初中物理体验类作业设计的策略

2021-06-04鲍建中秦晓文

中学物理·初中 2021年1期

鲍建中秦晓文

摘要：本文主要探讨初中物理体验类作业的目的、设计原则和一般步骤，并结合体验类作业案例，介绍体验类作业的设计策略.当前教师所布置的作业大多以纸笔类作业为主，缺少学生通过主动体验而获得直接经验的作业.建构主义理论强调：学习是学生个体主动建构知识的过程，是新旧经验之间双向的相互作用过程，学习者已有的直接经验对建构新知识具有重要影响作用.在实际教学过程中，教师应当根据学生现有的知识储备以及发展特点，设置能够丰富学生直接经验的体验类作业.因此，本文主要探讨初中物理体验类作业的目的、设计原则和一般步骤，并结合体验类作业案例，介绍体验类作业的设计策略.

关键词：初中物理;体验类作业;设计策略

中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）02-0021-04

基金项目：北京市教育科学“十三五”规划课题“基于核心素养的科学教学问题梳理与解决方案研究”（项目编号：CDDB18158）.

作者简介：鲍建中（1969-），男，山东人，硕士，北京市特级教师，研究方向：中学物理教育教学、创新实验设计与应用;

秦晓文（1968-），男，山东人，硕士，北京市特级教师，研究方向：中学物理教育教学、科学探究、教学评价.

建构主义理论对知识和学习过程的一些新认识，对教师设计作业具有重要价值.建构主义认为：学习是个体建构自己知识的过程，是新旧经验之间双向的相互作用过程，学习者已有的直接经验对建构新知识具有重要影响作用.而纸笔类作业强化的是学生的间接经验，对于丰富学生的直接经验无能为力.为此，教师就需要设计加强旨在丰富学生直接经验的体验类作业，本文将探讨设计体验类作业的策略，以期抛砖引玉，引发更多的实践探索.

1 体验类作业的目的及设计原则

体验类作业就是针对当前纸笔类作业的弊端以及“纸上谈兵”学物理带来的系列问题而开发的一种实践类作业，其主要目的在于丰富学生的直接经验、激发学生的学习兴趣，促进学生的知识建构和应用.它是以学生的体验活动为基础设计的一种作业形式.所谓体验活动就是学习者作为实践活动的组成部分，亲身体验实验过程和结果，感受人体和外界的相互作用，获取直接经验的过程.如学生通过转动滑动轴承和滚动轴承，体验增大或减小摩擦力的方法，形成摩擦力的相关经验;再如让学生把一支铅笔顶在两手指之间，体验压力相同时压力作用效果与受力面积大小的关系，在这些体验活动基础上教师都可以设计相应的体验类作业.

1.1 设计原则

为实现体验类作业的目的，教师设计体验类作业时应遵循下列原则：

（1）根据教学和学生发展需要以及体验活动的特点确定体验类作业的目的.

（2）精心设计体验任务，确保体验活动能够有效刺激人体的视觉、听觉、嗅觉、味觉、皮肤觉、动觉和平衡觉等，能够丰富并强化学生的感性经验.

（3）活动设计和问题设计并重，采用任务驱动、问题导向的方式，指导学生完成体验类作业，在丰富学生感性经验的同时引发学生思考.

（4）设计体验方案要简单易行，方便体验，做好安全防护预案，确保体验者的人身安全.

1.2 设计方法及步骤

设计体验作业的一般方法和步骤如下：

（1）明确体验作业的目的，能够准确安全地引导学生进行体验活动.

（2）梳理体验活动的设计思路，选择体验活动所需要的器材（一定符合安全性原则），设计体验活动的组织策略，并设计相关的体验思考问题.

（3）教师首先要亲身体验活动内容，然后制定出体验活动的方法和步骤，明确对学生的具体要求和安全注意事项.

2 体验类作业设计策略及案例

2.1 利用学生日常生活中常用的器材和场景设计体验类作业

学生的日常生活是学生获取直接经验最重要的途径，教师将体验类作业融入学生的日常生活既简便易行，又可以为教学提供多方面的支持，例如为学生建构物理概念积累更丰富的直接经验，从而引发学生的思考;又如帮助学生积累基本物理量大小的经验，提高学生估测能力和判断力等.主要的策略如下.

2.1.1 支持建构概念的体验类作业的设计策略

教师设计支持建构概念的体验类作业的目的在于帮助学生顺利建构概念，这就要求教师在设计体验类作业时，要围绕建构概念的重点和难点设计活动任务和问题，梳理学生与要建构概念的相关经验中哪些对建构概念有利，哪些经验对建构概念不利甚至出现矛盾以及学生还缺乏哪些对建构概念有利的经验.教师在设计活动时，对学生建构概念有利的经验要设计适当体验活动强化，对学生建构概念不利或缺乏的经验，要设计适当的体验活动和问题，让学生意识到原有经验的缺陷，并补充完善相应的经验.例如，为帮助学生顺利建构力的概念，教师可以在学生学习“力”这节课前设计并安排三个层次的体验作业.

选择日常生活中的物体，做“推、拉、提、压、拧”等活动，让学生体会在这些活动中，是人体的哪部分对物体施加了力，每种力分别作用在哪里？其目的是强化学生对形成力的概念有利的经验，并从经验中体会出施力物体和受力物体.

用不同的力捏气球、捏矿泉水瓶、挤牙膏，观察气球、矿泉水瓶和牙膏的变化，体会这些物体的变化和用力大小之间的关系.用力推地板上静止的玩具车或文具盒，观察玩具车或文具盒的运动变化;骑自行车时，用力蹬自行车，体验自行车运动的变化，用力捏自行车闸，体验自行车运动的变化.在这些体验活动的基础上，让学生思考物体的形狀以及运动状态和物体受力之间的关系.其目的在于让学生体会有力的作用就会产生力的作用效果：形变或运动状态改变.为后面学生运用科学思维克服桌子、墙等非生物体也能对其他物体施加力的作用奠定经验基础.

穿上轮滑鞋，面对墙站立，然后用手推墙，体会自身运动状态的变化以及墙对手的作用，思考自己为什么会从静止运动起来.两人一组，分别穿上轮滑鞋，相向而立，静止不动，你轻推另一同学的肩膀，体会自身运动状态的变化以及受到力的作用，思考自己为什么会从静止运动起来.其目的在于让学生体会自己给物体施加力的作用时，其他物体也会给自身力的作用，为学生理解力的相互性提供感性经验和思维支持.

类似的，教师可以设计体验类作业帮助学生建构惯性、摩擦力、重力、弹力、功、功率、动能以及势能等概念.

2.1.2 感知基本物理量的体验类作业的设计策略

例如，时间、质量、温度等物理量是学生学习物理的基础，也是构建整个物理学大厦的基本概念，其内涵非常丰富，学生难以用学习其他物理概念的方法去学习和理解这些基本物理量，初中阶段学生主要通过学习测量这些物理量初步理解这些概念，这样既符合初中学生的年龄特点，又能为后续概念进阶奠定坚实基础.因此，学生在学习其中的某个概念之后，教师可以设计并安排适当的体验类作业，体验这些物理量的大小.例如，学生在完成“质量”的学习后，教师可以安排学生体验家中的一瓶矿泉水、十瓶矿泉水、一袋方便面质量的大小，再观察这些物品外包装上的质量标识，再体验一个鸡蛋、一个苹果、一份米饭、一个装满书的书包等常见物品质量的大小，估计这些物品的质量大小是多少，用厨房秤测量一下，再修正原本的估计.这样的作业既能帮助学生理解质量概念：质量就是描述物体含有物质多少的物理量，又能帮助学生将感知和物理量的大小建立联系，从而提高学生估测能力和判断力.类似的，教师可以适时设计体验日常生活中常见的物体长度、时间、温度、功率以及速度等物理量的大小的活动.

3 利用学生的体育或日常运动设计体验类作业

从物理的视觉看，学生的日常运动和体育活动都属于体验类活动，其中蕴含着丰富的物理内容.教师如果进行适当的规划和设计，就可以将学生的日常运动和体育活动变为体验类作业的一种重要载体和形式.例如，学生在学完“摩擦力”后，教师可以设计在不同地面上走路的活动，让学生分别在铺瓷砖的地面上和塑胶跑道上走路，要求学生用脚掌向后蹬地，体会两者的差别，思考跑道为什么要铺粗糙的塑胶而不是光滑的塑料.教师也可以设计立定跳远的活动，要求学生分别在塑胶跑道上和木地板上做立定跳远，体会两者的差别，并用所学摩擦力知识解释这种差别.又如，学生在学习完“力和运动”的关系后，教师可以设计跳高的活动，要求学生用力往上跳，体会怎样起跳才能用上更大的力，感受从起跳到落地的过程中运动状态的变化以及受力情况.

除了利用学生的日常运动之外，教师也可以根据教学需要，专门设计趣味性运动，引导学生体验物理原理的同时激发学生的兴趣.例如，学生在学完重力、重心后，可以设计如下体验作业.

3.1 体验作业的目的

（1）通过练习武术基本功——扎马步，体验降低重心和增大支撑面可以增加物体的稳定性.

（2）通过体验人体坐凳子上站起和不能站起的过程，体会重心的变化.

（3）体会物理知识的价值，激发学生学习物理的兴趣.

3.2 体验作业的实施步骤

（1）练习扎马步，如图1所示，让学生体会如何做才能使马步扎得更稳定.

（2）坐在凳子上，要求上身和小腿与大腿垂直，然后站立起来，让学生体会站起的过程中做了哪些动作，思考不做这些动作是否能够站立起来.

（3）坐在凳子上，要求上身和小腿与大腿垂直，请一位同学用手指轻轻顶住你的额头，用以提醒你的头部不要前倾，小腿不要挪动，试一试还能不能站立起来，如图2所示.引导学生体会两次的区别，分析第二次站不起来的原因.

4 针对教学中的重点和难点，设计专项体验类作业

在实际教学过程中，对于教学的重点和难点，教师通常布置大量的纸笔类作业，反复练习强化.实践证明这种方法因挫伤学生学习积极性，往往达不到预期的目的.为此，教师就需要根据教学内容特点和学生实际情况，适当增加体验类作业，在促进学生理解的同时激发学生的学习热情.例如，体验压力的作用效果的作业设计如下.

4.1 作业目的

（1）通过体验作业，帮助学生体会增大受力面积可以减小压力的作用效果.

（2）观察、体验双脚踩在气球上，而气球没有被压破的有趣现象，激发学生的求知欲望.

4.2 作业设计思路

用牙签等锋利的工具轻轻一扎气球就会爆破，一个人站在气球上竟然没有压破，会给学生非常强烈的视觉刺激，激发他们对影响压力作用效果的思考，为学生学习影响压力作用效果提供直观经验.从安全角度考虑，教师可以选用两个气球，上面放一块钢化防爆玻璃板，也可以选用表面平整光滑的木板.实验时用玻璃板压在气球上，一方面可以增大受力面积，另一方面还可以让观察者看到气球的变化，产生强烈的视觉效果.玻璃板的面积应大于两个气球被压扁以后的面积.

4.3 作业所需器材

两个气球、一块钢化防爆玻璃板（或表面光滑平整的木板）、一个打气筒、两张桌子.

4.4 作业实施的方法和步骤

（1）将两个吹足气的气球并排放在干净的地面上，再将一块钢化防爆玻璃板压在两个气球上.邀请家长或同学扶住玻璃板，防止玻璃板倾斜滑动，保证学生的人身安全.

（2）在气球两侧各放一张课桌，实验者双手撑住两侧的桌面，慢慢站在玻璃板上，直到双手离开桌面，观察气球有没有被压破，如图3所示.

5 作业说明

该体验作业还可以再增加一个环节，将气球换成鸡蛋，实验时应选用纸质鸡蛋托盘摆放鸡蛋，并选用大小基本一致的鸡蛋，鸡蛋上面放一层海绵，然后再放玻璃板.这样可以增加实验的惊险程度.

又如，体验浮力及产生原因的作业设计如下.

5.1 作业目的

通过体验实验活动，让学生感受液体可以对浸入其中的物体产生浮力，浮力是物体周围的液体共同产生的效果，以及浮力的方向竖直向上等.

体验在液体中下沉和漂浮的物体都受到浮力作用，物体所受浮力的大小与物体浸入液体的深度没有关系.

5.2 作业设计思路