促进深度学习的初中物理实践作业设计

摘   要 初中物理实践作业是基于深度学习和STEAM教育理念指导，学生在学习物理的过程中，基于问题和任务驱动的有指导、有一定挑战的课外自主实践性的一种学习活动，包括观察性和操作性实验、探究性实验及设计、产品制作、社会调查及项目式学习等，旨在引导教师与学生将物理知识与生活、社会紧密联系，走向自主探究实验，走向生活、社会，实现“探究-实践”深度学习，提升问题解决能力，培育学生之必备品格与关键能力。

关键词 深度学习  STEAM教育  初中物理  实践性作业  自主创新实验

作业作为课程的有机组成，其本质属性是一种学习活动，必然指向课程目标，反映课程的理念和追求的价值。长期以来，物理课外作业更多偏向于知识本位，重书面作业，重习题训练，轻探究实践，轻联系生活实际，弱化过程与方法，忽视科学态度和责任的培养。特别是大量刷题养成学生就题解题、按部就班的习惯，探究意识和能力不强，既没有掌握认知策略，又缺乏独立性，还会让学生刷出厌恶感。我们尝试设计课外实践作业，并嵌入过程性学习评价，旨在寻找破解题海困境的路径，促进学生深度学习，发展学生的核心素养。

初中物理实践作业，是指学生在学习初中物理的过程中，基于问题和任务驱动的有指导、有一定挑战的自主学习活动，主要形式有小实验（观察性、操作性）、探究性实验、产品（或作品）制作、社会调查及项目式学习等。因此设计实践性作业时要遵循四个原则：自主性和建构性，即以“玩”实验激发学生的学习欲望，积极创造思维，实现“玩”中学，学中悟;生活性和实践性，即引导学生参与实践活动，通过活动培养学生从关注实验的“玩”，到关注生活、社会创造性的“玩”;探究性和综合性，即培养学生在用已知去探究未知的过程中，学会综合应用科学方法进行新的实验探究;适切性和进阶性，即要从学生年龄特点和认知水平出发，根据学习的进程，体现课前与课后实践作业功能不同、新课与复习课实践作业层次不同的学习进阶和分层次要求。

本文设计的初中物理实践作业旨在引导学生关注生活和社会，充分利用身边和生活中的物品，提升思维和学习活力，促进学生积极的有意义的学习活动。下面就初中物理课前、课后实践作业的设计进行探讨。

一、课前实践作业设计的三部曲

下面以八年级”滑轮“的课前作业设计为例，说明课前实践作业的实现。

1.启发学生观察和思考

课前教师给出学习任务清单：

（1）查阅图书馆、网络的有关资料，搜集古代劳动人民利用滑轮的生活生产事例。

（2）寻找现实生活中的滑轮，观察生产实际中利用滑轮的实例。思考：不同场景中，人们利用滑轮的目的是什么？不同种滑轮有何优缺点？如何使用滑轮可以更省力？

（3）学校要利用暑假时间更换科艺楼所有教室内的讲台，考虑到教学楼层较高、班级数较多，讲台的质量、体积较大，而工人数量有限，无法直接搬运，请设计一个方案，帮助解决这个问题。

设计的意图是通过查阅有关资料，培养学生的阅读能力、获取信息能力，回顾历史，渗透中华优秀传统文化。通过观察生活和生产实际，将滑轮知识与生产生活建立连接，3个小问题明确指向滑轮的有关知识，有目的地启发学生进行深入思考。基于本校遇到的真实问题，以任务驱动的方式，让学生先去“玩”滑轮，再应用滑轮组的知识，达到学以致用，解決实际问题。

2.引导学生设计实验方案

（1）学会根据实验原理设计实验方案。学生明确实验的原理后，明确要测量的物理量是什么，并知道怎么去测量。

（2）选取器材、自制器材并改进优化。教师鼓励学生利用身边的物品、生活中的瓶瓶罐罐做实验，也鼓励学生动手自制并创新实验器材。

学生通过观察滑轮的构造，会利用一些材料自制简易滑轮。团队的4个人形成学习共同体，要对设计方案和作品进一步优化。一名初二的同学发现一般滑轮的轮与轴之间存在较大摩擦，且在提升重物时，绳子极易脱落。他与老师、父母共同讨论，提出两个设计改进：一是在轮与轴之间加入轴承，减小轮与轴之间的摩擦;二是在滑轮外侧加上2mm厚铝片制成的挡板，解决绳子易脱落的问题。方案确定后，他们选用铝棒作为制作滑轮与轴承的材料，利用机床数控CNC进行加工成型（如图1）。经过使用以及省力测试，又对铝制挡板等几处做了二代改进（见图2），使其使用起来更为流畅方便，省力效果更加明显。

（3）学生自主创新实验，提出解决问题的实践方案。学生自主创新实验不是只做实验，而是一种课堂教学方式，也是学生思维参与的深度学习方式[1]。团队成员利用自制滑轮和弹簧测力计等器材开始自主“玩”实验，探究定滑轮、动滑轮的特点，尝试组装简易滑轮组模型，并感受不同情况的省力情形。在此基础上，针对前面提出的真实问题，拿出自己的解决问题方案。

3.指导学生交流分享

教师要求各团队要将实验过程拍成视频，且由主讲人边做边说，将实验原理和过程清晰地表达出来。将实验视频和实验报告提交Q群和教师邮箱，以便教师二次备课和作为教学资源课堂分享。同时，学生要收集整理前期工作（包括照片、图片、模型、视频），制作成PPT，用于课上交流汇报。

二、课后实践作业设计的三类型

1.巩固所学知识，促进知识的深度理解

如八年级“光的反射”第1课时的课后实践作业：

（1）用一支铅笔、一块三角板和量角器自制一个日晷仪，放在阳光下一段时间，观察铅笔影子的变化。

（2）制作一个小孔成像仪和照相机，并利用“F”形LED光源观察小孔成像现象。进一步思考：小孔成的像为什么是倒立的？像的大小和哪些因素有关？像的清晰程度和哪些因素有关？

（3）在玻璃槽里先装水，将矿泉水瓶去底、倒置并放入水中，把浓盐水通过矿泉水瓶漏斗倒入水中，再让激光通过不均匀的盐水，你会看到什么现象？这是为什么？

影子和小孔成像都在《墨经》中有记载，学生了解这是由于光的直线传播形成，通常是靠记住的。通过制作日晷仪、小孔成像仪，并利用LED制的“F”作为光源，小孔成像形成倒立、缩小的实像清晰可辨，且容易找到变化的规律，也引发学生对成像情况进一步的探究。激光通过不均匀的盐水时会发生光的反射和折射现象，更让学生认识到光的直线传播是有条件的。矿泉水瓶竖立在水中的错位现象也为光的折射学习打下了很好的伏笔，把生活经验、现象解释以及问题情境还原为真实的动手实验，直观生动，既验证了所学物理规律，又加深了对核心概念的理解。同时，一个实验涵盖了三种光现象，自然的联结易让学生形成结构化知识，从而达到内化。

2.利用已知探究未知，提升实践和创新能力

如在“滑轮”课前，有学生观察到起重机应用了滑轮，他利用乐高材料自制了起重机模型，吊臂的长度和吊臂倾角均可以改变。为此，设计的课后实践作业如下：

汽车型吊车是能够在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的起重机械中的一种。起重量是吊车的主要性能参数，指的是吊车能够提升重物的最大质量，一旦超过重量，吊车可能发生倾覆事故。请通过实地调查、资料查阅或实验观察，思考吊车的起重量可能与什么因素有关？再通过实验，探究汽车型吊车的起重量与吊臂倾角、吊臂长度的关系，并完成实验报告。

这是一个与工程、技术结合的实际问题，其中包含了杠杆和滑轮，但学生并没有学过起重量方面的知识和工程技术。通过实践，学生利用自制的起重机模型，采用控制变量的方法，不仅探究出起重量与吊臂倾角、吊臂长度的关系，还设计出了起重机安全吊起某重物的实际操作方案，意想不到的是学生还探究出增加起重机的自重可以增大起重量。这种基于STEAM教育理念的完整探究作业对学生探究能力和创新能力的培养确实很有意义。

3.参与社会调查，密切学生与社会的连接

如九年级“全球变暖与水资源危机”课后实践作业是：请分组调查你周边的内河水资源状况，并对水的净化提出自己的看法，写出一份调查报告。

水资源、环境污染问题是人类关注的重要问题。福州市区内河纵横交错，是历史留给福州人民的特色资源。近年市政府加大力度开展城区水系综合治理工作，让学生关注内河污染和治理问题，引导他们“观察”社会，学习做社会调研，关注家乡环境和建设，密切与社会的连接。

三、学生实践作业的评价方式

学生有质量地完成实践作业，需要激励和指导性的评价，在评价的过程中进一步去完善物理实践作业，使学生更加深刻地理解物理的本质，解决实践过程遇到的问题，提升问题解决能力，培养创新能力。物理实践作业的评价主要采用以下三种方式。

1.学生互评——组内交流、评价改进，提交的作品纳入期末总评奖励

学生先将实验视频和制作的作品，在小组内交流评价，进而提出改进建議并优化，然后提交给老师作为过程性学习评价，教师将其纳入期末总评，适当给予奖励分，并选优秀作品分享给家长、Q群，部分留在实验室或教研组橱窗展示。学生互评也是一种综合素质评价。

2.师生点评——课堂展示评价，激励学生更加乐于完成和完善实践作业

教师在学生提交的实践作业中，选择典型的、有代表性的作品，作为课程教学内容在引入或某环节使用，通过视频播放或让学生上台进行展示分享，引发其他学生的思考，并对学生的实验进行深入分析，帮助学生深刻理解知识。学生分享也是培养其表达力的好方法，教师、同学对分享者的赞许和认可，会让他在同学之间树立自信、提升自尊。

3.成果展评——科艺节展示和创新比赛，增强学生的成就感

学校科艺节是展示学生能力和水平的好场所。教师鼓励学生将物理学习从课堂延伸到课外，把实践作业嵌入科艺节活动进行交流展示，并选优参加创新比赛。

如在“浮力”单元复习课任务（设计一艘排水量为200kg的“水瓶船”方案）的基础上，让学生分小组用50个矿泉水瓶制作一艘塑料瓶船，并在科艺节“带你去水都行”塑料瓶船王赛中展示，同时进行船承重能力大比拼，此活动作为该校科艺节的保留节目。

综上所述，实践作业内嵌了STEAM教育和深度学习理念，既有助于激活学习动机，破解“想不想学”和“要不要学”的难题，有利于唤醒学生的态度和责任感;也具有深度学习联想与结构、活动与体验、本质与变式、迁移与应用、价值与评价的五大特征[2]，有助于培养学生的能力和独立性，所以，初中物理实践作业是促进学生深度学习的有效活动。同时，学生完成实践任务的成功体验和师生、家长的肯定，使他们有成就感、满足感，为后续学习进一步提供了学习动力，促进了物理素养的形成。

参考文献

[1] 李进，汤金波，肖永琴.再论学生自主创新实验是物理教学的最优途径[J].中学物理教与学，2019（04）.

[2] 郭华.深度学习及其意义[J].课程·教材·教法，2016（11）.

【责任编辑  郭振玲】