如何帮助学生完成物理自主学习

梁朔/北京市十一学校教师

中学物理课程是自然科学领域的一门基础课程，根据高中物理课程标准，物理课程的基本理念之一，就是引导学生自主学习，提倡教学方式多样化。通过创设学生积极参与、乐于探究、善于实验、勤于思考的学习情境，培养和发展学生的自主学习能力。

近年来，北京市十一学校物理学科的努力方向，就是将物理课程从“老师教”转变为“学生主动学”，而支撑这一转变的，是老师们对课程内容的科学重构和精心设计，以及为学生提供的一系列用来帮助学生完成学习过程的 “工具与脚手架”。

我以初高中衔接课程第七章《运动和力》中的“弹力”这一内容为例进行介绍。关于“弹力”的概念，本章学习目标包括以下几点：

1.理解力的概念和力的作用效果，知道力的三要素，力的单位，会画力的图示或示意图。

2.会使用弹簧测力计或力传感器，理解相互作用力的概念和特点 。

3.理解弹力的概念以及弹力与形变的关系，会通过实验研究并归纳出胡克定律 。

有了具体的学习目标后，不能盲目进行实施，我们需要考虑如何测评学生是否掌握了以上学习目标，基于物理学科的核心素养，除了可以通过正常的笔纸测试来测评学生对于物理观念和科学思维方面的掌握情况外，还应该通过实际的实验操作，来测评学生是否掌握了科学探究方面的实验能力。因此，我们对学生的测评方式包含了以下几种：思考并回答概念性问题、实验设计与操作、处理实验数据和检测题目，并在课前自主学习、课堂分组实验、课堂讨论讲评、章末检测等几个环节进行落实。

为了承载上述学习目标，我们设计学习任务：阅读教材以及相关学习资源，小组合作自制一个弹簧测力计，并完成研究报告。

弹簧的弹力是一种较为简单的弹力，它的大小满足胡克定律，物理教学中通常要求学生测量弹簧弹力与形变的数据，并以此来计算弹簧的劲度系数，弹簧测力计也是中学常见的测量作用力的工具。我们希望学生通过小组合作的方式自制一个弹簧测力计。在这一学习任务中，学生不仅需要掌握弹簧弹力的基本性质，会通过实验测量弹簧的劲度系数，同时能够学以致用，自行设计并制作实物，从“结构-功能”角度深入理解弹簧测力计的工作原理，最后对自制测力计进行校准，体会实际测量工具与物理模型的区别。

此学习任务源于生活实际，具有开放性，学生可以根据自己的喜好来设计不同样式的测力计，并将学习任务的成果用于实验测量，从而解决实际问题，因此具有较好的驱动性。同时，实验操作有助于培养学生的实验技能和实验素养，对学生的发展具有很好的促进作用。

为了帮助学生理清思路，我们对任务进行了一定的拆解，来引导学生进行：

1.提出问题：同学们已经使用过盒式弹簧测力计，如果我们想自制一个弹簧测力计，应该如何进行？

2.观察结构：请同学们仔细观察弹簧测力计，然后画图说明它的基本结构。

3.工作原理分析：请同学们根据弹簧测力计的基本结构，分析它的工作原理。

4.实验室为同学们提供量程为5N 的弹簧，但弹簧弹力与伸长量的关系未知。请大家通过实验测量该弹簧弹力与伸长量的关系，即劲度系数。（子任务1）

5.根据测得的弹簧弹力与伸长量的关系，制作读数面板，并制作外壳。（子任务2）

6.对做好的弹簧测力计进行校准。（子任务3）

同时，为学生提供相应的学习工具与实验器材：5N 螺旋弹簧、铁架台（含铁夹）、钩码、弹簧测力计、硬纸板、剪刀、美工刀、胶带等。

基于以上学习资源和学习工具，学生用3 课时左右的时间来完成这一学习任务，教师通过量规对学生进行学业评价。在学习实践中学生的完成情况如下：

示例1

在示例1 中，学生通过小组合作基本完成了学习任务，但存在一定问题。例如，画出的图线在初始时存在错误，按照量规中对实验数据处理的要求，有1 分扣分，另外，在对实验的反思改进方面，显然此小组同学没有进行深入思考，按照量规中反思与改进的标准，有1 分扣分，最终得分为8 分（满分10 分）。实验报告下发后，要求小组同学根据错误情况进行改进，真正做到个性化学习。

示例2 中，学生的校准数据明显被修改过，这是因为小组学生在第一次完成实验后，经过老师观察发现存在错误，经过学生修改后，得到了正确的数据，表示学生已经能够掌握实验技能，因此最终的得分为满分。

示例2

示例3 的小组学生圆满完成实验任务，获得满分，而且学生自制的测力计充满“童趣”，说明学生对实验任务的喜爱。还有小组发挥想象力，将自制的测力计做成大象形状，或者组合式的测力计，这些都说明我们设计的学习任务深受学生的欢迎。

从学习目标的转化、学习任务的开发，到评价方式的设计，经过这样一个过程，我们将物理课程从“教”转变为了“学”。在此过程中，教师从主讲人慢慢转变为设计者、引导者和协助者，而将学习的过程“还给”学习的主体——学生，学生在此过程中，也将不断被学习任务吸引、激励，发挥主观能动性，实现自主学习。当然，我们面对的学生是多种多样的，不能一概而论。有些学生会非常适应这样的学习过程，而有些学生则更加需要教师的引导和帮助，因此，教师的作用实际上是被强化了。