初中物理體驗類作業設計的策略

鮑建中 秦曉文

摘 要：本文主要探討初中物理體驗類作業的目的、設計原則和一般步驟，并結合體驗類作業案例，介紹體驗類作業的設計策略.當前教師所布置的作業大多以紙筆類作業為主，缺少學生通過主動體驗而獲得直接經驗的作業.建構主義理論強調：學習是學生個體主動建構知識的過程，是新舊經驗之間雙向的相互作用過程，學習者已有的直接經驗對建構新知識具有重要影響作用.在實際教學過程中，教師應當根據學生現有的知識儲備以及發展特點，設置能夠豐富學生直接經驗的體驗類作業.因此，本文主要探討初中物理體驗類作業的目的、設計原則和一般步驟，并結合體驗類作業案例，介紹體驗類作業的設計策略.

關鍵詞：初中物理;體驗類作業;設計策略

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 文章編號：1008-4134（2021）02-0021-04

基金項目：北京市教育科學“十三五”規劃課題“基于核心素養的科學教學問題梳理與解決方案研究”（項目編號：CDDB18158）.

作者簡介：鮑建中（1969-），男，山東人，碩士，北京市特級教師，研究方向：中學物理教育教學、創新實驗設計與應用;

秦曉文（1968-），男，山東人，碩士，北京市特級教師，研究方向：中學物理教育教學、科學探究、教學評價.

建構主義理論對知識和學習過程的一些新認識，對教師設計作業具有重要價值.建構主義認為：學習是個體建構自己知識的過程，是新舊經驗之間雙向的相互作用過程，學習者已有的直接經驗對建構新知識具有重要影響作用.而紙筆類作業強化的是學生的間接經驗，對于豐富學生的直接經驗無能為力.為此，教師就需要設計加強旨在豐富學生直接經驗的體驗類作業，本文將探討設計體驗類作業的策略，以期拋磚引玉，引發更多的實踐探索.

1 體驗類作業的目的及設計原則

體驗類作業就是針對當前紙筆類作業的弊端以及“紙上談兵”學物理帶來的系列問題而開發的一種實踐類作業，其主要目的在于豐富學生的直接經驗、激發學生的學習興趣，促進學生的知識建構和應用.它是以學生的體驗活動為基礎設計的一種作業形式.所謂體驗活動就是學習者作為實踐活動的組成部分，親身體驗實驗過程和結果，感受人體和外界的相互作用，獲取直接經驗的過程.如學生通過轉動滑動軸承和滾動軸承，體驗增大或減小摩擦力的方法，形成摩擦力的相關經驗;再如讓學生把一支鉛筆頂在兩手指之間，體驗壓力相同時壓力作用效果與受力面積大小的關系，在這些體驗活動基礎上教師都可以設計相應的體驗類作業.

1.1 設計原則

為實現體驗類作業的目的，教師設計體驗類作業時應遵循下列原則：

（1）根據教學和學生發展需要以及體驗活動的特點確定體驗類作業的目的.

（2）精心設計體驗任務，確保體驗活動能夠有效刺激人體的視覺、聽覺、嗅覺、味覺、皮膚覺、動覺和平衡覺等，能夠豐富并強化學生的感性經驗.

（3）活動設計和問題設計并重，采用任務驅動、問題導向的方式，指導學生完成體驗類作業，在豐富學生感性經驗的同時引發學生思考.

（4）設計體驗方案要簡單易行，方便體驗，做好安全防護預案，確保體驗者的人身安全.

1.2 設計方法及步驟

設計體驗作業的一般方法和步驟如下：

（1）明確體驗作業的目的，能夠準確安全地引導學生進行體驗活動.

（2）梳理體驗活動的設計思路，選擇體驗活動所需要的器材（一定符合安全性原則），設計體驗活動的組織策略，并設計相關的體驗思考問題.

（3）教師首先要親身體驗活動內容，然后制定出體驗活動的方法和步驟，明確對學生的具體要求和安全注意事項.

2 體驗類作業設計策略及案例

2.1 利用學生日常生活中常用的器材和場景設計體驗類作業

學生的日常生活是學生獲取直接經驗最重要的途徑，教師將體驗類作業融入學生的日常生活既簡便易行，又可以為教學提供多方面的支持，例如為學生建構物理概念積累更豐富的直接經驗，從而引發學生的思考;又如幫助學生積累基本物理量大小的經驗，提高學生估測能力和判斷力等.主要的策略如下.

2.1.1 支持建構概念的體驗類作業的設計策略

教師設計支持建構概念的體驗類作業的目的在于幫助學生順利建構概念，這就要求教師在設計體驗類作業時，要圍繞建構概念的重點和難點設計活動任務和問題，梳理學生與要建構概念的相關經驗中哪些對建構概念有利，哪些經驗對建構概念不利甚至出現矛盾以及學生還缺乏哪些對建構概念有利的經驗.教師在設計活動時，對學生建構概念有利的經驗要設計適當體驗活動強化，對學生建構概念不利或缺乏的經驗，要設計適當的體驗活動和問題，讓學生意識到原有經驗的缺陷，并補充完善相應的經驗.例如，為幫助學生順利建構力的概念，教師可以在學生學習“力”這節課前設計并安排三個層次的體驗作業.

選擇日常生活中的物體，做“推、拉、提、壓、擰”等活動，讓學生體會在這些活動中，是人體的哪部分對物體施加了力，每種力分別作用在哪里？其目的是強化學生對形成力的概念有利的經驗，并從經驗中體會出施力物體和受力物體.

用不同的力捏氣球、捏礦泉水瓶、擠牙膏，觀察氣球、礦泉水瓶和牙膏的變化，體會這些物體的變化和用力大小之間的關系.用力推地板上靜止的玩具車或文具盒，觀察玩具車或文具盒的運動變化;騎自行車時，用力蹬自行車，體驗自行車運動的變化，用力捏自行車閘，體驗自行車運動的變化.在這些體驗活動的基礎上，讓學生思考物體的形狀以及運動狀態和物體受力之間的關系.其目的在于讓學生體會有力的作用就會產生力的作用效果：形變或運動狀態改變.為后面學生運用科學思維克服桌子、墻等非生物體也能對其他物體施加力的作用奠定經驗基礎.

穿上輪滑鞋，面對墻站立，然后用手推墻，體會自身運動狀態的變化以及墻對手的作用，思考自己為什么會從靜止運動起來.兩人一組，分別穿上輪滑鞋，相向而立，靜止不動，你輕推另一同學的肩膀，體會自身運動狀態的變化以及受到力的作用，思考自己為什么會從靜止運動起來.其目的在于讓學生體會自己給物體施加力的作用時，其他物體也會給自身力的作用，為學生理解力的相互性提供感性經驗和思維支持.

類似的，教師可以設計體驗類作業幫助學生建構慣性、摩擦力、重力、彈力、功、功率、動能以及勢能等概念.

2.1.2 感知基本物理量的體驗類作業的設計策略

例如，時間、質量、溫度等物理量是學生學習物理的基礎，也是構建整個物理學大廈的基本概念，其內涵非常豐富，學生難以用學習其他物理概念的方法去學習和理解這些基本物理量，初中階段學生主要通過學習測量這些物理量初步理解這些概念，這樣既符合初中學生的年齡特點，又能為后續概念進階奠定堅實基礎.因此，學生在學習其中的某個概念之后，教師可以設計并安排適當的體驗類作業，體驗這些物理量的大小.例如，學生在完成“質量”的學習后，教師可以安排學生體驗家中的一瓶礦泉水、十瓶礦泉水、一袋方便面質量的大小，再觀察這些物品外包裝上的質量標識，再體驗一個雞蛋、一個蘋果、一份米飯、一個裝滿書的書包等常見物品質量的大小，估計這些物品的質量大小是多少，用廚房秤測量一下，再修正原本的估計.這樣的作業既能幫助學生理解質量概念：質量就是描述物體含有物質多少的物理量，又能幫助學生將感知和物理量的大小建立聯系，從而提高學生估測能力和判斷力.類似的，教師可以適時設計體驗日常生活中常見的物體長度、時間、溫度、功率以及速度等物理量的大小的活動.

3 利用學生的體育或日常運動設計體驗類作業

從物理的視覺看，學生的日常運動和體育活動都屬于體驗類活動，其中蘊含著豐富的物理內容.教師如果進行適當的規劃和設計，就可以將學生的日常運動和體育活動變為體驗類作業的一種重要載體和形式.例如，學生在學完“摩擦力”后，教師可以設計在不同地面上走路的活動，讓學生分別在鋪瓷磚的地面上和塑膠跑道上走路，要求學生用腳掌向后蹬地，體會兩者的差別，思考跑道為什么要鋪粗糙的塑膠而不是光滑的塑料.教師也可以設計立定跳遠的活動，要求學生分別在塑膠跑道上和木地板上做立定跳遠，體會兩者的差別，并用所學摩擦力知識解釋這種差別.又如，學生在學習完“力和運動”的關系后，教師可以設計跳高的活動，要求學生用力往上跳，體會怎樣起跳才能用上更大的力，感受從起跳到落地的過程中運動狀態的變化以及受力情況.

除了利用學生的日常運動之外，教師也可以根據教學需要，專門設計趣味性運動，引導學生體驗物理原理的同時激發學生的興趣.例如，學生在學完重力、重心后，可以設計如下體驗作業.

3.1 體驗作業的目的

（1）通過練習武術基本功——扎馬步，體驗降低重心和增大支撐面可以增加物體的穩定性.

（2）通過體驗人體坐凳子上站起和不能站起的過程，體會重心的變化.

（3）體會物理知識的價值，激發學生學習物理的興趣.

3.2 體驗作業的實施步驟

（1）練習扎馬步，如圖1所示，讓學生體會如何做才能使馬步扎得更穩定.

（2）坐在凳子上，要求上身和小腿與大腿垂直，然后站立起來，讓學生體會站起的過程中做了哪些動作，思考不做這些動作是否能夠站立起來.

（3）坐在凳子上，要求上身和小腿與大腿垂直，請一位同學用手指輕輕頂住你的額頭，用以提醒你的頭部不要前傾，小腿不要挪動，試一試還能不能站立起來，如圖2所示.引導學生體會兩次的區別，分析第二次站不起來的原因.

4 針對教學中的重點和難點，設計專項體驗類作業

在實際教學過程中，對于教學的重點和難點，教師通常布置大量的紙筆類作業，反復練習強化.實踐證明這種方法因挫傷學生學習積極性，往往達不到預期的目的.為此，教師就需要根據教學內容特點和學生實際情況，適當增加體驗類作業，在促進學生理解的同時激發學生的學習熱情.例如，體驗壓力的作用效果的作業設計如下.

4.1 作業目的

（1）通過體驗作業，幫助學生體會增大受力面積可以減小壓力的作用效果.

（2）觀察、體驗雙腳踩在氣球上，而氣球沒有被壓破的有趣現象，激發學生的求知欲望.

4.2 作業設計思路

用牙簽等鋒利的工具輕輕一扎氣球就會爆破，一個人站在氣球上竟然沒有壓破，會給學生非常強烈的視覺刺激，激發他們對影響壓力作用效果的思考，為學生學習影響壓力作用效果提供直觀經驗.從安全角度考慮，教師可以選用兩個氣球，上面放一塊鋼化防爆玻璃板，也可以選用表面平整光滑的木板.實驗時用玻璃板壓在氣球上，一方面可以增大受力面積，另一方面還可以讓觀察者看到氣球的變化，產生強烈的視覺效果.玻璃板的面積應大于兩個氣球被壓扁以后的面積.

4.3 作業所需器材

兩個氣球、一塊鋼化防爆玻璃板（或表面光滑平整的木板）、一個打氣筒、兩張桌子.

4.4 作業實施的方法和步驟

（1）將兩個吹足氣的氣球并排放在干凈的地面上，再將一塊鋼化防爆玻璃板壓在兩個氣球上.邀請家長或同學扶住玻璃板，防止玻璃板傾斜滑動，保證學生的人身安全.

（2）在氣球兩側各放一張課桌，實驗者雙手撐住兩側的桌面，慢慢站在玻璃板上，直到雙手離開桌面，觀察氣球有沒有被壓破，如圖3所示.

5 作業說明

該體驗作業還可以再增加一個環節，將氣球換成雞蛋，實驗時應選用紙質雞蛋托盤擺放雞蛋，并選用大小基本一致的雞蛋，雞蛋上面放一層海綿，然后再放玻璃板.這樣可以增加實驗的驚險程度.

又如，體驗浮力及產生原因的作業設計如下.

5.1 作業目的

通過體驗實驗活動，讓學生感受液體可以對浸入其中的物體產生浮力，浮力是物體周圍的液體共同產生的效果，以及浮力的方向豎直向上等.

體驗在液體中下沉和漂浮的物體都受到浮力作用，物體所受浮力的大小與物體浸入液體的深度沒有關系.

5.2 作業設計思路

浮力看不見摸不著，并且浮力是物體浸入液體后，受到的液體施加的合力，這是學生學習的難點.通過體驗活動學生可以直觀感受浮力對手和玻璃瓶的作用效果，從而了解浮力的大小和方向，還可以通過手套和橡皮筋的變化進一步判斷浮力的作用效果，幫助學生認識浮力，建立浮力概念.

5.3 作業所需器材

一次性塑料手套（或塑料袋）、空玻璃瓶（瓶蓋帶有金屬桿）、裝滿水的玻璃瓶（瓶蓋帶有橡皮筋）、深水槽（或水盆）、水.

5.4 作業實施的方法和步驟

（1）在一只手上戴上一次性手套，然后將手慢慢放入水中（水不要沒過手套口），感受手受到的力，觀察手套的變化，如圖4所示，讓學生思考這些現象說明什么.

（2）將空玻璃瓶放在水槽中，空玻璃瓶漂浮，用力將其壓入水中，體驗用力有什么變化，如圖5所示，讓學生思考這種變化說明什么.

（3）用手提住橡皮筋，將盛滿水的玻璃瓶逐漸放入水中，觀察橡皮筋長度的變化，如圖6所示，體驗手受到的拉力有什么變化，讓學生思考這種變化說明什么.

5.5 作業說明

盡量選用較薄的塑料手套，當手浸入水中時手套會緊緊貼在手上，說明手的四周都受到水的壓力.

玻璃瓶上的直桿可選用不易變形的金屬桿，橡皮筋可用細乳膠管代替，原因在于細乳膠管能夠承受較大拉力.

參考文獻：

[1]秦曉文，張桂芳.課堂教學評價研究回顧與展望[J].教育科學研究，2002（07）：27-29.

[2]張大昌.新課程理念與初中物理課程改革：《全日制義務教育物理課程標準（實驗稿）》解析[M].長春：東北師范大學出版社，2002.

[3]李春密.初中物理快樂探究[M].北京：北京師范大學出版社，2010.

[4]秦曉文.基于核心素養的初中物理作業設計的思考[J].中學物理，2020，38（14）：16-18.

[5]蘭英.核心素養下初中物理作業設計分析[J].當代教研論叢，2020（05）：74-75.

（收稿日期：2020-11-09）