究方案

让学生针对一个目标任务，设计完成任务的步骤方案，包括对相关信息处理的设想、对可能出现的问题提出预案等。例如，要使一个鸡蛋从高空落下而不打破，采用什么方法才能做到？还可以进一步提高要求：高空落下的鸡蛋必须落在指定范围内，比赛看谁的器材加鸡蛋的总重最小。怎样把一个剥去外壳的熟鸡蛋完好地放进锥形瓶？又怎样将它完好无损地拿出来？仅提供一把刻度尺，如何测定一个人的反应时间？只给一根内径均匀的直玻璃管，一小杯水，刻度尺和橡皮泥，怎样测量出大气压强？这类探究作业要求学生能从所提供的器材和背景资料出发，能与已学的知识进行联系，分析出暗含的原理和遵循的规律，再进行方案设计，能够不断培养和提高学生分析问题的能力。

3.3 分工合作，自主探究，注重过程和结果

让学生对一定的信息做出合理的说明或解释，并能运用文字、图表、多媒体技术等，以讨论、汇报等形式交流探究的过程和结果。可以是深入社会进行观察访谈，实地调查；可以走进大自然进行考察探究，写科技小论文等，这是要求比较全面的综合性的探究作业。可以引导学生变个体学习为独立自主与小组合作交流相结合的学习方式，集中培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。这类作业不仅丰富了学生的生活体验，还充分发挥了学生的创造精神。同时学生们还在探究过程中体验到了与他人合作的乐趣，这样有助于培养学生的协作意识。

4 加强实践性，培养学生从物理走向生活、科技和社会的意识和能力

上海科学技术出版社出版的高中物理教材中设计的“STS”栏目，就是将学生从物理引入生活、技术、社会的桥梁。例如：在匀减速直线运动学习结束后，设计这样的作业——收集和调查若干起重大追尾撞车事故，找出事故中的物理原因并加以分析，写一份调查分析报告，要求提出针对性的解决办法，供有关部门参考。这样可以提高学生的调查研究能力和分析能力。调查过程可以引导学生关心周围的事物，分析过程能够让学生将物理知识学以致用，同时能提高学生的社会责任感。例如：有一压力锅如图3所示，锅盖上的排气孔截面积约为7.0×10^-5m²时，限压阀重为7N。使用该压力锅煮水消毒，根据下列水的沸点与气压关系，分析可知压力锅内的最高水温约为：（）。

5.12汶川大地震后，许多学生对地震波、如何在刚开始时预防等一系列问题感兴趣。由此，笔者就开展了一次“物理原理拯救行动”，让学生分小组搜集资料，分析总结得出：振动可以分解为纵向和横向2个方向，发生源在地下。当地下发生地震时，纵波传达到地面的速度要比横波快，二者大约相差40~50秒左右。专家们分析认为，地震对地面进行破坏的不是纵向震动，而是横向震动，因此地震预报的焦点就集中在如何迅速捕捉地震的纵波，并快速准确地计算出横波数据，这样才能立刻反馈各种自动控制系统并作出必要的反应。

物理教材只是一个载体，教师要善于把学生的学习由课内引向课外，由已知引向未知，引导学生将理论与实际相联系，而实践性作业便成为架构的桥梁。

5 加强整合性，促进学科间的融合

各门学科的知识之间虽然相互独立，但仍然相通，所以学科之间的整合是合理的。例如物理中分析问题经常用到函数图像、数学公式、极限思想等。教师要求学生搜集资料、整理分析、撰写报告等，都要与信息技术网络平台相整合。地球的公转自转、经度纬度，地理南北极与地磁南北极，将物理与地理紧密相连。例如，一辆飞机展开双翼从东到西飞行，比较左右翼的电势高低。许多体育运动项目在物理课堂上也可以讨论。又如既然作用力和反作用力总是大小相等，为什么拔河比赛中最终总能分出胜负？图4反映了跳水运动员从离开跳板到入水前的运动过程，下列正确反映运动员的动能E璳随时间t 变化的曲线图是（）