優(yōu)化作業(yè)設計,培養(yǎng)科學思維

朱暑波

【摘要】根據(jù)新課標內(nèi)容和“雙減”要求，將作業(yè)設計和培養(yǎng)科學思維有機結合，以“電磁感應及其應用”單元為例，從四個方面優(yōu)化作業(yè)設計，即讓思維可見、讓思維深入、讓思維發(fā)散、讓思維創(chuàng)新，培養(yǎng)學生的科學思維，促使作業(yè)提質減量，落實“雙減”政策。

【關鍵詞】作業(yè)設計；科學思維；“雙減”政策；電磁感應

2017年版高中物理新課標指出，“科學思維”是物理學科核心素養(yǎng)的主要方面，它包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創(chuàng)新等要素，培養(yǎng)學生科學思維的前提是落實物理觀念，科學思維提升之后又有助于落實科學探究、科學態(tài)度與責任，所以培養(yǎng)科學思維是培育物理核心素養(yǎng)的主要抓手和突破口?！半p減”政策要求教師精簡作業(yè)、減輕學生負擔。如何設計作業(yè)是擺在一線教師面前的一道必答題，如何把作業(yè)設計和培養(yǎng)科學思維結合起來更是一個值得思考的問題。下面以“電磁感應及其應用”單元為例，分四個方面闡述如何在作業(yè)設計中培養(yǎng)學生科學思維。

一、依據(jù)課標內(nèi)容，讓思維可見

為了使作業(yè)提質減量，可以按單元主題設計作業(yè)。教學的出發(fā)點和落腳點要依據(jù)課標，作業(yè)設計更是如此，可依據(jù)課標內(nèi)容確定單元作業(yè)主題及作業(yè)的具體內(nèi)容。如“電磁感應及其應用”單元主要包括產(chǎn)生感應電流的條件、楞次定律、法拉第電磁感應定律、自感現(xiàn)象、渦流、交變電流、變壓器、遠距離輸電等內(nèi)容。每道作業(yè)題在鞏固物理觀念的基礎上突出培養(yǎng)科學思維的1～2個維度，兼顧其他維度，并在題首清晰標明維度?！半姶鸥袘捌鋺谩眴卧猩婕暗侥Ｐ徒嬀S度的主要有變壓器，設計作業(yè)如下表1所示。

物理模型一般分為物質模型、過程模型、條件模型。河南師范大學侯新杰教授提出物理建模能力分為物理元建模知識和物理建模實踐能力兩部分，即先清楚什么是模型建構，再培養(yǎng)建模能力。中學物理的教學目標主要是培養(yǎng)學生認識模型、應用模型的能力，主要包括選取研究對象、分析建模條件、應用模型解決問題三個環(huán)節(jié)。故表1中作業(yè)設計的第1問意在讓學生認識常見模型和分析模型成立的條件，并讓學生說明什么是物理模型，什么條件下可看作理想化模型。讓模型建構可視化、清晰化，讓學生明白模型建構是重要的科學思維。第2問是在簡單情景中應用模型，第3問改編自教材習題，考察學生在較復雜問題背景下應用模型的能力，進一步培養(yǎng)模型建構能力。雖然此題突出模型建構能力，但科學推理能力也必不可少。

表1 作業(yè)設計舉例1

二、基于學習進階規(guī)律，讓思維深入

學習進階是指“學生在一個時間跨度內(nèi)學習和探究某一主題時，依次進階、逐級深化的思維方式”?；趯W習進階規(guī)律設計作業(yè)有助于學生循序漸進，逐步深入掌握知識。在設計作業(yè)的同時，結合學業(yè)質量水平，逐層設計，讓思維層層深入，不斷提升思維能力。以科學推理為例設計作業(yè)，如表2所示。

表2 作業(yè)設計舉例2

新課標中把科學推理學業(yè)質量劃分為5個水平，如下表3所示：

表3 科學推理學業(yè)質量水平

科學推理是對已有知識、條件、論斷進行對比、歸納、分析、推理，形成新結論的過程，是對一個多變量問題進行推斷時表現(xiàn)出的思維能力。一般可分為歸納推理、演繹推理和類比推理三種，中學物理用的最多的是演繹推理，上述例2也是演繹推理。表2中的第1問先復習教材內(nèi)容，即以中軸線P2為轉軸研究感應電動勢，第2問以P1為軸研究，比第1問稍有深入，屬于學業(yè)質量水平1～2。第3問求電動勢的瞬時值，由特殊到一般，這也是層層深入的表現(xiàn)，且要求學生解釋推理結果。第4問改變轉軸繼續(xù)求解，要求進一步提高，屬于學業(yè)質量水平3～4。第5問改變線圈形狀繼續(xù)求解電動勢的瞬時值，后又改變計時起點，總的來說是在一種較新的情景中分析和推理，屬于學業(yè)質量水平4～5。如此設計既能使科學推理思維層層深入，又能落實學業(yè)質量水平要求。要說明的是，層層深入設計并不是要求每道題都包含1～5的水平，要結合學情、課標、教材等實際情況設計水平等級。

三、根據(jù)“雙減”要求，讓思維發(fā)散

“雙減”政策是針對義務教育階段頒發(fā)的，但高中階段更需要科學設計作業(yè)，高中學業(yè)繁重、學科難度加大、時間緊張，作業(yè)設計更要提質減量?？蓮娜矫嬖O計使作業(yè)提質減量。一是多題融合，在使用的教材、習題冊等資源中，很多作業(yè)題重復出現(xiàn)，需要把這些作業(yè)歸納、融合在一起，包括題目背景、考查知識點、圖像表格等元素的融合。二是一題多問、變式訓練，在一個題干情景下盡量多提問題，盡量囊括各類情況，包含不同角度。三是控制作業(yè)數(shù)量，一個單元一般不超過12道題目。題目質量追求精益求精，精心挑選與設計每道作業(yè)題，鼓勵改編與創(chuàng)新作業(yè)題。以科學論證為例設計作業(yè)如表4所示：

表4 作業(yè)設計舉例3

科學論證是基于證據(jù)提出自己的觀點，通過科學推理論證觀點，同時反駁他人的質疑和批判辯護自己的觀點。一般包含四個基本要素：觀點、證據(jù)、科學推理、反駁?？茖W論證是培養(yǎng)學生“有理有據(jù)”的證據(jù)意識，說出的觀點、寫出的公式推理都必須“有理可依”。楞次定律是高中物理的重難點內(nèi)容，很多學生對楞次定律的本質沒有理解透徹。故上述例3在實驗的基礎上，通過一題多問、變式訓練，讓學生闡述證據(jù)、歸納推理觀點、論證自己的觀點并反駁他人的觀點，盡可能通過一道題目讓學生深刻理解楞次定律，并使科學論證思維得以發(fā)散。

四、創(chuàng)設“五部曲”，讓思維創(chuàng)新

教師的“教”是為了學生的“學”，同理教師設計作業(yè)是為了學生使用作業(yè)。作業(yè)設計首先應具備可使用性，能落實到平時的教學中，學生能完成教師設計的作業(yè)。其次學生要高效完成作業(yè)，更好地掌握知識，更好地提升科學思維。為此筆者創(chuàng)設了作業(yè)書寫“五部曲”，即本題目的題意、知識點、思路、解析、反思與創(chuàng)新?！拔宀壳币髮W生知道考什么，以什么樣的思路去解答，然后是具體解析過程。特別值得一提的是反思與創(chuàng)新，該環(huán)節(jié)要求學生對習題和解析過程進行反思總結，包括哪里容易錯、需要注意什么、怎樣作答更好。還要求學生改變條件或提出不同問題或提出不同解法，對比其他題目進行歸納分析，本質是學生對習題的再創(chuàng)作。在完成單元學習后，還可以讓學生根據(jù)“五部曲”積累經(jīng)典題型、錯題，如表5所示：

表5 學生完成作業(yè)情況實例實錄

質疑創(chuàng)新是基于證據(jù)和推理針對不同觀點或結論，提出質疑、批判、創(chuàng)造性見解的高階能力和思維品格，是科技發(fā)展、社會進步的動力源泉，是高中物理教學最應該培養(yǎng)的科學思維。在作業(yè)設計中也可以培養(yǎng)學生的質疑創(chuàng)新能力，比如質疑題目背景是否符合實際情況、數(shù)據(jù)是否合理、解題方法是否恰當?shù)?，進而提出自己創(chuàng)造性的想法。學生剛開始對“五部曲”的應用很不適應，這是平時機械訓練的 “后遺癥”。經(jīng)過不斷引導，學生創(chuàng)新思維得以打開，絕大部分學生能提出新問題、新見解，少數(shù)學生的創(chuàng)新想法連教師都拍手叫好。欣賞學生，相信學生，給學生空間，既培養(yǎng)了學生質疑創(chuàng)新能力，讓思維變活變新，又能使作業(yè)提質減量，讓學生更透徹地理解知識。

在“雙減”背景下，結合科學思維設計作業(yè)是一個創(chuàng)新實踐，目前鮮有研究。作業(yè)設計看似簡單，實則綜合性強，絕不是拼湊幾個習題而已，除了上述四個方面外，還有很多細節(jié)方面的設計。比如給出作業(yè)提示構建學習支架，配以詳細解析方便學生使用。每一個單元設計一道實踐操作題，豐富作業(yè)類型。結合教材，充分利用新教材課后習題等。研究過程中也遇到一些困惑，比如如何設計能更好地兼顧知識點鞏固與思維培養(yǎng)的作業(yè)，不能只談思維不談知識，思維必須以知識為載體，要有機結合。另外在作業(yè)設計中提升科學思維的具體措施和方法還應該更加多樣和有效，并融入到課堂教學之中。作業(yè)是評價學生的主要形式，是培養(yǎng)學生科學思維的有力武器，是學生與老師交流的重要橋梁。優(yōu)化作業(yè)設計，落實教育政策，提升科學思維，物理人任重道遠！

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（基金項目：本文系海南省教育科學規(guī)劃一般課題“‘雙減’背景下提升科學思維的中學物理作業(yè)設計研究”的研究成果，課題編號：OJY20211051）