促進深度學習的初中物理實踐作業設計

摘? ?要 初中物理實踐作業是基于深度學習和STEAM教育理念指導，學生在學習物理的過程中，基于問題和任務驅動的有指導、有一定挑戰的課外自主實踐性的一種學習活動，包括觀察性和操作性實驗、探究性實驗及設計、產品制作、社會調查及項目式學習等，旨在引導教師與學生將物理知識與生活、社會緊密聯系，走向自主探究實驗，走向生活、社會，實現“探究-實踐”深度學習，提升問題解決能力，培育學生之必備品格與關鍵能力。

關鍵詞 深度學習? STEAM教育? 初中物理? 實踐性作業? 自主創新實驗

作業作為課程的有機組成，其本質屬性是一種學習活動，必然指向課程目標，反映課程的理念和追求的價值。長期以來，物理課外作業更多偏向于知識本位，重書面作業，重習題訓練，輕探究實踐，輕聯系生活實際，弱化過程與方法，忽視科學態度和責任的培養。特別是大量刷題養成學生就題解題、按部就班的習慣，探究意識和能力不強，既沒有掌握認知策略，又缺乏獨立性，還會讓學生刷出厭惡感。我們嘗試設計課外實踐作業，并嵌入過程性學習評價，旨在尋找破解題海困境的路徑，促進學生深度學習，發展學生的核心素養。

初中物理實踐作業，是指學生在學習初中物理的過程中，基于問題和任務驅動的有指導、有一定挑戰的自主學習活動，主要形式有小實驗（觀察性、操作性）、探究性實驗、產品（或作品）制作、社會調查及項目式學習等。因此設計實踐性作業時要遵循四個原則：自主性和建構性，即以“玩”實驗激發學生的學習欲望，積極創造思維，實現“玩”中學，學中悟;生活性和實踐性，即引導學生參與實踐活動，通過活動培養學生從關注實驗的“玩”，到關注生活、社會創造性的“玩”;探究性和綜合性，即培養學生在用已知去探究未知的過程中，學會綜合應用科學方法進行新的實驗探究;適切性和進階性，即要從學生年齡特點和認知水平出發，根據學習的進程，體現課前與課后實踐作業功能不同、新課與復習課實踐作業層次不同的學習進階和分層次要求。

本文設計的初中物理實踐作業旨在引導學生關注生活和社會，充分利用身邊和生活中的物品，提升思維和學習活力，促進學生積極的有意義的學習活動。下面就初中物理課前、課后實踐作業的設計進行探討。

一、課前實踐作業設計的三部曲

下面以八年級”滑輪“的課前作業設計為例，說明課前實踐作業的實現。

1.啟發學生觀察和思考

課前教師給出學習任務清單：

（1）查閱圖書館、網絡的有關資料，搜集古代勞動人民利用滑輪的生活生產事例。

（2）尋找現實生活中的滑輪，觀察生產實際中利用滑輪的實例。思考：不同場景中，人們利用滑輪的目的是什么？不同種滑輪有何優缺點？如何使用滑輪可以更省力？

（3）學校要利用暑假時間更換科藝樓所有教室內的講臺，考慮到教學樓層較高、班級數較多，講臺的質量、體積較大，而工人數量有限，無法直接搬運，請設計一個方案，幫助解決這個問題。

設計的意圖是通過查閱有關資料，培養學生的閱讀能力、獲取信息能力，回顧歷史，滲透中華優秀傳統文化。通過觀察生活和生產實際，將滑輪知識與生產生活建立連接，3個小問題明確指向滑輪的有關知識，有目的地啟發學生進行深入思考?；诒拘Ｓ龅降恼鎸崋栴}，以任務驅動的方式，讓學生先去“玩”滑輪，再應用滑輪組的知識，達到學以致用，解決實際問題。

2.引導學生設計實驗方案

（1）學會根據實驗原理設計實驗方案。學生明確實驗的原理后，明確要測量的物理量是什么，并知道怎么去測量。

（2）選取器材、自制器材并改進優化。教師鼓勵學生利用身邊的物品、生活中的瓶瓶罐罐做實驗，也鼓勵學生動手自制并創新實驗器材。

學生通過觀察滑輪的構造，會利用一些材料自制簡易滑輪。團隊的4個人形成學習共同體，要對設計方案和作品進一步優化。一名初二的同學發現一般滑輪的輪與軸之間存在較大摩擦，且在提升重物時，繩子極易脫落。他與老師、父母共同討論，提出兩個設計改進：一是在輪與軸之間加入軸承，減小輪與軸之間的摩擦;二是在滑輪外側加上2mm厚鋁片制成的擋板，解決繩子易脫落的問題。方案確定后，他們選用鋁棒作為制作滑輪與軸承的材料，利用機床數控CNC進行加工成型（如圖1）。經過使用以及省力測試，又對鋁制擋板等幾處做了二代改進（見圖2），使其使用起來更為流暢方便，省力效果更加明顯。

（3）學生自主創新實驗，提出解決問題的實踐方案。學生自主創新實驗不是只做實驗，而是一種課堂教學方式，也是學生思維參與的深度學習方式[1]。團隊成員利用自制滑輪和彈簧測力計等器材開始自主“玩”實驗，探究定滑輪、動滑輪的特點，嘗試組裝簡易滑輪組模型，并感受不同情況的省力情形。在此基礎上，針對前面提出的真實問題，拿出自己的解決問題方案。

3.指導學生交流分享

教師要求各團隊要將實驗過程拍成視頻，且由主講人邊做邊說，將實驗原理和過程清晰地表達出來。將實驗視頻和實驗報告提交Q群和教師郵箱，以便教師二次備課和作為教學資源課堂分享。同時，學生要收集整理前期工作（包括照片、圖片、模型、視頻），制作成PPT，用于課上交流匯報。

二、課后實踐作業設計的三類型

1.鞏固所學知識，促進知識的深度理解

如八年級“光的反射”第1課時的課后實踐作業：

（1）用一支鉛筆、一塊三角板和量角器自制一個日晷儀，放在陽光下一段時間，觀察鉛筆影子的變化。

（2）制作一個小孔成像儀和照相機，并利用“F”形LED光源觀察小孔成像現象。進一步思考：小孔成的像為什么是倒立的？像的大小和哪些因素有關？像的清晰程度和哪些因素有關？

（3）在玻璃槽里先裝水，將礦泉水瓶去底、倒置并放入水中，把濃鹽水通過礦泉水瓶漏斗倒入水中，再讓激光通過不均勻的鹽水，你會看到什么現象？這是為什么？

影子和小孔成像都在《墨經》中有記載，學生了解這是由于光的直線傳播形成，通常是靠記住的。通過制作日晷儀、小孔成像儀，并利用LED制的“F”作為光源，小孔成像形成倒立、縮小的實像清晰可辨，且容易找到變化的規律，也引發學生對成像情況進一步的探究。激光通過不均勻的鹽水時會發生光的反射和折射現象，更讓學生認識到光的直線傳播是有條件的。礦泉水瓶豎立在水中的錯位現象也為光的折射學習打下了很好的伏筆，把生活經驗、現象解釋以及問題情境還原為真實的動手實驗，直觀生動，既驗證了所學物理規律，又加深了對核心概念的理解。同時，一個實驗涵蓋了三種光現象，自然的聯結易讓學生形成結構化知識，從而達到內化。

2.利用已知探究未知，提升實踐和創新能力

如在“滑輪”課前，有學生觀察到起重機應用了滑輪，他利用樂高材料自制了起重機模型，吊臂的長度和吊臂傾角均可以改變。為此，設計的課后實踐作業如下：

汽車型吊車是能夠在一定范圍內垂直提升和水平搬運重物的起重機械中的一種。起重量是吊車的主要性能參數，指的是吊車能夠提升重物的最大質量，一旦超過重量，吊車可能發生傾覆事故。請通過實地調查、資料查閱或實驗觀察，思考吊車的起重量可能與什么因素有關？再通過實驗，探究汽車型吊車的起重量與吊臂傾角、吊臂長度的關系，并完成實驗報告。

這是一個與工程、技術結合的實際問題，其中包含了杠桿和滑輪，但學生并沒有學過起重量方面的知識和工程技術。通過實踐，學生利用自制的起重機模型，采用控制變量的方法，不僅探究出起重量與吊臂傾角、吊臂長度的關系，還設計出了起重機安全吊起某重物的實際操作方案，意想不到的是學生還探究出增加起重機的自重可以增大起重量。這種基于STEAM教育理念的完整探究作業對學生探究能力和創新能力的培養確實很有意義。

3.參與社會調查，密切學生與社會的連接

如九年級“全球變暖與水資源危機”課后實踐作業是：請分組調查你周邊的內河水資源狀況，并對水的凈化提出自己的看法，寫出一份調查報告。

水資源、環境污染問題是人類關注的重要問題。福州市區內河縱橫交錯，是歷史留給福州人民的特色資源。近年市政府加大力度開展城區水系綜合治理工作，讓學生關注內河污染和治理問題，引導他們“觀察”社會，學習做社會調研，關注家鄉環境和建設，密切與社會的連接。

三、學生實踐作業的評價方式

學生有質量地完成實踐作業，需要激勵和指導性的評價，在評價的過程中進一步去完善物理實踐作業，使學生更加深刻地理解物理的本質，解決實踐過程遇到的問題，提升問題解決能力，培養創新能力。物理實踐作業的評價主要采用以下三種方式。

1.學生互評——組內交流、評價改進，提交的作品納入期末總評獎勵

學生先將實驗視頻和制作的作品，在小組內交流評價，進而提出改進建議并優化，然后提交給老師作為過程性學習評價，教師將其納入期末總評，適當給予獎勵分，并選優秀作品分享給家長、Q群，部分留在實驗室或教研組櫥窗展示。學生互評也是一種綜合素質評價。

2.師生點評——課堂展示評價，激勵學生更加樂于完成和完善實踐作業

教師在學生提交的實踐作業中，選擇典型的、有代表性的作品，作為課程教學內容在引入或某環節使用，通過視頻播放或讓學生上臺進行展示分享，引發其他學生的思考，并對學生的實驗進行深入分析，幫助學生深刻理解知識。學生分享也是培養其表達力的好方法，教師、同學對分享者的贊許和認可，會讓他在同學之間樹立自信、提升自尊。

3.成果展評——科藝節展示和創新比賽，增強學生的成就感

學校科藝節是展示學生能力和水平的好場所。教師鼓勵學生將物理學習從課堂延伸到課外，把實踐作業嵌入科藝節活動進行交流展示，并選優參加創新比賽。

如在“浮力”單元復習課任務（設計一艘排水量為200kg的“水瓶船”方案）的基礎上，讓學生分小組用50個礦泉水瓶制作一艘塑料瓶船，并在科藝節“帶你去水都行”塑料瓶船王賽中展示，同時進行船承重能力大比拼，此活動作為該?？扑嚬澋谋Ａ艄澞?。

綜上所述，實踐作業內嵌了STEAM教育和深度學習理念，既有助于激活學習動機，破解“想不想學”和“要不要學”的難題，有利于喚醒學生的態度和責任感;也具有深度學習聯想與結構、活動與體驗、本質與變式、遷移與應用、價值與評價的五大特征[2]，有助于培養學生的能力和獨立性，所以，初中物理實踐作業是促進學生深度學習的有效活動。同時，學生完成實踐任務的成功體驗和師生、家長的肯定，使他們有成就感、滿足感，為后續學習進一步提供了學習動力，促進了物理素養的形成。

參考文獻

[1] 李進，湯金波，肖永琴.再論學生自主創新實驗是物理教學的最優途徑[J].中學物理教與學，2019（04）.

[2] 郭華.深度學習及其意義[J].課程·教材·教法，2016（11）.

【責任編輯? 郭振玲】