核心素养背景下高中物理作业分层的研究与实践

2023-09-16李懋莹

考试周刊 2023年35期

摘要：文章旨在研究和探讨在核心素养背景下高中物理作业分层的实践与效果。通过文献综述和实证研究方法，对高中物理教育的现状和问题进行分析，以及分层教学在物理教育中的应用。在此基础上，提出了一种适用于高中物理作业的分层设计方案，并进行了实践验证。研究结果表明，基于核心素养背景下分层设计和实施，可以提高学生的学习效果和学习动机，促进学生核心素养的达成。本研究对指导高中物理教育改革和提升教学质量具有一定的理论和实践意义。

关键词：核心素养；高中物理；作业分层；教学功能；个性化学习

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1673-8918（2023）35-0089-06

随着新课程改革制度的实施，高中物理教育面临着新的挑战和机遇。传统的一刀切的教学模式已经难以满足学生多样化的学习需求，而个性化、差异化教学的理念和方法逐渐得到重视。在这一背景下，高中物理作业作为学生学习的重要组成部分，具有重要的教学功能和作用。然而，目前高中物理作业存在着教学内容难度过高或过低、学生学习兴趣不高、学习效果不明显等问题。因此，对高中物理作业进行分层设计，旨在根据学生的学习水平和能力差异，提供个性化的学习任务，由“知识导向”转为“素养导向”，促进学生的主动参与和深度学习。本研究将结合国内外相关理论和实证研究，探讨高中物理作业分层的理论基础和实践效果，以期为高中物理教育改革和教学实践提供参考和借鉴。

一、国内外相关研究进展

在物理教育领域，国内外学者已经进行了一系列的研究，探索分层教学在提高学生学习效果和满足个体差异化学习需求方面的应用效果。以下是国内外相关研究的一些主要进展：

国内学者在高中物理教育领域开展了一些分层教学相关的研究。一些研究关注分层教学对学生学习成绩的影响，发现分层教学可以提高学生的学习成绩和知识掌握程度。其他研究关注分层教学对学生学习动机和学习兴趣的影响，发现分层教学能够激发学生的学习动机和提高学习兴趣。此外，还有一些研究探索了分层教学的具体实施策略和效果评估方法，为分层教学的实践提供了指导和借鉴。

国外学者在物理教育领域也进行了一些与分层教学相关的研究。一些研究关注分层教学对学生学习成绩的影响，发现分层教学可以提高学生的学习成绩和知识掌握程度。另外，一些研究关注分层教学对学生学习策略和元认知能力的影响，发现分层教学能够促进学生学习策略的发展和元认知能力的提高。还有一些研究探索了分层教学在不同文化背景下的应用效果和适应性，为国际化的分层教学实践提供了经验和借鉴。

综上所述，国内外的研究已经证明了分层教学在物理教育中的应用效果和意义。通过合理应用分层教学，可以提高学生的学习成绩、学习动机和学习策略，满足学生个体差异化学习的需求。然而，目前仍存在一些问题和挑战，例如如何确定分层标准、如何有效评估分层效果等，这些问题需要进一步的研究和实践来解决。

二、高中物理教育的问题

高中物理教育在整个中学阶段有着非常重要的地位，旨在培养学生的科学思维、实验探究能力和科学素养。然而，目前高中物理教育面临一系列问题，需要引起关注和改进。

（一）教学内容难度不合适

高中物理教育中存在教学内容难度过高或过低的问题。传统的物理教学过于强调理论知识的传授，忽视了学生对物理概念的理解和应用能力的培养。部分学生可能会觉得学习物理很困难，缺乏对物理学科的兴趣和动力。每一个学生都是单独的个体，那就意味着教学内容会有一定的差异性。比如，对基础较差的学生来说，如果一味地追求教学内容的统一，则可能意味着学生无法真正获得自己所需的知识，从而无法满足学生的学习需求。

（二）作业布置一刀切

高中物理教育中普遍存在作业布置的一刀切问题。教师通常采用相同难度和要求的教学内容和作业任务，无法满足学生个体差异化的学习需求。一些学生可能因为教学进度过快而跟不上，而另一些学生则可能因为教学进度过慢而感到无趣和无所作为。

（三）过度追求理论知识教学

高中物理教育在培养学生实验探究能力和科学思维方面存在不足。传统的物理教学往往注重理论知识的灌输，而对实践能力的培养较少关注，无法真正理解物理知识的本质和科学思维的重要性。除此之外，高中物理教育在应对核心素养改革中的挑战方面也存在问题。核心素养教学对学生的综合素质和能力提出了更高的要求，而傳统的物理教学往往偏重于知识的灌输和应试训练，未能有效培养学生的创新意识、综合分析和解决问题的能力。

综上所述，高中物理教育面临着一系列问题，针对这些问题，需要进行探索和改革，以提高高中物理教育的质量和有效性。

三、高中物理作业的意义

高中物理作业作为学生学习的重要组成部分，具有多重意义和作用，对学生的学习和发展起着重要的推动作用。

（一）扩展物理知识

高中物理作业有助于巩固和扩展学生的物理知识，通过作业的布置和完成，学生可以复习和巩固课堂所学的物理知识，加深对知识的理解和掌握。同时，作业还可以扩展学生的知识面，引导他们进行自主学习和深入思考，探索物理学科的更广阔领域。在物理作业的结构中，有一部分题目是开放性的，需要学生思考，在思考的过程中，就会形成一定的思维模式，并开阔自身的视野。比如，对生活性的实践物理题目来说，会让学生了解到实践的重要性，并明白物理知识在实际生活中的意义。

（二）培养自主学习能力

高中物理作业可以促进学生的自主学习和自我管理能力的培养。作业要求学生独立完成，并要求他们根据问题的要求进行思考和解决。通过作业的完成，学生可以培养自主学习的能力，提高自我管理和时间管理的能力，激发他们的学习动力。除此之外，高中物理作业有助于培养学生的实验探究能力和科学思维。作业任务可以包括实验设计、数据分析和解释等，促使学生进行实践操作和科学思维的运用。通过实验探究型的作业，学生可以培养观察、实验设计、数据分析和解释等科学方法和技能，提高他们的实验探究能力。

（三）提高学生的合作能力

高中物理作业可以提高学生的合作与交流能力。作业的完成过程中，学生可以与同学进行交流和讨论，分享彼此的想法和解决方法。这种合作与交流的过程有助于拓宽学生的思路和视野，培养他们的团队合作和沟通能力。

综上所述，高中物理作业在巩固和扩展知识、培养自主学习和自我管理能力、发展实验探究能力和科学思维，以及促进合作与交流能力方面发挥着重要的作用。合理设计和布置高中物理作业，能够有效促进学生的学习和发展，提高教学效果。

四、分层教学在物理教育中的应用

分层教学是一种根据学生的学习水平和能力差异，将学生分为不同层次进行教学的方法。在物理教育中，分层教学具有重要的应用价值，可以提高教学效果和满足学生个体差异化学习的需求。

（一）提供个性化学习任务

分层教学可以针对学生的学习水平和能力差异，提供个性化的学习任务。物理学科知识体系庞大而复杂，不同学生的学习进度和理解能力存在差异。采用分层教学，可以根据学生的学习水平和能力，为他们提供相应难度和要求的学习任务。高水平的学生可以接受更有挑战性的任务，进行拓展性学习；而相对较弱的学生可以接受更基础的任务，巩固基本知识。这样的个性化学习任务能够更好地满足学生的学习需求，提高学习效果。

例如，在学过牛顿运动定律的相关知识后，教师可以为学生布置这样三道题目作为课后作业：

题目一（基础题）：光滑水平面上有一个静止的物体，质量为10 kg，在20 N的水平拉力作用下从静止开始运动。若在开始运动后的第4 s拉力突然消失，则该物体在最初6 s内的位移和在6 s末的速度分别是多少？（重力加速度取整数）

题目二（提高题）：某物体与地面的动摩擦因数为0.4，其质量为4 kg，在20 N的水平拉力作用下从静止开始运动。若在开始运动后的第4 s拉力突然消失，则该物体在最初6 s内的位移和在6 s末的速度分别是多少？（重力加速度取整数）

题目三（拓展题）：某物体与地面的动摩擦因数为0.4，其质量为4 kg，在一个大小为20 N的与水平方向成30度角的斜向上水平拉力作用下从静止开始运动。若在开始運动后的第4 s拉力突然消失，则该物体在最初6 s内的位移和在6 s末的速度分别是多少？（重力加速度取整数）

（二）激发学生的学习兴趣

分层教学有助于激发学生的学习动机和提高学习兴趣。传统的一刀切的教学模式容易让一部分学生感到学习无趣或学习压力过大，从而影响学习动机和兴趣的产生。而分层教学可以根据学生的能力和兴趣，为他们提供适合的学习内容和任务，激发他们的学习兴趣。学生在适应性较强的学习环境中，能够更加主动地参与学习，提高学习动力和积极性。

例如，“功率”是十分重要的一节内容，教师在设计分层作业时，可以这样布置。比如，必做题为：有一辆汽车的质量是2 000 kg，额定功率为 45 kW。汽车以匀速的状态行驶，该汽车最大速度可以达到15 m/s。我们假设行驶过程中的阻力不变。可以设问，如果汽车的速度变成了10 m/s，那么此时输出功率为多少？而选做题可以是：有一辆小车，在水平的轨道上行驶。将小车行驶的过程转化成速度与时间的图像，如图所示。通过观察图像，可以发现，小车在2 s至10 s的时间内，图像是曲线的状态，其余时间是直线的状态。已知小车在2 s至14 s的时间内，功率没有发生任何变化，且在第14 s小车未停止。小车的质量为 1 kg，在行驶中所受阻力不变，求：①小车所受的阻力值；②小车在匀速行驶中的功率；③在加速运动中小车位移的大小。

（三）提高学生的合作能力

分层教学可以促进学生之间的互助与合作。在分层教学中，同一层次的学生会进行协作学习，相互帮助和交流。这种合作学习的过程可以促进学生之间的互动和合作意识的培养，提高团队合作和沟通能力。通过学生之间的互助与合作，可以更好地解决学习困难和问题，加深对物理知识的理解和应用。

（四）培养学生的深度学习能力

分层教学有助于培养学生的综合能力和深度学习能力。通过分层教学，不同层次的学生可以接受相应难度的学习任务，进行适度挑战和深度思考。这样的学习环境能够培养学生的综合能力，包括批判性思维、创新能力、问题解决能力等，提高学生的深度学习能力。

比如在学习《抛体运动》中的平抛运动时，教师就可以设计A、B、C三个层次作业。A层次：平抛运动的概念是什么？在物理学史上，抛体运动是哪位科学家进行详细研究的？他是运用何种方法研究此问题的？B层次：在日常生活中，有哪些运动可以称之为平抛运动？结合教材所述实验，两小球同时落地，这说明两小球的运动有怎样的联系？C层次：结合课本中的概念，满足什么条件的运动才是平抛运动？根据伽利略对平抛运动的研究，可见研究曲线运动的思路是什么？通过不同层次作业的设计，相关联知识依据普通高中物理课程标准中发布的学业质量水平等级进行层次难度的划分，每个层次的学生都有不同的问题，通过分层布置，可以让学生了解到有效的作业才是最好的，鼓励学生完成作业，使其暂时落后的情况得以改变，让所有学生都能够积极配合层次作业的要求，提高其积极性。

五、高中物理作业分层的理论基础

（一）分层教学理论概述

分层教学是一种根据学生的学习水平和能力差异，将学生分为不同层次进行教学的方法。其理论基础主要包括以下几个方面。

1. 个体差异理论

个体差异理论认为每个学生在学习能力、学习风格和兴趣等方面存在差异。分层教学将学生分为不同层次，可以更好地满足学生个体差异化学习的需求，提供个性化的学习任务和支持。

2. 认知发展理论

认知发展理论关注学生的认知发展过程，强调学生在认知结构和思维能力方面的不断发展。分层教学根据学生的认知水平和能力，提供适宜的学习任务和指导，有助于促进学生的认知发展和学习效果的提升。

3. 教育心理学理论

教育心理学理论研究学习過程中的心理和情绪因素对学习结果的影响。分层教学通过根据学生的学习水平和能力，提供适应性的学习任务和支持，能够增强学生的学习动机和积极性，提高学习效果。

（二）高中物理知识结构分析

1. 基础概念和原理

高中物理的基础概念和原理是学生学习物理的核心内容。例如，力学中的牛顿运动定律、功和能量等；电磁学中的电场和磁场等。学生需要掌握这些基础概念和原理，并能够理解其应用和相互关系。

2. 实验方法和数据处理

高中物理教育也重视培养学生的实验探究能力。学生需要了解实验的基本方法和数据处理的基本原则，能够进行实验设计、数据采集和分析，从而深入理解物理原理和提高实验能力。

3. 数学工具和应用

高中物理与数学有着密切的关系，学生需要运用数学工具来解决物理问题。例如，运用向量、微积分等数学方法来分析力学问题。学生需要熟练掌握数学工具，并能够将其应用于物理问题的解决中。

4. 综合应用和拓展领域

高中物理知识还可以应用于各个领域和实际问题中。例如，学生可以将物理知识应用于工程、医学、环境科学等领域，探索物理原理在实际问题中的应用和意义。

（三）物理作业的分层要求

1. 难度层次

根据学生的学习水平和能力差异，设置不同难度的作业任务。对高水平学生，可以设置更具挑战性的作业问题，要求他们进行深入的思考和拓展。对相对较弱的学生，可以设置基础性的作业任务，帮助他们巩固基本知识和概念。

2. 任务类型

可以根据学生的能力和学习目标，设置不同类型的作业任务。例如，设计实验、解决问题、理论推导等。不同类型的作业任务能够促进学生不同方面的能力发展，如实验探究能力、问题解决能力等。

3. 支持和指导

分层作业要求提供相应的支持和指导，以帮助学生完成任务。对水平相对较弱的学生，可以提供更多的示范和解释；对高水平学生，可以提供更多的拓展资源和引导。这样的支持和指导有助于满足学生的学习需求，提高作业的完成质量。

4. 个性化要求

分层作业可以根据学生的兴趣和学习需求，提出个性化的要求。例如，给学生提供选择题目的机会，让他们选择感兴趣的题目进行深入研究。个性化的要求能够激发学生的学习动机和主动性，提高作业的参与度。

总之，物理作业的分层要求包括设置不同难度层次、多样的任务类型、适当的支持和指导，以及个性化的要求，以满足学生的个体差异化学习需求，促进学生的学习发展。

六、高中物理作业分层实践

核心素养教学对学生的综合素质和能力提出了更高要求，传统的一刀切的教学模式已不能满足学生个体差异化学习的需求。因此，本实践旨在探索分层教学在高中物理作业中的应用，以提高学生的学习效果和满足个体差异化学习需求。

（一）作业难度分层

在对高中物理作业进行分层时，难度分层也是十分重要的。可以根据不同的难度内容进行梯度的分层，从而在一定程度上满足不同学生的不同作业需求。根据物理的具体教学要求以及学生的实际学习情况，难度可以分为三个阶段，即基础类题目、运用类题目和应用类题目。对基础类的题目来说，是所有学生都必须会做的题型，该题型以考查学生的基础知识为主，不仅难度较低，而且涉猎的范围较小，在一定程度上可以起到巩固基础知识的作用，该题型的题目适合学习有一定困难的学生。对运用类题目来说，是一种选择性的题目，难度是中等的，综合性比基础类题目更强一些，主要是对基础知识的运用。在运用的过程中，达到知识巩固以及运用的目的。该题型的题目适合学习中等的学生。对应用类题目来说，也是一种选择性的题目，该题型具有较强的灵活性、扩展性，其难度也更高，从而在一定程度上达到“活用”的目的，该类型的题目适合具有良好物理素质的学生。在设置作业时，可依据普通高中物理课程标准中发布的学业质量水平等级进行难度层次的划分。

例如，在学习完动量守恒后，物理分层作业可以这样布置：

基础题：有一名运动员A的质量是80 kg，以5 m/s的速度前进时，正好与另外一名质量为100 kg、速度为3 m/s的运动员B相撞，在相撞之后，运动员A恰好停止。问：运动员B碰撞后的速度是多少？

选做题：有一辆小货车，质量是3 000 kg，由于出现了故障，停在了车道上，后面来了一辆15 000 kg的货车，由于来不及刹车，直接撞到第一辆货车的尾部，从而失去了动力。在相撞之后，两车一起沿着第二辆货车的运动方向滑行了6.75 m，从而停下。已知车轮与路面间的动摩擦因数u=0.6，求碰撞前货车的速度大小。（取g=10 m/s2）

挑战题（优等生）：在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块A和B，两者相距为d。现给木块A一初速度，使A与B发生弹性正碰，碰撞时间极短，当两木块都停止运动后。相距仍然为d，已知动摩擦因数均为μ，B的质量为A的2倍，重力加速度的大小为g。求A的初速度的大小。

（二）布置不同类型的作业任务

高中时期的物理课程教学，教师应全方位意识到学生学习的不同，促使学生可以不间断地完善自我和提升自我，关联学生学习情况开展分层设计活动。围绕学生的学习能力、学习思维以及学习成果划分三个层次：第一个层次的学生是物理知识相对薄弱的，这些学生学习能力有待提高，所以教师要尽可能地激发他们对物理学习的兴趣，提升他们物理学习动力；第二个层次的学生是拥有一定物理学习能力的，可以自主处理相关物理问题，然而，这些学生掌握的物理知识体系有待完善，所以教师要重点培养相关学生处理问题的能力；第三个层次的学生属于成绩理想的，学生拥有较强的学习能力，思维运作也是比较活跃的，教师要进一步拓宽学生的学习视野，推动物理课程有序开展。

比如进行“万有引力定律应用”作业设计时，可以设计这样的作業：已知地球表面重力加速度g=9.8 m/s2，地球半径R=6.4×106 m，引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2，求出对应答案：①忽略地球自转，求地球的质量；②估算地球赤道物体自转向心加速度；③假设月球可视为质量均匀分布的球体，由于自转的影响，实际月球表面不同维度的重力加速度是不同的。若我们想登陆月球后通过制订月球表面加速度的差异，估算其自转周期。请同学们提出可行的方案，并写出计算过程。对题目进行分层设计，任务从小到大。第一层次的题目主要是忽略地球自转，在地球表面取一物体F万=mg，从而求地球质量，该题主要是让学生巩固万有引力公式应用，求解实际问题，树立学生学习信心，属于“巩固性作业”。第二层次的题目是在不忽略地球自转情况下，考查学生构建物理模型能力、数学估算能力，从最后结果中让学生体会抓住主要矛盾，忽略次要矛盾的物理思维，属于“拓展性作业”。第三层次的题目创设新的情境——月球，发散学生物理思维，小组合作，根据我们要解决的问题和已有的知识，设计可行方案，属于“探究性作业”。学生可根据自己实际情况选择不同类型的作业任务，学生主动地进行物理作业，更好地培养学生物理核心素养。

（三）分层评价与综合评价相结合

分层评价的评价对象是各个层次的学生，是指对不同层次的学生采取不同的评价标准。由于学生之间存在个体差异，不能用统一的评价标准来评价所有的学生，因此教师应该在充分了解学生的基础上，为不同层次的学生匹配不同的评价标准。如对基础扎实、学习能力强的“优等生”，评价标准要高、要严格；对成绩中等、有潜力的“中等生”，评价标准要适中；对基础薄弱、学习存在困难的“学困生”，要适当放宽评价标准。分层评价的目的，是使每个层次的学生都能够在“物理分层作业”中逐渐进步。

综合评价是以班级整体作业水平为参考系，对一段时间内学生完成“物理分层作业”的总体评价，如在班级中评出“优秀物理作业奖”“物理作业进步奖”“物理作业创新奖”等，其目的是激发学生的学习热情，让学生真切感受到成功的喜悦，从而激发继续努力学习的动力和斗志。

创新综合评价时，“自改”与“互改”的批改方式是一个不错的选择，不仅反馈及时，而且更重要的是有利于充分调动全体学生的学习积极性，培养他们的参与意识，提高他们的自我教育和分析、解决问题的能力，使他们在批改作业中得到启迪，思维得到锻炼。挑战题作业由教师批改，并由教师对错题进行记录。通过分层次作业设计和批改争取实现以下目的，针对学困生：低起点、补台阶、拉着走、多鼓励；针对中等生：有变化、多思考、小步走、多反馈；针对优等生：多变化、有综合、主动走、促能力。最终使全体学生得到充分自由、和谐发展，人人有所得，人人能发展。

七、结论

基于实践经验和研究结果，对高中物理作业分层有以下启示与建议：

首先，需要综合考虑学生的学习水平、能力和兴趣等个体差异，制订针对性的分层设计方案，以满足学生个体差异化学习的需求。分层作业任务应该具有不同层次的难度和类型，既挑战高水平学生，又提供支持和指导给水平相对较弱的学生，促进学生的全面发展。

其次，在分层教学实践中，教师的角色至关重要，需要提供适当的支持和指导，关注学生的学习情况，及时给予反馈和帮助。

最后，分层教学需要注重灵活性和个性化，根据学生的反馈和实际情况，进行调整和改进，以不断提高教学效果。

综上所述，通过对实践结果的解读和分析，认识实践的局限性和改进方向，以及得出高中物理作业分层的启示与建议，以期能够为今后的教学实践和研究提供指导和参考。

参考文献：

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