基于核心素养的物理实践类作业设计与实施

基于核心素养的物理实践类作业设计与实施2023/X/XX一、研究背景《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》（以下简称“双减”）明确要求：学校应提高作业设计质量，鼓励布置分层、个性化作业，坚决克服机械、无效作业，杜绝重复性、惩罚性作业。当前初中物理的作业主要以笔头作业为主，形式单一，忽视作业探究性；作业内容统一，忽视学生个体差异；作业设计脱离生活情境，缺乏创新思维，不能很好地培养学生的探究能力和高阶思维。我们经过实践发现，实践类作业能够弥补上述不足，让学生学以致用，培养他们的动手能力，增强团队合作，加强学生的探究能力、创新意识。二、基于核心素养的实践类作业的意义物理学科核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面。物理实践类作业可以提供一个很好的平台，引领学生关注科学、技术、社会、环境的关系，有助于学生形成科学态度和正确的价值观。物理学科来源于生活又服务于实际生活，实践类作业可以有效弥补学生除了做习题巩固知识之外，能够借助所学的物理知识解释生活中的物理现象并解决实际生活中遇到的各种问题。实践作业可以是实验制作类由小实验和小制作构成，也可以是实践研究类如科学调查、科学探究等，多样化的物理作业形式可以丰富学生的学习经历，扩大学生的参与度，保持学习的持续力，培养学生的动手、观察、自学、分析、交流能力，不仅能获得结论，更重要的是让学生的学科核心素养得到发展。尝试创新课外实践作业形式，科学设计探究性作业和实践性作业、探索跨学科综合性作业，具有重要的现实意义。三、初中物理实践类作业设计与实施以模型制作、科学探究、调查报告实践类作业的设计为例，从作业设计目的、作业内容、评价交流、教学策略等多维度出发，浅谈初中物理实践类作业设计的实践心得。（一）模型制作——以制作小乐器为例制作类实践作业是在一个单元结束之后，根据本单元各课时所学习的内容，让学生完成一个小制作，学生在动手制作的过程中能够将为解决单元的核心问题“为什么”“是什么”“怎么样”结合起来，将重点，难点串联起来形成较为完整的知识框架，构建知识间的联系，形成完整的单元知识体系。初二物理声音这一单元的知识概念比较多，学生容易将这些知识点混淆起来，整个单元学完之后，试图通过思维导图完成本节课的复习，发现效果不是很好。学生只是比较机械性地背诵了相关的概念，但是真正遇到生活中的声现象，却往往不知道如何解释，这显然是没有真正的“学以致用”。设计了制作小乐器的实践作业，利用身边易获取材料，进行设计实践类作业，让学生动手制作，并以一定的小结报告的形式阐述其原理和作用，具体如下：1.作业内容用家中可以找到的塑料吸管、橡皮筋、玻璃杯等制作成简易的小乐器，能够利用小乐器发出声音，演奏出不同的声音特征（响度、音调、音色等），在实践过程中，按下列要求完成实验记录表。2.设计与实施本作业要求学生在学习完声音单元知识后能应用不同物体的振动制作完成小乐器，并完成相应的实验报告。由于学生选择不同的材料会相应完成不同的设计方案，教师可以通过学生拍摄的乐器照片或视频，发现不同的制作方案，用于之后的作业交流与展示。本作业除了运用知识解决问题和引发学生的兴趣之外，强调了小乐器不仅仅发出声音并且能够改变声音的一些特征比如响度、音调等，学生也可以利用DIS实验装置为小乐器校准音调等，有助于提升学生的实验素养。小制作的作业不是简单的“动手+动脑”的学习任务，它需要学生结合相关生活实际，利用身边易获取的材料，进行设计、组装、调试、美化成为一个作品。小制作作业布置时可以公布相应的评价量表，可以采用自评、互评、教师评价相结合的方式从小制作的方案设计、作品完成度、作品的美观程度等方面进行评价。3.实践效果小乐器的制作好像看起来很简单，但真正自己动手制作却并不像想象中的那般容易，尤其是最终让小乐器的结构定型，在改变它的响度和音调的同时又要保证它的结构不散架，要结实，耐用，美观，同学们发挥小组合作的优势，在动手的过程中解决问题，积累经验。通过小乐器的制作学生要将其所学习的知识提炼和升华，融入到完整的作品中，不仅要让乐器发出声音，还要能改变其响度和音调，在制作过程中不断反思完善自己的作品，通过分享和交流对自己小组和其他小组的作品进行评价，学生通过这样的活动很好地进行本单元知识的复习，逐步形成利用物理知识解决实际问题的能力。（二）科学探究——以探究水果电池电流大小为例实验探究类实践作业旨在引领学生关注科学、技术、社会、环境的关系，这类作业从生活中来，在实验活动中培养学生发现问题、提出问题、收集数据、处理数据、分析论证及解释、交流合作的能力，增强学生的动手实践能力，能够运动物理知识解决世界问题，加深对物理概念，规律的理解，并逐步发展科学实践的能力。以探究“水果电池电流大小”作业设计为例，具体如下：1.作业内容利用各种水果制作完成的水果电池，继续展开进一步的探究活动，通过观察灵敏电流计来判断电流大小的改变，运用控制变量的方法探究影响水果电池电流大小的因素（水果种类、水果软硬、电极材料、电极插入水果的深度、电极之间的距离、电极的宽度等等），完成探究课题报告。2.设计与实施实践类作业一般需要涉及多个相关知识内容的综合应用。本作业从让学生先制作完成水果电池并能让LED灯发光，再进一步深入探究影响水果电流大小的因素。学生通过对水果电池的观察可能会形成很多猜想和假设，经历设计实验、制定方案、获取和处理数据，最后基于证据得出结论，提高了他们“科学探究”能力。实践类作业一般通过分小组合作的形式进行，有利于养成学生合作、分享、积极进取的团队合作意识。教材配套的练习册上有很多实践性的作业和活动，上述探究活动就是在学生完成水果电池制作的过程中，自主思考，发现问题，进一步生成新的问题的过程。实践性探究作业加深了学生对科学探究方法的理解，进一步掌握了控制变量法，感受物理量之间的关系，并撰写相关研究报告，让学生感悟生活中处处有物理。3.实践效果学生在制作水果电池的过程中会自主发现很多新的问题，是不是可以用其他的金属片作为电极?学生在实验过程中将水果榨成果汁，利用液体作为电池，发现能到的电流更大，发光二极管的亮度更强了，后续对液体电池产生了兴趣。学生从实践作业入手，不断地发现新的问题，形成新的思维碰撞，利用小组合作的形式进行进一步的探究，通过查阅资料、进行实验、寻求老师和网络的帮助解决问题，从生活走向物理，从物理回到生活。学习物理的过程本身就是提出问题，解决问题的持续不断的活动。利用教材、活动卡和练习册上的一素材进行再加工和进一步整合，在完成课外实践作业的过程中发现问题，经过学生问题的收集整理和教师的引导，围绕一个问题让学生进一步进行更加深入的探究，通过科学探究的一系列环节，不仅培养学生的动手能力更提高了他们的综合素养和能力，促进深层次的思维。（三）调查报告——家用电器使用情况和节电意识的调查研究调查研究是科学研究中一个常用的方法，在描述性、解释性和探索性的研究中都可以运用到，根据初中学生的特点，在坚持科学性和客观性的基础上，给出学生一定的框架和方案让他们分小组进行实地调查，通过访谈和问卷的形式增加对问题的客观评价，利用网络和资料的检索和收集信息，掌握调查研究的一般方法。“调查报告类”实践作业可以让学生带着问题进一步走进生活，通过调查研究的方式去获得知识、情感、态度、价值观的发展。培养学生查找资料获取数据的能力，分小组进行项目分工协助促进交流合作的能力，增强自主学习能力同时为学生今后进行独立的科学研究，撰写科学报告打下基础。为此，设计了“家用电器使用情况和节电意识的调查”实践作业。1.作业内容12月份电费单收到之后，引起网上热议，学生学完电能表和电能获得与利用之后，设计了以下“调查报告类”实践作业，作业目标如图1，根据目标，本作业设置了5项学习任务。2.设计与实施“调查报告类”实践作业一般需要较长的完成周期，具有较强的综合性。本作业从观察电费单开始，延伸到“家用电器使用情况和节电意识”相关调查研究，指向在实践活动中解决实际问题，引导学生积极主动参与到社会实践中。学生经历问卷设计，结合物理课本知识实地调研家庭和学校等公共场所用电器的使用情况，设计问卷，问卷调查，分析节电的可行性方案并撰写调查报告，让学生更好地掌握了电能的相关知识，对节能减排有了新的认识，每个人在团队中负责相关的部分，整体协助，有利于培养学生积极合作、乐于分享的科学态度，增强团队合作意识和社会交往能力，逐步发展探索自然的内在动力，认真严谨、实事求是的科学态度。3.实践效果学生在完成“调查报告类”实践作业的过程中加深对电能部分物理概念、规律的理解，实地调查家庭用电器使用情况，调研当地居民的节电意识，找到12月份电费上涨背后的原因，并收集相关的资料，通过分析和研究提出节电的可行性方案和建议，学生初步掌握了调查研究的方法，提升了科学实践的能力，最后完成相关的研究报告的撰写，让他们感受到了生活中处处都有物理。学生能够从生活中发现问题，结合课本知识，运用理论知识解决实际生活中的问题，例如：声音单元可以设计社会调查噪声的影响和防治；光学中的调查生活中的光污染以及防治光污染的方法等等，让学生带着问题进行社会实践，走出校门，走向社会，了解社会，服务社会。四、成效与反思（一）成效1.实践类作业能激发学生兴趣，体现物理核心素养通过设计和实施，我们发现实践类作业相较于传统的作业，更加贴近学生生活，符合学生认知特点，激发并保持学生的学习兴趣。作业并不是单一的机械重复操练，而是更加强调发展学生合作、探究、创新、动手、问题解决的能力，能充分体现物理核心素养。2.实践类作业能促进教师和学生共同提升通过实践类作业设计让教师更加关注新课标，钻研单元教学目标，合理设计单元核心任务或核心问题，创设物理真实情境。学生在“做中学”过程中形成科学的物理观念，锻炼科学思维，提高探究能力，体现作业的典型性和综合性。（二）反思1.作业设计需权衡学生已有知识水平实践类作业贴近学生自身生活，学生开始兴趣会较浓，但如何让所有学生一直保持浓厚的兴趣，教师要把握好作业的频率，在作业设计时关注知识融合、设置的任务和问题，需要建立在学生已有知识水平。2.团队合作需教师及时给予适当指导实践类作业需要分成进行小组团队合作进行，小组中成员能力水平是会有一定的差异的，这就要求教师及时了解学生情况，沉浸式参与，给予适当的指导。3.作业评价策略、标准等需进一步完善实践类作业要求实施教师完善评价策略，借助评价标准，开发评价量表，在展示汇报、观察比较、交流讨论的基础上，进行相互评价，促进学生能力发展。