如何幫助學生完成物理自主學習

梁朔/北京市十一學校教師

中學物理課程是自然科學領域的一門基礎課程，根據高中物理課程標準，物理課程的基本理念之一，就是引導學生自主學習，提倡教學方式多樣化。通過創設學生積極參與、樂于探究、善于實驗、勤于思考的學習情境，培養和發展學生的自主學習能力。

近年來，北京市十一學校物理學科的努力方向，就是將物理課程從“老師教”轉變為“學生主動學”，而支撐這一轉變的，是老師們對課程內容的科學重構和精心設計，以及為學生提供的一系列用來幫助學生完成學習過程的 “工具與腳手架”。

我以初高中銜接課程第七章《運動和力》中的“彈力”這一內容為例進行介紹。關于“彈力”的概念，本章學習目標包括以下幾點：

1.理解力的概念和力的作用效果，知道力的三要素，力的單位，會畫力的圖示或示意圖。

2.會使用彈簧測力計或力傳感器，理解相互作用力的概念和特點 。

3.理解彈力的概念以及彈力與形變的關系，會通過實驗研究并歸納出胡克定律 。

有了具體的學習目標后，不能盲目進行實施，我們需要考慮如何測評學生是否掌握了以上學習目標，基于物理學科的核心素養，除了可以通過正常的筆紙測試來測評學生對于物理觀念和科學思維方面的掌握情況外，還應該通過實際的實驗操作，來測評學生是否掌握了科學探究方面的實驗能力。因此，我們對學生的測評方式包含了以下幾種：思考并回答概念性問題、實驗設計與操作、處理實驗數據和檢測題目，并在課前自主學習、課堂分組實驗、課堂討論講評、章末檢測等幾個環節進行落實。

為了承載上述學習目標，我們設計學習任務：閱讀教材以及相關學習資源，小組合作自制一個彈簧測力計，并完成研究報告。

彈簧的彈力是一種較為簡單的彈力，它的大小滿足胡克定律，物理教學中通常要求學生測量彈簧彈力與形變的數據，并以此來計算彈簧的勁度系數，彈簧測力計也是中學常見的測量作用力的工具。我們希望學生通過小組合作的方式自制一個彈簧測力計。在這一學習任務中，學生不僅需要掌握彈簧彈力的基本性質，會通過實驗測量彈簧的勁度系數，同時能夠學以致用，自行設計并制作實物，從“結構-功能”角度深入理解彈簧測力計的工作原理，最后對自制測力計進行校準，體會實際測量工具與物理模型的區別。

此學習任務源于生活實際，具有開放性，學生可以根據自己的喜好來設計不同樣式的測力計，并將學習任務的成果用于實驗測量，從而解決實際問題，因此具有較好的驅動性。同時，實驗操作有助于培養學生的實驗技能和實驗素養，對學生的發展具有很好的促進作用。

為了幫助學生理清思路，我們對任務進行了一定的拆解，來引導學生進行：

1.提出問題：同學們已經使用過盒式彈簧測力計，如果我們想自制一個彈簧測力計，應該如何進行？

2.觀察結構：請同學們仔細觀察彈簧測力計，然后畫圖說明它的基本結構。

3.工作原理分析：請同學們根據彈簧測力計的基本結構，分析它的工作原理。

4.實驗室為同學們提供量程為5N 的彈簧，但彈簧彈力與伸長量的關系未知。請大家通過實驗測量該彈簧彈力與伸長量的關系，即勁度系數。（子任務1）

5.根據測得的彈簧彈力與伸長量的關系，制作讀數面板，并制作外殼。（子任務2）

6.對做好的彈簧測力計進行校準。（子任務3）

同時，為學生提供相應的學習工具與實驗器材：5N 螺旋彈簧、鐵架臺（含鐵夾）、鉤碼、彈簧測力計、硬紙板、剪刀、美工刀、膠帶等。

基于以上學習資源和學習工具，學生用3 課時左右的時間來完成這一學習任務，教師通過量規對學生進行學業評價。在學習實踐中學生的完成情況如下：

示例1

在示例1 中，學生通過小組合作基本完成了學習任務，但存在一定問題。例如，畫出的圖線在初始時存在錯誤，按照量規中對實驗數據處理的要求，有1 分扣分，另外，在對實驗的反思改進方面，顯然此小組同學沒有進行深入思考，按照量規中反思與改進的標準，有1 分扣分，最終得分為8 分（滿分10 分）。實驗報告下發后，要求小組同學根據錯誤情況進行改進，真正做到個性化學習。

示例2 中，學生的校準數據明顯被修改過，這是因為小組學生在第一次完成實驗后，經過老師觀察發現存在錯誤，經過學生修改后，得到了正確的數據，表示學生已經能夠掌握實驗技能，因此最終的得分為滿分。

示例2

示例3 的小組學生圓滿完成實驗任務，獲得滿分，而且學生自制的測力計充滿“童趣”，說明學生對實驗任務的喜愛。還有小組發揮想象力，將自制的測力計做成大象形狀，或者組合式的測力計，這些都說明我們設計的學習任務深受學生的歡迎。

從學習目標的轉化、學習任務的開發，到評價方式的設計，經過這樣一個過程，我們將物理課程從“教”轉變為了“學”。在此過程中，教師從主講人慢慢轉變為設計者、引導者和協助者，而將學習的過程“還給”學習的主體——學生，學生在此過程中，也將不斷被學習任務吸引、激勵，發揮主觀能動性，實現自主學習。當然，我們面對的學生是多種多樣的，不能一概而論。有些學生會非常適應這樣的學習過程，而有些學生則更加需要教師的引導和幫助，因此，教師的作用實際上是被強化了。