高中物理实验作业编制与实施的策略研究

陆军

摘   要： 在新课标理念指引下，为了改变当下高中物理实验类作业“数量少、形式单一”的状况，提出了设计课前预习型实验作业、课中助学型实验作业、课后应用型实验作业来弥补现有实验作业的不足，并给出了具体的实施策略。为确保动手操作类实验作业能够有效落实，提出了作业编制的针对性、趣味性、可行性、安全性四个原则。对高中物理实验作业的评价方法进行了探索，提出了过程性评价和结果性评价相结合的方法。

关键词：高中物理;实验作业;作业编制

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2021）8-0011-4

中华人民共和国教育部制定的《普通高中物理课程标准（2017年版）》在课程理念中指出“要注重体现物理学科本质，培养学生物理学科核心素养。”[1]由于物理实验具有情境、演示、体验、探究和应用等教学功能，学生在观察和操作实验的过程中能对物理事实获得具体、明确的认识，有助于建立物理概念和获得物理规律。在实验中学以致用，有助于物理知识的内化，促进物理观念的感悟、形成与强化。物理实验能让学生经历科学探究过程，发展科学思维，养成科学态度与责任。因此，物理实验是落实物理学科核心素养的重要载体。在新课程理念的指引下，物理实验教学得到空前的重视。物理作业作为物理教学的一个基本环节，是学生体验和感悟物理世界的一种重要方式，是物理知识与生活实践的一个很好的结合点。把与物理实验相关的内容融入物理作业，形成物理实验作业，可以把“操作型”实验活动和“纸笔型”作业的思维引导融合在一起，体现教、学、做合一的教学理念，让学生获得动手和动脑相结合的训练，使物理教学的目标真正落到实处[2]。

1    高中物理实验作业的现状及原因分析

1.1    高中物理实验作业现状

在物理实验在物理教学中的重要性得到广泛认同的今天，物理实验在物理作业中的地位如何？课题组带着这一问题对上海市崇明中学部分高一学生做了一次关于物理实验作业的问卷调查。其中，学生在回答“你平时的物理作业中有关实验的作业情况”这一问题时，93%的学生认为“大多数物理作业中没有实验作业”，统计如图1所示。学生在回答“目前物理实验作业的主要形式”这一问题时，93%的学生选择“纸笔型”的实验题，统计如图2所示。学生在回答“目前物理作业中要求动手的物理实验作业的情况”这一问题时，86%的学生认为“几乎没有”，统计如图3所示。从以上问卷和与老师的访谈可知，目前高中物理实验作业有这样两个特点：一是数量少。平时的物理作业中实验占比很少，多数作业中物理实验作业是缺失的。二是形式单一。在很少的物理实验作业中，实验都是以“纸笔型”实验题的形式出现，很少有让学生动手的“操作型”实验。

1.2    高中物理实验作业现状的成因

1.2.1    教师教学理念陈旧

我们认为，目前物理作业中实验作业的缺失与教师的理念有关。长期的高考應试压力，产生了很多急功近利的行为。由于高考是书面考试，很多教师认为，实验培养的探究能力、科学精神和科学素养虽有利于学生的终身发展，但较难在应试教学中迅速体现出效果。而大量的纸笔型训练更能在较短的时间内体现出训练效果，使大家把耗时耗力的动手实验类作业边缘化，并逐渐从物理作业中减少或消失。

1.2.2    存在的现实困难

目前，符合要求的实验作业较少，编制实验作业对教师的能力要求高，工作量大，也制约着实验作业的优化与改进。另外，实验作业需要学生准备实验器材，安装实验装置，完成作业难度较大，学生往往怕麻烦而马虎应对，教师对学生完成实验情况的评价也较为困难，造成教师布置此类作业的意愿不强。

2    高中物理实验作业的编制类型与实施策略

2.1    课前预习型实验作业

某些物理概念或规律比较抽象，在学习物理过程中为了降低学习的难度，需要学生对物理现象或物理过程获得一些感性认识，因此需要学生去观察物理现象，体验物理过程。但很多时候，由于在课堂上受到时空的限制，没有条件去完成这些任务，因此需要学生在课前完成一些体验性的任务，我们把这种任务称为课前预习型实验作业。

课前预习型实验作业应该在学习与之相关内容之前布置。由于预习型实验作业需要学生自己寻找实验器材，安装实验装置，所以实验器材应容易获得，装置要容易制作。为了达到预期的体验效果，实验任务要明确。例如，在学习“波的干涉”这节内容之前，教师布置这样一个作业：如图4所示，一个人左右手各拿一个带柄的圆球，在池塘的水面上以相同的频率拍打水面，激起两列水波，观察两列波叠加后的波形，并描述其特点。

2.2    课中助学型实验作业

在探究性学习过程中，我们常常需要通过实验得出规律。课堂上的时间有限，为了提高实验效率，帮助学生在较短时间内完成相关实验，必须让学生在实验开始之前，就能清晰地知道实验的目的是什么，观察什么现象，测量哪些数据，以及如何记录实验数据或结果等。教师把实验过程具体细化为一系列的任务，设计成一份课堂作业，学生通过完成这份作业就能达到学习目标和要求，我们把它称为课中助学型实验作业。助学型实验作业能让学生清楚自己做什么，怎么做。因为有统一的格式，记录规范，便于师生、生生间的交流。

例如，在“磁场对电流的作用  左手定则”这节课中，在探究磁场方向、电流方向和安培力方向间关系的学生实验中，设计了如表1所示的助学型实验作业，帮助学生快速、正确地记录实验结果。

2.3    课后应用型实验作业

为巩固所学知识，培养实践能力，达到学以致用的目的，在课后，可以让学生运用所学物理知识完成相关实验任务，解决实际问题，我们把这种任务称为课后应用型实验作业。应用型实验作业是学生应用物理知识的过程，也是检验所学知识的过程，能促进物理观念的感悟、形成与强化。

课后应用型实验作业需要在学习完相关知识后布置。由于学生自己寻找实验器材，安装实验装置，所以一次不能布置太多，可以和其他“纸笔型”物理作业整合在一起，起到互补的效果。

例如，在学习了力的分解后，让学生利用力的分解知识，设计一个实验用于测量一根头发能承受的最大拉力。

3    高中物理实验作业的编制原则

3.1    针对性原则

为了保证实验作业的效果，编制实验作业时要坚持针对性原则。预习型的实验作业是为学生学习新知识做准备的，因此在内容上必须与新知识相匹配，也就是说，在内容上要具有针对性。在设计应用型作业时，要让学生在完成任务过程中用到课堂中所学的知识。设计应用型实验作业需要教师在课前进行充分的酝酿准备，把教学内容转化为有挑战性的实验任务。该任务完成过程所用到的物理知识和技能要与本节课的教学目标相一致，该任务的难度要与学生的能力水平相匹配。例如，在学习自由落体运动后，为让学生学会建立自由落体运动模型，并能运用自由落体运动的规律去解决实际问题，教师可以布置一个利用刻度尺测量人的反应时间的作业。

3.2    趣味性原则

为了让学生能主动有效地去完成实验作业，编制实验作业时要坚持趣味性原则。从教育心理学的角度来说，学习兴趣是一个人倾向于认识、研究获得某种知识的心理特征，是可以推动人们求知的一种内在力量[3]。每天大量的“纸笔型”作业让学生感到厌倦，物理实验作业让学生有了动手的机会，可以让他们在愉快的体验中感受物理规律的奥妙，感悟物理知识与日常生活的紧密联系。因此，编制物理实验作业时要考虑实验的趣味性。例如，实验过程看到新奇的物理现象;得到的实验结果与认知产生沖突，能激发求知探究的欲望，引发学生思考;实验与生活联系紧密，达到学以致用的目的等。另外，编制实验作业时要控制任务的难度，让学生体验到成功的乐趣，使学生从愿学变成乐学。

3.3    可行性原则

为了让学生能顺利完成实验作业，编制实验作业时要坚持可行性原则。学生在完成实验作业过程中，需要获取实验器材，安装实验装置。为了确保学生能顺利完成实验，让他们体验到成功的乐趣，教师在编制实验作业时要考虑实验所需的器材必须是生活中常见的，是容易获取的物品。另外，实验装置的安装要简便，操作要方便，实验结果容易获得。

3.4    安全性原则

为了让学生能安全完成实验作业，编制实验作业时要坚持安全性原则。课前、课后的实验作业完成过程脱离了教师视线，因此编制实验作业时要把实验过程的安全性放在首要位置。存在安全隐患的实验不能作为实验作业，例如一些电学实验，或者用到易燃、易爆物品的实验。

4    高中物理实验作业的评价方法

4.1    过程性评价

对学生完成实验作业的情况要进行过程性评价。在编制实验作业时，通过设计具有程序性和逻辑性的问题链，以问题链的方式引导学生动手操作，记录实验数据和现象，并引导学生思考，帮助学生分析实验结果，归纳实验结论，感悟物理规律。学生记录的这些数据或现象一般不能凭空编造，而且具有个性化，教师根据学生对这些问题的回答情况，就能对学生完成实验作业情况有一个科学客观的判断，可以更多地了解学生的体验和感受，以及数据记录或现象记录的真实性，也就是进行过程性评价。例如，在学习牛顿第一定律前，布置了如下预习型作业。我们可以根据学生对这个问题链的回答知道他是否做了这个实验。

作业：体验力与运动的关系

如图5所示，找一个木块放在水平桌面上，用手慢慢推动木块，然后撤去推力，木块是否马上停止运动？用较大的速度推木块，然后撤去推力，撤去推力后木块是否马上停止运动？

椐据以上实验现象，你认为物体的运动是否需要力来维持？在力和物体运动的关系中，力的作用是什么？

4.2    结果性评价

我们关注过程性评价的同时，也可以对实验结果进行评价，以便知道学生对实验的理解程度。对于小制作的评价，我们要重点关注成果，因为成果反映了态度，体现了过程。例如，制作一把杆秤，这把杆秤的制作工艺和实用性就是评价的重要依据。对于规律探究类的实验，学生对所得规律的表述及规律的正确性都是评价的依据。

5    结  语

通过“高中物理实验作业编制与实施的策略研究”课题的研究，课题组力图从理论和实践层面共同推进，设计开发了配套的操作型实验作业，实现“纸笔型”和“操作型”实验作业的完美统一，提高了高中物理实验作业的质量，并把评价方案融入作业之中，为落实学科核心素养找到一条行之有效的途径。希望本课题的研究能为其他老师进一步改进和编制物理实验作业提供参考。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]彭瑞雪.高中物理实验作业活动的研究[D].呼和浩特：内蒙古师范大学，2010.

[3]杜威.教育中的兴趣及努力[M].北京：中国传媒大学出版社， 2018.

（栏目编辑    赵保钢）