初中物理实践型作业的设计与评价

摘 要：“跨学科实践活动”是《义务教育物理课程标准（2022年版）》中新增加的内容。本文以“自制水果电池”实践型活动作业为例，论述了S－PDCA理念下初中物理实践型作业的类型、设计要求及评价的维度。

关键词：S－PDCA；实践；作业；评价

1 S－PDCA的含义解读PDCA循环是一个质量持续改进模型，是全面质量管理的思想基础和方法依据。它包括四个步骤，即Plan（计划）、Do（执行）、Check（检查）、Action（处理），PDCA分别是它们的首字母。其中P是确定实际目标；D是根据实际信息设计出具体操作方法并实施操作；C是梳理并归纳按计划操作得到的结果，分析成效，找出存在的问题；A是对达到的预期效果进行处理使之标准化，对存在的部分问题进行处理并纳入下一个PDCA循环中去解决。

2021年7月，中共中央办公厅、国务院办公厅发布《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》（即“双减”文件）。文件明确指出：健全作业管理机制，分类明确作业总量，提高作业设计质量，加强作业完成指导，科学利用课余时间。为了落实“双减”政策，同时设计出与培养学生物理学科核心素养要求相一致的作业框架，教师需要做好调研和学习，为作业设计、执行、评价、反馈各环节做好铺垫。为达到上述要求，本文在PDCA循环系统的观念上增加一个各环的总领——S（Study）环，构成S－PDCA循环。S（学习）环和各环相互映衬补充，为各环节做好充分的铺垫，满足学生的发展需求（如图1所示）。

2 实践型作业的常见类型2022年4月，教育部正式颁布《义务教育物理课程标准（2022年版）》（以下简称《课程标准》）。《课程标准》在课程内容中新增了“实验探究”和“跨学科实践”两个一级主题。［1］其中跨学科实践又分成“物理学与日常生活”“物理学与工程实践”和“物理学与社会发展”三个二级主题。［2］跨学科实践主题的学习课时约占总课时的10%。设置跨学科实践主题的目的是通过这10%的课程内容示范性教学来撬动另外90%课程内容的改革，达到整个教学过程优化并进一步渗透学生物理学科核心素养的养成。在跨学科实践活动中，教师会布置相应的跨学科实践作业（以下简称“实践型作业”），它是让学生独立或通过小组合作来完成的作业。实践型作业强调让学生从实际情境中发现问题，并将其转化为物理问题，形成相关实践任务，在完成任务的过程中培养跨学科意识，增强合作与创新能力。［3］

实践型作业通常分为测量型，如测量江水的含沙量、测量旗杆的高度；制作型，如制作一个模拟调光灯、制作水果电池；探究型，如探究树荫下的光斑、探究冰箱里的物态变化现象；调查型，如调查家庭用电情况、调查社区垃圾分类实施情况等。

3 实践型作业的设计要求以制作型实践作业为例，在内容的设计方面，要做到以下几点。

第一，主题贴近学生的生活实际。作业主题可以是教材中的实践性活动，也可以是生活中的小发明、小创造、小制作等。

第二，器材容易选取、获得。活动所需的器材可以从学校实验室借取，也可以利用身边的废旧物品，如空矿泉水瓶、一次性纸杯、吸管、塑料盒等。倡导学生使用简单、易得的器材，不建议学生花很多的钱去专门购买器材。

第三，操作过程安全、简单、方便。在制作过程中，首先要考虑到安全问题，包括器材安全和人身安全。例如制作模拟调光灯，当制作好作品后，使用者即使不懂电路工作原理，也要能安全方便地进行使用。

第四，作品元件布局合理、美观。器材的分布要均匀、对称，使人看后产生一种美感。例如，在制作电路模型时，导线的布置不要凌乱，器材的位置安排要合理等。

第五，设计新颖有创新之处。制作模型要不落俗套，构思精巧，设计上有不同于常规之处。

第六，作业主题的选取还要有利于增强学生科技强国的责任感和使命感。

在S－PDCA理念下设计实践型作业，要弄清“做什么”“怎么做”“效果如何”“问题处理”。例如，在制作水果电池活动中，实验前，教师可以引导学生猜想水果电池电压大小可能与哪些因素有关，从而为了验证这些猜想是否合理来设计相关实验。

3.1 做什么（P）——作业目标

第一，借助所学的简单电路知识，知道水果电池电路的组成及能量转化。

第二，利用西红柿、苹果或者猕猴桃等水果制作水果电池，会用电压表测量出水果电池电压的大小。

第三，通过改变电极间的距离、电极插入的深度、电极的材料、水果的种类、水果的大小这5个变量，探究影响水果电池电压大小的因素，得出制作简易水果电池的最佳实验条件。

第四，通过制作过程，提高实际操作能力、分析解决实际问题能力和培养跨学科实践必备的工程、技术思维和学科核心素养。

3.2 怎么做（D）——器材和步骤

在活动开始前，学生可能会猜想：水果电池电压大小可能与两电极间的距离、电极插入水果中的深度、电极的组成材料、水果的种类及水果的大小等因素有关。

3.2.1 实验器材

西红柿、猕猴桃、苹果、柠檬、橙子若干，导线、线夹若干，电压表一个，发光二极管一只，刻度尺一把，大小和形状相同的铝片、锌片、铁片、铜片各一块。

3.2.2 实验步骤

步骤一，取一个苹果，将电极插入苹果中，同时测量电极的间距及插入深度，用导线将电压表和两电极相连，观察并记录电压表的示数，经该步骤设计出的水果电池如图2所示。

步骤二，保持水果的种类和大小不变、两电极的材料和插入水果的深度不变，只改变两电极间距离，记录电压表的示数。

步骤三，保持其他因素不变，只改变电极插入水果的深度，测量电压大小。

步骤四，保持其他因素不变，只改变电极的材料，测量电压大小。

步骤五，保持其他因素不变，只改变水果的种类，测量电压大小。

步骤六，保持其他因素不变，只改变水果的大小，测量电压大小。

3.2.3 实验数据

学生可以通过实验探究水果电池电压大小与各因素的关系，并将实验所得数据记录在下表中（如表1～5所示）。

3.3 效果如何（C）——数据分析

通过上面的实验测量出不同情况下水果电池的电压后，分析实验数据，判断猜想是否正确，从而得出结论。

3.4 问题处理（A）——反馈改进

通过分析实验数据，引出一些问题。例如，用单个水果做实验时，测出的电压值比较小，如何增大水果电池的电压？结合影响水果电池电压大小的因素怎样对实验进行改进？如果不用电压表测量电压，能否在电路中接入小灯泡，通过观察小灯泡的发光情况来判断水果电池电压的大小？接入什么样的小灯泡实验现象会更明显？水果电池的工作原理是什么？水果电池供电时，能量是怎样转化的？……

对这些问题的分析处理，实际上就是一个不断学习的过程，即S环。通过这样反馈改进，不仅加深了学生对水果电池的认识，而且也加强了物理学科与化学学科、生物学科等学科的联系，实现了跨学科实践活动的真正意义。［4］

4 实践型作业的评价维度

4.1 目标评价

实践型作业将学科知识和实践知识相结合，它的评价可以分为水平三、水平二和水平一这三个层次，分别对应A、B、C三个不同等第（A等第最高）。以水果电池制作为例，教师可以结合对应的作业目标进行相应的评价。实践型作业目标评价维度表如表6所示。

4.2 思维评价

跨学科实践活动将学科知识和实践知识相结合，可以从多维度培养学生的科学思维，如批判性思维、系统性思维、立体性思维、发散性思维、逆向性思维等。以水果电池制作为例，教师可以结合对应的思维过程进行相应的评价。本文设计的实践型作业思维评价维度表如表7所示。

5 结语

中学教育越来越重视培养学生的核心素养。跨学科实践活动也将越来越受到人们的重视，成为未来学科教育的发展方向和育人方式变革的有效载体。扎实推进跨学科实践活动课程，对于培养全面发展的高素质人才具有十分重要的意义。

在布置跨学科实践型作业中，教师需要注意以下几个问题。首先，选择跨学科实践型作业主题的前提是立足本学科，不能游离于物理学科之外，否则就失去了跨学科实践的本来意义。其次，所谓“跨学科”，主要是“跨出”本学科知识的视野，把物理学科的知识跟日常生活、工程技术、社会发展等主题结合起来，综合分析与真实解决现实问题，这是物理课程跨学科实践的主要内容。最后，要实现物理学与上述主题的结合，就需要学生牢固掌握所学的物理概念、规律和方法，必须立足于物理学课程的学习。［5］

参考文献

［1］［2］中华人民共和国教育部. 义务教育物理课程标准（2022年版）［M］. 北京：北京师范大学出版社，2022：28-33，8．

［3］冯爽. 中学物理课程跨学科实践主题的模型构建及实施路径［J］. 物理教师，2022，43（5）：59-62，65．

［4］陈培凤，季卫新. 关键能力视域下综合实践活动的实施策略研究——以苏科版“自制水果电池”为例［J］. 中学物理教学参考，2021，50（31）：28-30，61．

［5］国立民. 跨学科综合实践活动的实施策略［J］. 吉林教育，2021（30）：45-47．

*基金项目：本文系第14期江苏省中小学教研项目“核心素养视域下建构初中物理‘S－PDCA’作业生态的实践研究”（课题编号：2021JY14-L25）的中期研究成果。