初中物理制作類作業的設計策略

鮑建中　秦曉文

摘 要：制作類作業是指學生根據所學知識或任務要求，利用適當的工具和材料，按照一定的技術規范，做出手工制品、模型、設計原型、工具以及儀器等具有一定功能的產品的活動過程，屬于實踐類作業的一種.本文主要探討制作類作業的目的和設計原則，并結合案例提出制作類作業的設計策略以及制作類作業的評價策略.

關鍵詞：初中物理;設計制作;實踐作業;設計策略

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 文章編號：1008-4134（2021）06-0019-04

作者簡介：鮑建中（1969-），男，山東人，本科，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.

1 制作類作業的目的和設計原則

制作類作業是指學生根據所學知識或任務要求，利用適當的工具和材料，按照一定的技術規范，做出手工制品、模型、設計原型、工具、儀器等具有一定功能的產品的活動過程，屬于實踐類作業的一種.如制作潛望鏡、制作火災報警器、制作節能小屋等實踐類作業都屬于制作類作業.教師布置制作類作業的主要目的在于豐富學生的直接經驗、激發學生學習興趣，促進學生對知識的建構和應用，培養學生的創新精神和實踐能力.制作類作業重視外顯的、動手的、感性的活動過程，強調生成外顯的、成形的、物質性的人造物品.強調讓學生參與情境性的實踐活動任務，關注學生的主觀知識與實踐活動中蘊涵的實踐情境知識之間的交互作用，以此發展學生的實踐知識和實踐智慧.

教材中同樣設計“用彈簧或橡皮筋制作簡易測力計”“利用磁鐵和縫衣針制作指南針”“用飲料軟管制作噴霧器”等制作類作業.但在實際教學過程中教師卻往往很難落實制作類作業，究其原因主要有以下幾個方面：

（1）教師、家長、學生對設計制作類作業重視不夠，受到應試思想的影響，認為這類作業耗時費力，對提升考試成績的作用不大.

（2）制作材料在家中甚至學校不易找到，如若臨時購買又會錯過作業時間.

（3）教師指導不夠到位，只根據教材上的相關信息學生很難自主完成制作.

（4）制作完成后，評價很難及時跟進，學生的獲得感和成就感很難得到滿足，往往會挫傷學生制作的積極性.

針對以上問題，教師在設計、布置制作類作業時應遵循以下原則：

（1）統一認識.利用家長會等場合宣講實踐類作業在保護學生好奇心、想象力、求知欲，激發學生學習興趣，提高學生學習能力等方面發揮的重要作用，統一教師、家長和學生的認識.

（2）精選創新.教師對制作活動的選題應緊扣教學內容，不僅要符合《義務教育物理課程標準（2011年版）》要求，能夠體現出所學物理知識在實踐活動中的具體應用.而且活動的立意要新，能夠激發學生的學習興趣，調動學生制作創新的欲望.

（3）材料易得.制作活動所需要的器材應該取材方便、結構簡單，適合學生在一定時間內完成，容易達到預期效果.

（4）指導評價.教師應當強化在學生完成作業時的指導作用，確保學生能夠安全使用工具，明確制作思路.此外，教師同樣應當采用形式多樣的評價方式，激勵學生積極參與、改進創新.

2 制作類作業的設計策略及案例

2.1 利用日常生活中常用的器材和場景設計制作類作業

學生的日常生活是學生獲取直接經驗最重要的途徑，將制作類作業融入學生的日常生活既簡便易行，又可以為學生建構概念、提出問題、發現規律補充更豐富的直接經驗，引發學生對物理知識進行深入思考.

例如，學生在學習“溫度”之前，為了讓學生初步了解液體溫度計的結構和原理，為學習“溫度”做好準備，教師可以布置讓學生利用日常生活中常用的器材設計“自制簡易溫度計”的制作類作業.

作業名稱：自制簡易溫度計.

2.1.1 作業目的

（1）初步了解液體溫度計的基本結構.

（2）通過實際制作過程，體會液體溫度計的工作原理.

（3）提出與溫度測量有關的問題，引發深入思考.

2.1.2 作業內容

（1）準備材料：小玻璃瓶（如口服液瓶）、橡皮瓶蓋（或橡皮泥）、透明吸管、紙杯、墨水、熱水、冷水等.

（2）制作步驟

①在紙杯中注入適量冷水，再滴入幾滴墨水，配制有色水.

②在小玻璃瓶中注滿有色水，將吸管插入橡皮瓶蓋的中央，再將瓶蓋蓋在玻璃瓶口處壓緊（或用橡皮泥包住吸管封住瓶口，如圖1所示）.

③配制一杯溫水（倒熱水時要注意安全），將做好的簡易溫度計的玻璃瓶放到熱水中，觀察吸管中的液柱有什么變化？從溫水中取出簡易溫度計后又有什么變化？

2.1.3 思考

（1）吸管中的液柱變化與溫度有什么關系？

（2）如果用液柱的長度顯示溫度的高低，你認為還可以對裝置進行哪些改進？

學生在制作過程中能夠獲得最直接的與溫度計相關的經驗，學生將作品帶到學校以后，學生之間就會自發比較自己的作品，判斷各自溫度計的優劣，引起學生之間的自發討論，同時還會產生許多疑問，如，怎樣才能準確讀出溫度的高低？吸管粗一些好還是細一些好？玻璃瓶的大小是否會影響測量的結果？教師在課堂教學中就可以借助這些學生生成的問題展開教學，讓學生理解溫標制定的意義和方法，提升學生的標準意識，并通過分析比較，幫助學生了解玻璃管粗細、玻璃泡大小對溫度計準確度的影響.由于教師的課堂教學在學生實踐制作基礎上展開，教師解決的問題都是學生遇到的真實問題，無論學生的學習態度還是對知識的理解程度都會得到顯著提高.

結合初中物理的相關內容，利用日常生活中常用的器材，教師還可以設計許多制作類作業，如，學生在學習聲音前，可設計“制作不同的發聲裝置”，為研究物體的發聲方法做鋪墊;學生在學習壓強之前，可以設計“制作簡易切蛋器”，為探究影響壓力作用效果的因素做鋪墊;學生在學習杠桿前，可以設計“制作有趣的蹺蹺板”，為探究杠桿平衡條件做鋪墊.

2.2 通過仿制測量儀器和模型設計制作類作業

教學中常用的托盤天平、彈簧測力計、溫度計等測量儀器，常用的滑輪組、電動機、發電機、內燃機等模型結構比較簡單，但其中蘊含著豐富的科學思想和方法，教師如何結合教學內容，設計制作類作業，讓學生仿制這些儀器和模型，不僅能夠幫助學生深化對物理知識的理解和應用，還可以作為學生自主探究活動的器材，為學生自主探究提供方便.

例如，學生在學習密度計時，教師會向學生展示生活和生產中用到的密度計，介紹其結構后，再將其放入不同液體中讓學生練習讀數，最后簡單說明密度計的工作原理完成教學活動.但此時學生腦海中的許多疑問并沒有解決，如密度計上刻度越往上數值越大還是越小？密度計下方做得那么小會不會影響測量結果？密度計中的配重對測量結果有何影響？如果這些問題不及時解決，會影響學生思考問題的積極性.因此，教師可以設計制作密度計的作業，通過學生的動手實踐，探索發現其中的規律，解答自己的疑問.

作業名稱：設計制作密度計.

2.2.1 作業目的

（1）制作一支簡易密度計，比較液體密度.

（2）通過制作簡易密度計，理解密度計測量液體密度的原理.

（3）通過制作簡易密度計，引發思考、探索和解決問題的欲望.

2.2.2 作業內容

（1）準備材料：一支粗細均勻的木棍（或長吸管）、細金屬絲（或橡皮泥）、食鹽、高水筒（或大塑料瓶）、刻度尺等.

（2）制作步驟

①在木棍一端纏繞一些細金屬絲（或在木棍、吸管的一端沾上一些橡皮泥）（如圖2甲所示）.

②取一筒清水將簡易密度計放入清水中，記錄液面在密度計上的位置，測出密度計浸入水中的深度.

③向水中加入不同量食鹽并攪勻，重復步驟②的操作.

2.2.3 思考

（1）忽略金屬絲或橡皮泥的體積，你發現木棍在哪種液體中浸入液體的部分更長？密度計浸入液體的深度與液體密度有什么關系？

（2）選用完全相同的木棍，并在木棍底端纏繞不同質量的金屬絲（或橡皮泥）再做一支簡易密度計.仿照上次實驗并測量木棍浸入液體的深度，根據兩次收集到的密度計浸入深度和液體密度的數據畫出如圖2乙所示的圖像，其中①②所示分別是根據第一次和第二次實驗畫出的圖線.請你分析密度計自重對密度計上的刻度會產生怎樣的影響？

又如，教師可以仿照水透鏡的原理，讓學生利用飲料瓶和氣球制作水透鏡，研究凸透鏡焦距與其曲度的關系;仿照動圈式揚聲器設計制作飲料瓶揚聲器等.

2.3 通過遷移創新設計制作類作業

通過方法遷移進行創新設計是培養學生創新能力的基本策略，教師在設計制作類作業時應考慮學生的基礎，提供相應的參考資料、設計制作的思路，經過學生的實踐和努力，大多數學生能夠完成并達到基本要求，教師還應為學生留出進一步創新設計的余地，給學生繼續前行的動力.例如，學生在學習大氣壓的應用之后，為了進一步幫助學生理解活塞式抽水機的工作原理，培養學生的創新能力，教師可以設計如下制作類作業.

作業名稱：制作簡易抽水機.

2.3.1 作業目的

（1）設計制作一個簡易抽水機，觀察體驗利用它提水的過程.

（2）分析簡易抽水機的工作原理，并與活塞式抽水機比較發現它們的異同.

（3）創新簡易抽水機的制作方案，提升學生的創新能力.

2.3.2 作業內容

（1）準備材料：小漏斗（或取塑料瓶的上半段）、氣球、玻璃珠、吸管、細線、剪刀、水杯、水等.

（2）制作步驟

①用剪刀剪去氣球的底部，將吸管從氣球口插入，并用細線扎緊氣球口.

②將玻璃珠放入漏斗中，張開氣球底部套在漏斗的大口上.

③將漏斗的下端插入水中，手指堵住吸管口向上提氣球，然后松開手向下壓氣球，反復幾次（如圖3所示），你觀察到什么現象？

2.3.3 思考

（1）請根據簡易抽水機提水過程中觀察到的現象，說明抽水機提水原理，以及玻璃珠和手指起到的作用.

（2）你是否還有其它提水的方案？嘗試做一做，說明它的工作過程和原理.

在初中物理教學中還有許多適合遷移創新的制作類作業，如學生學習連通器后，教師可設計制作連通器、液體密度計等制作類作業;學生在學習滑動變阻器后，教師可設計制作風力計、油位計等制作類作業;學生在學習電磁鐵后，教師可設計制作電鈴、限流開關等制作類作業.

3 制作類作業的評價策略

要讓學生對制作類作業感興趣，并對制作類作業保持長久的制作熱情，教師須針對學生的作品給予積極評價，引導他們由制作的操作興趣逐漸發展為制作的創新志趣，掌握科技創新的方法和技能.因此，教師在教學中可以采取以下評價策略.

3.1 以激勵、促進學生發展為目的，全面客觀采用多樣化的評價方法

教師在評價學生作品時，首先要關注作品的實驗效果，通過不同作品的對比，分析效果優劣的原因;其次，教師要注意作品的制作工藝，對學生的制作技巧給予點評指導;然后，根據制作者的展示介紹，對其思路、創意以及提出的問題給予評價.從而使學生在評價中發現自己制作的優點和不足，樹立更好完成制作類作業的信心，掌握進一步改進的思路和方法.

3.2 教師點評、學生自評互評相結合，凸顯學生的主體作用

在制作中大多數學生都會有很多的感觸和問題，教師應注意指導學生從以上方面自評和互評，給學生更多的展示機會，培養學生科學思維以及提升學生表達、交流等多方面能力，養成與人合作、善于聽取他人建議的良好態度和習慣.

3.3 加強學生創新作品的交流展示，激勵學生的積極性

教師可以選取優秀作品，適時在班級和學校展出.

優秀作品還可推薦參加科技創新大賽等科技賽事.教師利用學生的制作還可以組織學生進行魔術實驗表演、編排科技情景劇等活動.教師通過這些活動充分調動學生的積極性，學生在對作品的講解、表演和展示中進一步升華制作作品的教育價值和作用.

制作類作業在教學中對學生具有更加全面的教育功能，有利于學生核心素養的全面提升，教師應根據教學內容適時選擇制作主題，設計學生喜愛的制作類作業，力圖讓制作類作業服務于教學、豐富物理教育形式，保護好學生好奇心和求知欲，彌補紙筆類作業的不足.

參考文獻：

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[4]鮑建中，秦曉文.基于“初中物理裝備標準” 提升實驗教學水平的策略[J].中學物理，2019，37（22）：5-7.

[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：2020-12-30）