基于學業質量的物理練習設計改進

鄭妙群

摘?要：對照新課程標準規定的學業質量標準，我們需要改進物理教學中的練習設計。練習的設計目標要明確，清楚地指向物理學科核心素養的某個或多個方面;難度要合理，體現物理學科核心素養的水平層次;應具有一定的問題性、真實性、探究性或開放性;知識內容應具有代表性，為學生的個性發展搭建平臺;要有針對性、計劃性，確保學生形成完善的知識架構，為學生發展提供堅實基礎。

關鍵詞：核心素養;學業質量;練習設計

教育部頒布的《普通高中物理課程標準（2017年版）》，主要是將課程改革和教育質量的提升作為最終目的。新課程標準增加了學業質量部分，規定了學業質量標準。明確指出學業質量內涵是：學生在完成本學科課程學習后的學業成就表現。為進一步掌握學生學業完成質量和完成情況，在指導參與課程學習后還需要進行學業水平考試。學業水平考試以學業質量為依據，測量學生是否達到國家課程標準規定的學業質量的要求。因此，我們需要在物理教學中參照學業質量標準設計課后練習。

高中物理學業質量是依據物理學科核心素養四個方面的要求：“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”，結合課程內容的要求而制定的。學業質量水平具體分為五個不同的級別，每個級別都包含上述四個方面的內容，根據學生在不同環境，以及不同復雜程度問題的解決過程中，采取的概念、思維、方法和觀念等來劃分。學業質量水平2是當前高中畢業生需要滿足的實際要求，也是進行學業水平考試合格性的基本要求，學業質量水平4往往作為高等院校招生錄取專業性學業水平等級考試要求。

作為學生多方面發展狀況的關鍵衡量標準，結合當前不同學業質量標準要求，我們可以對原有的練習設計進行反思和改進。

一、反思現時高中物理練習設計中存在的問題

物理練習是由教師布置的要求學生在學習了一個課程內容之后完成的任務。一般認為，它是課堂教學的延伸，有助于鞏固和完善學生在課內學到的知識、技能，并培養學生獨立的學習能力和學習習慣。可以說，學生做練習在物理學科核心素養的培養中非常重要。筆者在深入分析高中物理練習設計的現狀后，發現存在下面的問題：

1.缺乏長遠規劃。當前的高中物理練習大多是針對某個概念、某條定理或定律、某個單元而設計的，有的只是找一些現有的資料進行練習，這種做法往往忽略學生的實際需求，缺乏系統性、針對性，更無學業質量等級觀念。

2.依賴教輔書上的練習。目前高中物理教學多數人依賴教輔書，以教輔書上的練習代替教材中的練習，且采取題海戰術。但是，教輔書上的練習多數是拼湊堆積而成的，可能既不符合課程內容要求，也不符合學業質量標準。

3.理論性強而實踐性弱。練習基本上只是針對課內知識的書面形式，把物理知識和訓練都集中在書面練習上體現，卻放棄了實踐活動。

4.答案唯一，壓抑個性。高中物理練習題中，不管是主觀題還是思維發散題，都給出了唯一的標準答案或者參考答案，為了盡可能拿到高分，學生就需要盡可能地做到和標準答案一致，長此以往會限制學生的發散思維，只能夠單純形成固有的思維和觀念。答案的唯一，嚴重束縛學生的思維。

綜上所述，這種缺乏長遠規劃、依賴教輔書上的練習、理論性強而實踐性弱、答案唯一的練習，限制了學生學習和發展，同時也不符合新課程標準中五個級別的要求。所以，必須改進練習設計。

二、高中物理練習設計的改進

建構主義者認為：學生學習過程其實就是知識的重新建構過程，并非簡單的信息輸入、存儲和提取，而是新舊知識和經驗之間的相互作用的過程，也不僅僅是理解、記憶新知識，還要在分析的基礎上形成自己的觀點、思想，并對已有的知識經驗進行改造。既然《普通高中物理課程標準（2017年版）》凝練出了物理學科核心素養，明確了學業質量應該達到的水平，那么，物理教師在教學中，就要將練習設計依據物理學科核心素養中的四個方面分為五個等級，這也是不同學業質量水平的體現。

1.練習的設計目標要明確，清楚地指向物理學科核心素養某個或多個方面。

新課程標準指出：高中物理課程能夠為學生認識自然、理解自然提供基礎，進一步建構自然界的物理圖景。教學過程中，應該讓學生透過現象看本質，正確了解科學、社會、環境之間的關系，形成正確的世界觀、價值觀，成為有社會責任感的公民。

因此，為了充分體現物理學科對培養學生的獨特作用，在設計練習時，必須明確指向物理學科核心素養的某一個或多個方面。

示例1?為了探究“感應電流的大小與導體切割磁感線的速度的關系”，小王設計了如下的實驗方案，請你填空。

（1）按如圖所示實物圖連接電路;

（2）保持磁感應強度不變，讓導體棒AB以（填“相同”或“不同”）的速度沿相同方向做切割磁感線運動，觀察電流表指針偏轉角度大小;

（3）如果電流表指針偏轉角度不同，說明感應電流的大小與導體切割磁感線的速度（填“有關”或“無關”）。

設計目標：此題設計明確指向物理學科核心素養中“科學探究”的證據意識和方案設計。

2.練習的設計難度要合理，體現物理學科核心素養的水平層次。

新課程標準將學業質量水平具體劃分為五個不同的級別，針對不同級別的學習進行分析可以確定，當前不同級別之間存在由低到高遞進的關系。對于高考不選考物理的學生，學業質量達到水平2就可以了，高考選考物理的學生則要達到更高水平。進行練習設計的時候，需要掌握好分寸，設計出對應級別難度的題目，讓不同級別的學生在進行練習的過程中享受到成功的喜悅，最終提升學生物理學習的能力和物理學科核心素養。

示例2?研究證實，一般的人從發現路面存在情況到進行剎車操作的反應時間為0.3 s，但飲酒會導致反應時間延長。在某次試驗中，志愿者飲用了少量酒之后，在試驗場的水平路面以v0=72 km/h的速度勻速行駛。路面突然出現情況，他采取剎車制動，汽車行駛了40 m后停止，在汽車減速過程中，汽車運動的位移x和速度v的關系如圖乙所示，此過程可視為勻變速直線運動，重力加速度g取10 m/s2。

（1）求減速過程汽車加速度的大小;

（2）求汽車從剎車至停下來所用的時間;

（3）飲酒之后，志愿者反應時間增加了多少？

設計目標：第（1）問考查的主要是物理學這種“物理觀念”的運動與相互作用概念，以及“科學思維”中的證據意識，屬于水平2層次，從圖像中獲取證據，利用運動與相互作用的知識解決問題。第（2）問主要是針對物理學科核心素養中“科學思維”模型構建和推理能力進行考查，屬于水平4層次，學生可以根據題目描述出來的場景轉換為所學的物理模型，通過物理學習中學到的公式來進行解答。第（3）問主要是對物理學科學習中的“物理觀念”，以及運動和相互作用概念以及“科學態度與責任”的社會責任等進行考查和分析，屬于水平5層次，使學生通過運用物理知識解決實際問題，自覺抵制酒后開車。

3.練習的設計應具有一定的問題性、真實性、探究性或開放性，體現學生應對復雜現實情景，參與探究活動的能力。

學業質量標準中不管是達到畢業的合格性要求，還是用于高校招生錄取的等級性要求，都對學生應對復雜現實環境、恰當運用證據、參與探究學習活動提出要求，而且這些也是物理學科核心素養的培養目標所要求的。所以，練習設計就應創設學生熟悉的問題情景，提出開放性或可探究的問題。

示例3?某位同學借助當前實驗室已有的器材來測量某圓柱體的電阻率ρ，其中使用到的器材有：待測圓柱體、游標卡尺、螺旋測微器、電源、電流表、電阻箱、滑動變阻器、開關和導線若干。

（1）分別使用游標卡尺和螺旋測微器對圓柱體的長度和直徑進行測量，測量結果如圖甲和乙所示，則長度為 cm，直徑為mm。

（2）按圖丙連接電路后，實驗操作如下：

a.移動滑動變阻器R1的滑片，將滑片置于阻值最（填“大”或“小”）處;將S2撥至1，閉合S1，調節R1，使電流表示數為I0;

b.調節電阻箱R2，將阻值調至最（填“大”或“小”），將S2撥至2;保持R1不變，調節R2，使電流表的示數仍然為I0，此時R2的阻值為1 280 Ω。

（3）根據測量數據可以確定，圓柱體的電阻率ρ=Ω·m。

（4）若實驗室沒有電阻箱，但有電壓表，請你設計一個方案測出該圓柱體的電阻率ρ。

設計目標：第（1）問針對物理學科核心素養中“物理觀念”和“科學探究”進行深入探究和分析，屬于水平1層次，利用儀器收集數據。第（2）問針對物理學科核心素養中“物理觀念”和“科學思維”進行考查，學生需要利用電路知識分析處理問題，其中a屬于水平2層次，b屬于水平3層次。第（3）問針對物理學科核心素養中“科學思維”，需要學生對當前已經存在的證據進行再度分析，最終得出結論，屬于水平4層次。第（4）問對物理學科中核心素養的“科學探究”和“科學態度與責任”進行考查，要求學生制訂出科學探究方案，對學生的探究與創新能力要求較高，屬于水平5層次。

4.練習的設計涉及的知識內容應具有代表性，為學生的個性發展搭建平臺。

根據新課程標準，物理教材內容的編寫注重基礎性、科學性，覆蓋全部知識點，所以，每節課或每個單元知識內容很多，如果全部設計為練習，會增加學生學業負擔，而且有些知識無需練習就能掌握。因此，應將一些對學生將來的發展有幫助的知識設計為練習。

學習《磁感應強度》一節時，磁感應強度概念在電磁學里是一個重要概念，是要掌握的重點概念。設計練習時要涉及磁感應強度的方向、大小、定義式，它的單位“特斯拉”學生當堂就能掌握，無需再專門設計練習，本節練習設計如下。

示例4?關于磁感應強度，下列說法正確的是（ ?）

A.根據定義式B=FIL，磁場中某點的磁感應強度B與F成正比，與IL的乘積成反比

B.B是矢量，方向與在該點的磁感線的切線方向相同

C.由B=FIL可知，磁感應強度B的方向與通電導線在磁場中受到的力方向一致

D.勻強磁場的磁感應強度的大小和方向一定不變

設計目標：考查磁感應強度的方向及定義式。

示例5?如圖所示，三根長直導線垂直于紙面放置，通以大小相同、方向如圖所示的電流，ac⊥bd，且ab=ad=ac，則a點處磁感應強度B的方向為 （ ?）

A.垂直于紙面向外

B.垂直于紙面向里

C.沿紙面由a向d

D.沿紙面由a向c

設計目標：考查磁感應強度的方向。

示例6?在磁場中放一根與磁場方向垂直的通電導線，電流強度為2.5 A，導線長為1 cm，它受到的安培力為5×10-2 N，則磁場的磁感應強度是多大？

設計目標：考查磁感應強度的大小。

5.練習的設計需要有針對性、計劃性，確保學生形成完善的知識架構，為學生發展提供堅實基礎。

新課程標準提出：物理課程內容的設計要循序漸進，遵循高中生的認知規律及物理學科特點。所以，每節課或每個單元可能是零散的，但學業質量要求落實發展學生物理學科核心素養。因此，練習的設計應是互相有聯系的，以此使學生準確有效地認識物理知識體系，最終提升學生的物理學科核心素養和學科學習能力。

學習《電磁感應現象的兩類情況》一節時，設計下面的練習，將摩擦力產生條件、閉合電路歐姆定律、通電導線在磁場中受力、安培定則、楞次定律、外力做功及電流做功、能量守恒等知識點綜合考查，構成完整的電磁學體系。

示例7?如圖所示，寬度為L的光滑平行金屬導軌上放一個直導體棒AB，導軌左端接有電阻R構成回路。設導體棒AB向右勻速運動的速度為v，不計其他電阻。求：

（1）導體棒AB做勻速運動時受到的安培力大小和方向;

（2）導體棒AB受到的外力的大小和方向;

（3）導體棒AB向右運動的位移為s時，外力克服安培力做的功是多少;

（4）在此過程中感應電流做的功是多少。

設計目標：綜合考查電磁學知識。

三、小結

總之，高中物理教師要以新課程標準為依據，以發展學生物理學科核心素養為目標，緊扣學業質量標準，確立目標明確、難度合理、有一定問題性及代表性、題型開放多樣、重視探究性的物理練習觀，樹立新的練習設計理念，以內容豐富多彩、形式多種多樣的練習，調動學生的學習興趣，使學生的個性得到張揚，為學生的終身發展奠定堅實的基礎。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]徐斌艷，吳剛，高文.建構主義教育研究.北京：教育科學出版社，2008.