初中物理探究类作业设计的策略

秦晓文

摘 要：科学探究是物理学科核心素养之一，要发展学生的这一核心素养，不仅需要教师转变教学方式，还要针对初中物理教学中科学探究的特点设计探究类作业.本文将探讨设计探究类作业的策略，引发更多的实践探索.本文探讨初中物理探究类作业的目的、设计原则，结合具体的作业案例，提出探究类作业的设计策略，以期抛砖引玉.

关键词：初中物理;探究类作业;设计策略

中图分类号：G633.7     文献标识码：B     文章编号：1008-4134（2021）16-0018-03

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

科学探究是物理学科核心素养之一，要发展学生的这一核心素养，不仅需要教师转变教学方式，还要针对初中物理教学中科学探究的特点设计探究类作业.本文将探讨设计探究类作业的策略，以期抛砖引玉，引发更多的实践探索.

1 探究类作业的目的及设计原则

探究类作业就是针对物理教学中的科学探究、根据探究特点而设计的一种作业类型，其主要目的是：通过作业练习科学探究的程序及相关技能;学会提出问题、猜想假设、设计实验、分析论证、评估等环节的思维方法，简称“会思考”;学会根据实验设计规范操作实验、收集实验数据，简称“会做”;学会将探究的问题、过程和结果规范表达出来，简称“会表达”.

为了实现探究类作业的目的，根据科学探究的特点，教师设计探究类作业时应遵循下列原则：

首先要对初中物理教学中所有的科学探究进行分类整理、系统规划，根据初中物理课程标准对必做学生实验和科学探究的能力要求、教学条件和学生发展需要，确定不同类型的探究类作业的目的.

初中物理教学中的探究可以分为必做学生实验和选做学生实验，其中必做学生实验是指初中物理课程标准规定的20个必做学生实验中的9个探究，选做学生实验是指这9个必做学生实验之外，用于建立概念和发现规律的28个探究.

针对9个必做学生实验的探究类作业，应该达成探究类作业的全部目的，即对这9个必做学生实验，教师应该以学生 “会思考”“会做”“会表达”为目的设计相应的作业，帮助学生实现 “会思考”“会做”“会表达”的有机整合.针对28个选做学生实验的探究类作业，应该至少达成“会思考”这一作业目的，根据学校实验条件和学生实际情况，还可以从28个探究中选择部分探究，达成“会做”或者 “会表达”的作业目的.

这37个探究与人教版教材章节对应关系见表1，其中八年级上学期共有10个探究，八年级下学期共有13个探究，九年级共有14个探究.在此基础上，教师应当根据规划的探究类作业的目的，合理安排探究类作业的时间，协调其他类作业的数量和类型.

根据探究类作业的目的，教师既要设计纸笔类作业，也要设计实践类作业，前者的主要目的是锻炼学生“会思考”和“会表达”的能力，后者的主要目的是锻炼学生“会做”的能力.为此，教师应围绕科学探究的程序，基于真实的科学探究过程，采用任务驱动、问题导向的方式，设计探究类作业，在丰富学生实践经验的同时引导学生科学思维和规范表达.避免偏离科学探究的主要思路，偏离科学探究的真实过程，闭门造车设计探究类作业.

将探究类作业跟课堂内探究有机结合起来，有效解决课堂内探究时间不足的问题.由于9个必做探究的思维链条很长，实验操作和收集数据的步骤比较多，学生需要花费很长的时间，在课堂内往往无法完整实施整个探究流程.为此，教师可以将提出问题、猜想假设和设计实验等环节设计成纸笔类的探究作业，让学生在课前完成，课堂内重点实施做实验、收集数据、分析论证，课后再安排相应的作业，将整个探究过程规范表达出来.如果探究中包含的问题比较多，课堂内无法全部完成，则可以将课堂内没有完成的问题设计成课后作业.通过课前作业、课堂探究和课后作业的相互配合，就可以较好落实必做学生实验.

2 探究类作业设计策略及案例

2.1 以培养学生“会思考”为目的的探究类作业的设计策略

“会思考”是指学生学会提出问题、猜想假设、设计实验、分析论证、评估等环节的思维方法.根据“会思考”这一目的以及教学需要，教师可以针对某一个或几个探究环节，设计课前诊断类作业或课后巩固类作业.例如，探究滑动摩擦力的影响因素可以分解为很多探究问题，学生想探究的问题往往很多，在课堂上没有时间全部探究，在这种情况下教师就可以将课堂上没有探究的问题设计成探究类作业，巩固学生课堂上学习的科学思维方法.

请将小明的实验设计思路补充完整.

这种实验设计思路是适用于科学探究的通用思路，可以迁移到其他探究的实验设计中，需要加强练习.因此，针对表1中的探究实验，教师都可以设计类似的框图以培养学生“会思考”为目的的探究类作业.

除了帮助学生学会实验设计的探究类作业外，教师还可以根据教学需要针对分析论证、评估等环节设计探究类作业.在设计这类作业时，常用的策略就是利用学生在实验设计、分析论证等环节常见的错误，进行适当改编，引导学生通过交流评估，纠正其在科学探究中的思路和方法错误.例2就是这种探究类作业的案例.

例题2 小华在学习“探究压力作用效果的影响因素”时在水平桌面进行如下实验：将质量分布均匀的物体B沿竖直方向切成大小不同的两块，如图2所示，将左边部分移开后，发现剩余部分B′对泡沫的压力的作用效果没有改变，所以得出结论：压力作用效果与受力面积无关.问题：你是否同意小华的观点？并说明理由.

例题2 水平实验桌面上有微小压强计、刻度尺和装有适量水的A、B两个烧杯.小亮学习液体内部压强跟哪些因素有关的知识后，又提出新的猜想，为此他利用提供的实验器材进行如下实验探究.

（1）将微小压强计的探头放入A烧杯的水中，探头到烧杯底的距离L1为6cm，如图2甲所示，记录微小压强计U形管两侧的液面高度差h1;

（2）将微小压强计的探头放入B烧杯的水中，探头到烧杯底的距离L2为10cm，如图2乙所示，记录微小压强计U形管两侧的液面高度差h2.

小亮发现h1大于h2，于是小亮得出结论“液体内部任意一点的压强跟该点到容器底的距离L有关”.

请判断小亮的实验结论是否正确，实验过程有无错误，如果有错误，请指出有哪些错误，并进行改正.

2.2 以培养学生“会做”实验为目的的探究类作业的设计策略

在物理教学中，学生做实验的机会和时间都是最少的，这是学生实验操作技能薄弱的主要原因.从学生提高实验操作技能发展的需要看，仅仅利用课堂内有限的实验操作还不够，教师还需要设计适当的以“会做”实验为目的的探究类作业.针对表1中的9个必做实验， “做实验”这一环节的作业应在校内实验室完成.为了便于管理，提高实验室的利用率，教师在设计“做实验”的作业时，应充分利用学校的课后服务时间，对作业时间进行系统规划，对各个班级利用实验室的时间进行合理安排.为了提高“做实验”的效率，还要配套相应的“设计实验”的作业，在教师批改完成后，再安排“做实验”的作业.例如，学生在学完影响浮力大小的因素后，可以先选择“物体所受浮力大小与物体的密度是否有关”这一学生关心的问题，安排“设计实验”的作业，在此基础上，选择适当时间，再安排“做实验”的作业.

对于可以利用日常生活中的器具完成的实验探究，如表1中探究固体、气体、液体能否传播声音，探究影响蒸发的因素，探究影响电磁铁磁性强弱的因素等，教师可以设计适当的“做实验”的作业，这些作业可以根据实际情况安排在家庭、社区等校外活动场所进行.其目的在于锻炼学生因地制宜、利用日常生活中的器具进行探究的能力.

2.3 以培养学生“会表达”为目的的探究类作业的设计策略

“能表述探究的问题、过程和结果，了解交流与合作在科学探究中的意义”是义务教育物理课程标准对学生科学探究能力的基本要求.但在教学实践中，因课堂教学时间有限，对交流在科学探究中的意义认识不足，学生表达所探究的问题和过程的机会不多，尤其是书面表达更是少见，致使学生书面表达探究过程的能力比較薄弱.为此，就需要设计以培养学生“会表达”为目的的探究类作业，表1中的9个必做实验都应该在学生经历“设计”和“做”的基础上设计“会表达”的作业.因为探究过程的表达比较复杂，学生难以简练准确表达出来.为克服这些困难，教师在设计“会表达”作业时，应坚持循序渐进的原则，在做完实验的基础上，设计出结构清晰、带有引导作用的填空式作业.具体策略是教师先写出探究过程，再改编为适合学生模仿学习的结构，然后用留空的形式，引导学生填写探究过程中的一些关键步骤，如例3所示.在此基础上，换一个探究问题，让学生模仿这种表达的结构和格式，写出主要实验步骤，画出实验数据记录表，如例题4所示.

例题3 请你在完成“探究电阻一定时，通过它的电流和它两端电压的关系”后，将以下实验步骤补充完整.

（1）按照图3所示电路图连接电路，开关断开，滑动变阻器的滑片置于最大阻值处;（表达出如何连接探究所需要的电路）

（2）试触后闭合开关，调节滑动变阻器的滑片至适当位置，用测量，用测量，将记录在表2中;（表达出如何测量自变量和因变量）

（3）保持定值电阻R=5Ω不变，通过改变，改变的大小;（表达出如何控制变量，如何改变自变量）

（4）再次测量，将数据分别记录在表2中;（表达出再次测量自变量和因变量）

（5）仿照步骤3和步骤4，再进行次实验，将的数据分别记录在表格2中.（表达出自变量改变的次数、测量自变量和因变量的次数）

例题4 请你在完成“探究电阻两端电压一定时，通过定值电阻的电流与电阻阻值的关系”后，仿照例题3，画出实验电路图，写出主要实验步骤，画出实验数据记录表.

等学生表达能力提高后，教师再设计更高要求的作业，让学生独立写出完整的探究问题、过程和结论.

以上简要论述探究类作业的设计思路和策略，还有很多现实问题需要各位同仁在教学实践中继续探索.

参考文献：

[1]秦晓文.促进概念理解的建构类作业的设计策略[J].中学物理，2020，38（20）：11-15.

[2]秦晓文.初中物理巩固类作业的设计策略[J].中学物理，2020，38（18）：5-8.

[3]秦晓文.初中物理诊断类作业的设计策略[J].中学物理，2020，38（16）：9-11.

[4]秦晓文.基于核心素养的初中物理作业设计的思考[J].中学物理，2020，38（14）：16-18.

[5]秦晓文.基于核心素养的中学物理教师专业发展策略[J].中学物理，2019，37（05）：2-5.

（收稿日期：2021-07-03）