素养导向下的高中物理作业设计的模型构建

韩志祥

(常州市教育科学研究院,江苏 常州 213000)

2019年6月11日,国务院办公厅印发了《关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》．紧接着,2019年6月23日,中共中央、国务院办公厅联合印发了《关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》,在这两个文件中同时提到了要加强作业设计的研究,由此可见,一方面说明作业设计在以往未受到应有的重视,另一方面说明作业设计是全面深化教育教学改革的重要环节．如何科学地开展高中物理作业设计是本文探讨的主要问题．

1 作业设计的基本要求

面对作业负担过重的现实问题以及国内学界普遍开展经验性研究的现状,只有弄清作业设计的基本要求,才能为系统的作业设计指明方向．

1.1 初高中两份重要文件中关于作业要求的比较

在《关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》[1]第三大条“强化课堂主阵地作用,切实提高课堂教学质量”中,单独列出“促进学生完成好基础性作业,强化实践性作业,探索弹性作业和跨学科作业,不断提高作业设计质量．”在《关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》[2]第十条“深化课堂教学改革”中专门提出:“提高作业设计质量,精心设计基础性作业,适当增加探究性、实践性、综合性作业．”

无论是初中还是高中,都将作业作为课堂教学的延伸,是课堂教学改革的重要环节,总体要求都是提高作业质量,丰富作业形式,既要注重基础性,夯实学科基础知识和基本技能,又要弥补实践能力的不足．同时要根据初高中学生思维的差异,逐步提高对学生的能力要求,初中更强调弹性和视野开阔,高中更强调探究性和综合性，并且都强调了提高作业质量的途径——加强设计．

1.2 高中物理课程标准中关于作业要求的解读

2017版高中物理课程标准对作业设计提出了明确要求:“物理学习评价应围绕物理核心素养的具体要求,创设真实而有价值的问题情境,采用主体多元、方法多样的评价方式,客观全面地了解学生物理核心素养发展状况,找出存在的问题,明确发展方向,及时有效地反馈评价结果,促进学生全面而富有个性地发展．”[3]

如图1所示,根据课程标准中的要求来看,只有高质量的教材、教学、作业以及考试才能培养核心素养,实现学生全面而有个性地发展,而提高质量的途径是开展设计,设计作业需要考虑的主要因素包括物理核心素养、学生、情境以及问题等．

图1

2 素养导向下的高中物理作业设计的模型构建

两份国家层面的重要文件以及课程标准已经为高中物理作业设计指明了方向,提供了设计的基本要素,从而勾勒出了基本模型．

图2

具体而言,从图1中可以看出,发展核心素养是作业的根本目标,因此目标是作业设计需要考虑的首要因素．围绕课程内容以及学生的思维特征需要考虑作业的整体效能,因此结构是作业设计需要考虑的基本要素．情境和问题等要素构成了作业内容,是实现目标的载体,因此作业内容也是作业设计需要考虑的基本要素．基于以上思考,作业设计的主体结构如图2所示.

作业目标的确定、内容的设计与结构的设计三者紧密相连、相辅相成．其中目标相当于人的大脑,是作业的灵魂和方向,它指引着内容设计和结构设计．内容相当于人的血肉,承担着素养养成的功能,是达成作业目标的主要载体,也是组成结构的最小单元．结构相当于人的骨架,是为了增强各个内容之间的内在联系,有利于从整体上达成目标．

2.1 目标的确定

图3

如图3所示,目标相当于人的大脑,是作业的灵魂和方向,它指引着内容设计和结构设计．目标的确定既要符合国家课程标准的要求,又要密切关注学生的现实．

(1) 依据高中物理学业质量标准.

作业应以促进学生物理核心素养的提升为目的,以物理学业质量标准作为作业设计的主要依据,既能兼顾到物理核心素养的4个方面:“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”,又能考虑到核心素养不同层级水平的具体要求,因此能够更好地促进学生系统学习．

具体而言，作业目标的确定要依据学业质量标准的要求,依托具体的物理课程内容,从核心素养的4个方面分水平描述需要达成的目标．作业结构的设计要依据学业质量标准的要求,整个作业的设计是否具有整体性,既充分体现学业质量标准的层级水平,又遵循学生认知规律,从而引导学生逐步达成标准．作业内容的设计要依据学业质量标准的要求,以素养立意为导向,围绕物理课程内容设计真实而有价值的情境,并设计指向素养不同水平的任务．

(2) 依据区域、学校、学生的实际情况.

作业的内容设计与结构设计在符合了物理学业质量标准的前提下,还需要充分考虑区域教育发展的整体水平、学校的生源状况、学生的心理发展水平和认知规律等实际情况,要充分对上述情况进行详细的数据搜集和分析,获得最为准确的结果,为满足不同层次学生的作业需求提供依据．

作业目标是在综合分析学业质量标准以及地区学生实际情况的基础上而确定的,对于不同地区、学校或同一班级不同学生而言,如果学生能力整体水平较高,此时目标应该定位于学业质量标准的更高层级．如果过低,应该暂时降低学业质量标准的层级,但要有计划地将作业的目标定位逐步提升到应有的学业质量标准,最终必须达成学业质量标准的要求．

2.2 结构的设计

如图4所示,结构相当于人的骨架,是为了增强各个内容之间的内在联系,有利于从整体上达成目标．因此,结构设计要紧扣目标,充分发挥各个习题的综合育人功能,利用作业结构蓝图分别从题型结构、内容结构、能力结构,以及难度结构等方面进行整体设计．

图4

(1) 题型结构要适当丰富.

选择题有利于考查物理概念的掌握情况,培养学生的科学思维,并能兼顾到课程内容的覆盖面．实验题便于突出对日常实验操作情况的考查,探究题能够考查学生对探究方法的掌握情况,提升其探究能力．计算题能够充分展现学生的科学思维过程．每一种题型对考查物理核心素养都有其独特的价值,因此在开展题型结构设计时应适当丰富．

(2) 内容结构要突出重点兼顾覆盖.

作业内容的选择要以课程标准中的课程内容为依据,充分考虑知识的覆盖面,帮助学生建构起较为完整的知识体系．同时更要注重在严格执行学业质量标准的要求下,加强对物理学科的主干、核心知识的深度考查．简而言之,一份作业中既要让一般性知识覆盖到位,更要让重点知识螺旋式呈现．

(3) 素养结构要指向素养全面覆盖水平持续上升.

素养结构应依据学业质量标准,在覆盖面上,力求整份作业能够基本覆盖对各种素养的考查,单个习题有所侧重．在水平要求上,应根据实际学情和教情合理设置素养水平结构,做到持续上升,最终达标．例如,在物理观念的认知能力结构方面,学业质量标准设置了“初步了解、了解、了解并认识、理解、清晰系统地理解”5个层面的要求,作业中的习题编排就需要考虑实际做到逐级上升,从而最终使所有学生都能达到课程标准中要求的相应层级．

(4) 难度结构要有利于发挥学生的真实水平.

根据作业的性质和功能,从学业质量标准和学生的实际情况考虑,按照每一种题型中习题难度梯度尽量做到逐步提升的要求对习题进行编排,遵循学生的认知规律,确保有利于发挥学生的真实水平．

(5) 作业结构蓝图的设计要统筹兼顾，放大整体效能.

如表1所示,利用作业结构蓝图,将需要设计的作业结构清晰地呈现,这对作业整体设计来说能够达到谋篇布局的作用．该蓝图中包括了序号、题型、分值、内容、素养以及难度等信息．其中内容结构部分主要围绕具体的物理课程内容,依据课程标准进行合理分布,力求做到重点突出,基本覆盖．素养部分则围绕物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任4个方面,利用1、2、3、4、5标注需要考查学生的素养水平层级,难度分布梯度则可以根据作业的性质与功能来确定．作业设计蓝图是在作业编制前就已经规划好的,而且要围绕目标、结构、内容反复论证,并且在作业设计过程中反复修改完善,从而真正达成作业的目标．

表1 作业设计蓝图

2.3 内容的设计

如图5所示,内容相当于人的血肉,承担着素养养成的功能,是达成作业目标的主要载体,也是组成结构的最小单元．内容的设计应紧扣目标,聚焦立意，设计情境和问题．

图5

(1) 立意要以发展素养为导向.

作业内容的设计从传统的知识立意到能力立意,再到当下的素养立意,素养立意并非脱离知识,而是以具体的物理知识为载体,倡导在概念和规律的探究中,在问题的解决过程中,充分训练科学思维,形成清晰的物理观念以及科学态度与责任,发展物理核心素养．

(2) 情境要真实而有价值.

在素养立意的导向下,选择生产、生活、物理学史、实验等环境中真实发生的事件作为设计作业内容的素材,让学生在经历、体验、应用物理知识解决问题的过程中,使学生敢于、善于并乐于面对真实的物理情境．

在素养立意的导向下,将物理学科的本质和价值融入到真实的情境中,引导学生自觉地将问题中的真实情境转换成解决问题的物理情境,建立相应的物理模型,应用物理观念和方法思考问题．在解决具体问题的过程中,让学生自己体悟到情境中的学科本质和育人价值．

作业情境的设计力求让学生获得在真实情境中解决物理问题的大量经验,形成把情境与物理知识相关联的意识．

(3) 问题要围绕课程内容指向学业质量标准.

在素养立意的导向下,问题设计是在真实而有价值的情境基础上,围绕具体的物理课程内容,指向物理观念、科学思维、科学探究以及科学态度与责任等方面的具体水平．考虑学生的认知规律,确保问题之间能够层层递进,而且要以明确的表达方式呈现,利于学生作答．

(4) 作业内容设计的案例分析.

例题.学生骑车匀速上拱桥的过程中发现车子还未到达桥顶脚就变得轻松了,如何解释上述现象?

内容设计意图分析:

① 立意:以平衡知识为载体,在解释现象的过程中,重点发展物理核心素养中的科学思维,进一步帮助学生形成运动与相互作用的观念．

② 情境:以多数学生骑车匀速上拱桥过程中的真实感受作为背景引导学生将情境与力的平衡知识密切关联,体悟模型建构的价值．

③ 问题:依据课程标准中的课程内容要求“能用共点力平衡条件分析生产生活中的问题”;根据学业质量标准第4层要求“能将通过拱桥桥顶前的过程转换成所学的多力平衡模型;能利用力的合成与分解对各个力的关系进行动态分析和推理”设计上述问题．

3 应用模型设计不同类型的作业

根据作业类型的差异,作业可以分为基础性、探究性、实践性以及综合性作业．不同作业虽然形式不同,但是作业设计所使用的模型一样,具体操作如图6所示．

图6

(1) 基础性作业.

着重对基础知识和基本技能掌握情况的考查,主要指向物理观念和科学思维的发展．结构设计时应关注学业质量标准和学生思维特点,确保内容覆盖,突出主干知识的考查,在不同的题型中按照一定的梯度螺旋式上升．内容设计聚焦素养立意,选择与课堂教学密切关联的内容,设计真实的情境,围绕课程内容和学业质量标准设计问题,深化对所学知识和方法的理解．例如日常课后布置的纸笔作业．

(2) 探究性作业.

着重对物理知识形成过程的考查,主要指向科学探究能力的养成．结构设计注重系列化探究,强调探究的广度和深度．探究内容可以选择与课堂密切关联的素材,创设真实的探究情境,强调对探究要素的覆盖,尤其是引导学生关注发现问题和提出假设这两个探究过程中最容易忽略的要素．例如,学完电阻定律后,布置学生探究生活中常见的几种金属材料的电阻与什么因素有关的作业,引导学生利用控制变量法进行科学探究,通过使用新材料重新探究电阻定律的规律,增强对探究方法的灵活应用以及规律的理解．

(3) 实践性作业.

着重对动手实践操作类内容的考查,主要指向实践能力的提升．结构设计注重实践任务的系列化,能够与课程标准中对实践性物理知识的要求相匹配．内容可以是课内实验知识的拓展,也可以是与物理学科相关的课外实践活动,强调创设“做中学”的真实情境,学生自己搜集实践材料,动手设计方案,进行操作,总结反思实践过程．例如,学完平抛运动后,围绕教材中的探究平抛运动规律的实验装置,可以布置学生改良设计、制作以及使用新式平抛运动演示仪的作业．再例如,在学完电学的电路知识后,可以布置学生在确保安全的前提下修理小家电的作业．

(4) 综合性作业.

着重对学科内的知识或者跨学科知识的综合应用的考查,主要指向综合能力的提高．结构设计时注重知识的横向联系,强调学科内或者跨学科的综合．内容选择以物理学科知识为中心,充分将其他学科知识与物理知识有机融合,情境创设以生活中较为复杂的问题为背景,提出能够促进学生综合能力提升的有价值的课题,让学生开展基于问题、基于项目的研究．例如,写一份关于手机的利与弊以及治理措施的课题研究报告,综合考查学生应用物理、工程技术、社会等领域的知识解决问题的能力．

4 小结

以学业质量标准和学生实际确定作业目标,依据作业结构蓝图进行谋篇布局,以立意、情境和问题设计作业内容,建立起素养导向下的高中物理作业设计的基本模型,能够从根本上提高作业设计质量,减轻学生过重的学业负担,发展学生的物理核心素养．