基于核心素養的初中物理學生實踐作業設計與實施*
——以實踐作業“水瓶琴”為例

陳海濤 朱曉娟

(廣州市真光中學金道學校 廣東 廣州 510370)

1 實踐作業的內涵與價值

實踐作業是根據課程標準,立足教材內容,精選初中物理教材中的“演示、實驗探究、想想做做、動手動腦、STS、擴展性實驗、科學世界”等內容,以項目引領,設計成調研、觀察、制作、探究等實踐性學習任務,呈現方式包括撰寫小論文、小制作、小實驗、科學微視頻等．

作業是課堂教學的延伸和評價,實踐作業是知識在真實情景中的理解應用,更強調“做中學”的理念,是一種具有學科特點的創新作業模式．區別于書面作業,實踐作業趣味性強、選擇性和開放性大,學生具有更大的主動性,評價要求也因人而異,更突出了因材施教,體現了新課標全面育人的宗旨[1]．

2 初中物理學生實踐作業典型案例

“水瓶琴”是人教版初中物理第二章“聲現象”第2節“聲音的特性”課后“動手動腦學物理”實踐作業(圖1)．敲擊灌入不同高度水的水瓶,水瓶和水共同振動產生不同頻率的聲音,由此形成音調高低不同的聲音,實質是一種類似打擊樂器的自制樂器．水瓶琴是初中物理一道經典的實踐作業,具有很強的趣味性、開放性、跨學科性,同時融入了核心素養4個要素,即物理觀念(音調、頻率概念等)、科學思維(控制變量法等)、科學探究(音調與瓶中水量關系等)、科學態度與責任(學生完成實踐作業不斷改進的態度,同學間互助精神等)．教師在設計和實施過程中,要充分考慮學生的實際情況,提前定好實踐目標、設置分梯度的實踐任務,引領學生完成探究,發展學生的核心素養[2]．

2.1 學生實踐作業設計原則

(1)科學適用原則

實踐作業內容和呈現方式都應遵從科學性,應圍繞核心素養的要求,注重內容的基礎性,關注評價改革導向與全體學生的學習需求,不僅能科學準確地反映課程標準要求的物理學核心概念和基本規律,還應科學準確地融入科學研究方法、科學態度與責任等,培養學生的綜合實踐能力,提升學生的核心素養．實踐作業設計上還應遵循初中階段學生的認知規律,要注意層次性和漸進性,保證完成難度的循序漸進,引導學生利用已有的知識和經驗,主動探究解決問題,既鞏固基本物理概念和規律,又發展科學思維．同時教師通過“實踐作業完成指引”和“優秀案例”加強示范引導,明確實踐任務,降低門檻,讓大多數學生都能做,樂意做,都有收獲．

(2)簡易便利原則

因為實踐作業基本是居家或者在社區完成,沒有專業的實驗器材,也缺少教師及時指導,所以我們要給予學生充分的自主權,鼓勵學生結合身邊的實際情況,就地取材,積極利用家庭、社區資源,采用生活中的廉價材料、易得材料和廢舊材料等低成本簡易器材,創造性地完成實踐作業．如“水瓶琴”實踐作業,學生選擇的水瓶就是豐富多樣,有紅酒杯、啤酒瓶、可樂瓶、玻璃水杯、瓷碗等(圖2),但不管什么材料都能實現“水瓶琴”的基本功能,充分顯示了學生非凡的想像力和科學變通的態度．

圖2 各式“水瓶琴”

(3)自主開放原則

實踐作業沒有標準答案,學生具有很大的自主性和開放性．對于同一個實踐作業,學生完成作業的呈現形式可以多樣化,如小論文、實驗報告、科學微視頻、小制作等,不同的呈現方式有各自優勢,學生可以結合自己的喜好和身邊資源自由選擇．如“水瓶琴”實踐作業呈現方式主要是科學微視頻(圖3)．對于同一個實踐作業的理解,由于學生儲備知識、能力、資源差異,完成情況可能有非常大差異．所以教師在評價上也要秉持開放性原則,以過程評價為主,用發展眼光激勵學生,只要學生態度認真,思考了、動手了,就要鼓勵．如果實踐作業有一些創新創意想法,就要大力表揚和展示．

圖3 水瓶琴科學微視頻

2.2 學生實踐作業實施策略

(1)任務引領,細化示范

實施前：提前建立班級物理實踐作業QQ群,并在QQ群相冊以日期和實踐作業為主題提前建立群文件準備收集學生作品;在QQ群發布實踐作業指引,明確實踐目標和實踐任務;發布往屆學生優秀案例,示范實踐作業完成的要點,同時提供相應的優秀作品視頻鏈接(圖4),方便學生參考和學習．

圖4 優秀學生作品鏈接

實施時：學生居家完成實踐作業過程中,由于缺少教師指導,對遇到的困難可以及時發布到物理QQ群,同學們可以互相解答或討論解決,培養學生共同解決問題的態度和團隊意識,教師也要適時提供指導幫助．

實施后：學生實踐作業完成并提交到物理群相冊后,教師要及時跟進點評．點評要以鼓勵為主,多發現閃光點,建議學生根據教師的改進意見及時完善并再次提交,培養學生嚴謹認真的科學態度與責任．對于完成優秀的實踐作業,要及時分享到班級物理群,既是對學生的表揚和鼓勵,也給其他學生提供更多的示范和參考．

(2)鼓勵為主,評價多樣

實踐作業基本都是學生居家完成,資源有限,教師指導不足,所以學生完成實踐作業的質量存在很大差異,只要學生認真做了,就要大力表揚,整體上以鼓勵為主,采用過程評價與結果等級評價相結合的加分制度,評價時既有按完成質量等級加分,評選最佳創意作品、最具幽默作品、最佳團隊作品等獎項,同時也增加學生自評、學生互評等方式,實現評價的多元化,建立持續評價反饋獎勵制度,每個月匯總表彰．對于特別優秀的學生實踐作品要及時點贊,甚至可以作為教具學具,直接在教學中使用,既彌補教學器材不足,也向學生傳遞“肯定”的評價,促使學生以更大的熱情投入到以后的實踐作業中,實現評價的增值化[3]．

(3)尊重差異,全面育人

實踐作業設計時要充分考慮實驗操作的難易度,設置實踐任務時根據完成難度分等級．實施時要尊重學生的個體能力差異,注重分層布置,提供更多選擇性和加分項,如“水瓶琴”設置4個實踐任務,如下所示.

任務1：利用生活中的物品制作水瓶琴．(難度:☆)

任務2：會借助工具或軟件調節音準,探究音調的高低與水量多少有什么關系?(難度:☆☆)

任務3：敲打水瓶琴和吹水瓶琴兩種方式發出的音調規律一樣嗎?了解打擊樂和管樂的不同．(難度:☆☆☆)

任務4：用自己做的水瓶琴演奏一支小曲,如兩只老虎、小蜜蜂等．(難度:☆☆☆☆)

任務1為必選,任務2～4學生根據自己的實際情況選擇完成,讓不同能力的學生在選擇實踐作業時能“各取所需”“愛我所愛”,充分調動各層次學生完成實踐作業的積極性,讓所有參與的學生都能有收獲,不管是成功經驗還是失敗教訓,實現新課程標準要求的全面育人目標,全面提升各個層次學生的物理學科核心素養．

(4)學科融合,綜合應用

實踐作業本質上就是基于真實情境的跨學科融合學習,“水瓶琴”本身就是物理和音樂深度融合的跨學科典型案例．如實踐任務2:會借助工具或軟件調節音準,探究音調的高低與水量多少有什么關系?學生家里不一定有樂器調音工具,但普遍會利用智能手機下載“調音大師”等APP軟件,科學準確調節每個水瓶不同水量的頻率或音調(圖5),不知不覺中培養了學生的綜合素養;實踐任務4:用自己做的水瓶琴演奏一支小曲,如兩只老虎、小蜜蜂等．事實證明學生的想像力和創造力是無窮的,不管什么材質做的水瓶琴,很多學生都能敲打出簡單的小樂曲,著實讓人為學生的動手能力和音樂天賦感到驚喜;實踐任務3:敲打水瓶琴和吹水瓶琴兩種方式發出的音調規律一樣嗎?了解打擊樂和管樂的不同．更是一項提升學生科學思維的跨學科挑戰性任務,讓人驚喜的是很多學生都能順利完成,甚至還引用教材中“科學世界”對樂器中的打擊樂和管樂兩類樂器進行科普,學生的跨學科綜合素養潛移默化得到提高．

圖5 利用軟件調音

(5)優勢互補,全面提升

新課標指出,不同類型的作業有不同的育人功能,要結合物理是實驗學科的特點,大膽創新作業形式,增加實踐作業,培養學生樂于實踐、敢于創新的科學精神．同時實踐作業也要大膽融入到書面作業或評價試題中,大膽以學生實踐作業的真實案例為情景出題(如下面例題),實現實踐作業與書面作業優勢互補,全面提升學生的綜合能力．

【例題】鐘煒琳同學在完成物理實踐作業“水瓶琴”時(圖6),往8個相同的玻璃瓶中灌入不同高度的水,仔細調節水的高度,發現敲擊瓶身和往瓶口吹,都可以發出“1,2,3,4,5,6,7,i”8個音調,下列說法正確的是( )

圖6 學生自制“水瓶琴”

A．敲擊瓶身,發聲體是瓶子

B．往瓶口吹發聲體是水

C．從水多的往水少的敲擊瓶身,發出聲音的音調變低

D．從水多的往水少的瓶口吹,發出聲音的音調變低

3 學生實踐作業反思與建議

相較于傳統書面作業,實踐作業由于形式多樣,靈活開放,學生更有興趣,問卷調查顯示,73.77%的學生對實踐作業都很感興趣(圖7)．但由于是居家完成,器材選擇有限,調查發現學生實踐作業遇到最大的困難是“沒有合適的材料”(圖8),部分學生覺得完成難度過高而選擇隨便應付,如簡單拍幾十秒短視頻,或者線上直接下載一篇相關小論文,缺少從現象到原理,從失敗到成功整個深入探究分析過程,這樣就失去了實踐作業的意義．解決的辦法就是實施前做好指引,布置實踐任務要有梯度,要給學生更多的選擇性,同時提供更多優秀案例示范;建立班級物理QQ群,搭建一個集收集作品、討論、互助、點評為一體的線上平臺,逐漸形成一個積極向上、團結互助的學習氛圍;教師適時指導并及時點評學生提交的實踐作業,多鼓勵、多表揚、多分享,建立班級評價反饋制度,讓所有學生都能感受成功的快樂,在潛移默化中發展學生的核心素養．

圖7 學生對實踐作業的態度

圖8 學生完成實踐作業的最大困難