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结项报告案例:初中物理探究性作业有效性提升的策略研究

 老胡聊科研 2025-04-08 发布于河南

        

初中物理探究性作业有效性提升的策略研究

一、研究背景

(一)宏观背景

《义务教育初中物理课程标准(2022年版)》中指出教师应当设计出层次分明、类型多样的作业,要兼顾基础性作业和探究性、实践性作业,通过活动帮助学生理解和应用知识,可以让学生通过阅读材料收集信息,开展调查研究、讨论展示,让学生结合所学知识尝试研究一些小课题,制作一些小模型、小用具等,提高学生对于实验器材的操作能力和科学探究的实验能力,促进学生物理核心素养的发展。2021年7月,中共中央办公厅、国务院办公厅印发《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》,文件中指出要提高作业设计质量,将作业设计纳入教研体系,鼓励布置分层、弹性和个性化的作业。

(二)微观背景

在此背景下我校物理教师积极研究与探索、尝试开展探究性作业的设计与布置。然而随着开展我们也发现了一些探究性作业布置上的问题。经过我们对学生进行访谈和调查,并且对探究性作业的设计进行整理与反思,总结出目前存在的三个问题:               


表1:探究性作业设计上存在问题

1.探究性作业设计上缺乏目标性和系统性。

我们布置的探究性作业没有提前规划作业目标,探究性作业大多是根据课堂教学内容随机布置,对于学生初中物理知识体系的建构和物理学科核心素养的培养没有起到应有的作用,没有开展探究性作业的系统性设计。

2.探究性作业形式上缺乏多样性和层次性。

目前的探究性作业大多为要求学生完成某项小制作,或者重复课本上某个实验的过程,缺乏形式上的多样性,同时没有考虑不同学生学习能力和情况的不同,只是简单的面向全体学生布置了同样的作业任务,缺乏一定的层次性。

3.探究性作业内容上缺乏规范性和创新性。

我们布置的作业的要求不够明确具体,没有体现科学探究的四个基本要素,在作业内容上涉及到的物理知识及原理、所需要用到的器材工具、制作的流程以及遇到问题时如何利用科学探究的态度去分析并解决问题都是缺失的,整体不够规范。同时,教师在设计探究性作业时过度依赖课本、教参以及新课程标准上现有的内容,缺乏自我的改进和创新,没有突破。    

我们决定在平时实践探索的基础上,以《初中物理探究性作业有效性提升的策略研究》为课题进行探究,形成探究性作业的设计策略,从而提高初中物理探究性作业的有效性,提升学生的学科核心素养。

二、研究过程

本课题研究时间为2023年1月至2024年4月,我们的课题研究主要分为四个阶段进行实施。             

表2:课题研究过程

(一)准备阶段(2023年1月-2023年3月)

1.成员分工:经过课题组成员的研讨制订了以下分工:组长xxx负责课题申报、分工、制定研究措施和研究计划、完善研究报告;并对课题研究所需的软硬件设备及需求予以协调支持。组员xxx负责负责作业内容上提高规范性和创新性的研究。组员xxx负责作业设计上提高目标性和系统性的研究。组员xxx负责作业形式上提高多样性和层次性的研究。组员xxx对所带班级的学生进行探究性作业的完成、记录、反馈,提出优化建议。

2.收集资料:根据我们发现的关于探究性作业在设计上的一些问题,我们收集了许多的资料,例如书籍《重构作业——课程视域下的单元作业》等,相关论文百余篇,通过阅读以及共同梳理确定了研究的目标和思路,拟定了研究的策略。    

(二)学习阶段(2023年3月)

1.理论学习:在资料收集完成后,在校内每月开展一次研讨交流活动。通过带领课题组教师进行2022版物理新课标和探究性作业的系列性主题教研,学习课标内容,明确单元探究性作业目标,结合教学实际确定单元整体探究性作业的设计原则和路径。下图为课题组共同学习与分享的照片。

1-2 课题组进行学习的照片

2.调查问卷:课题组成员制作了《xxx学校物理探究性作业情况调查问卷》此问卷采用网络匿名的方式进行填写。

为了使现状调查的结果更准确有效,对我校八九年级学生进行抽样调查,筛选出有效问卷346份。对于这些有效问卷,对每个调查问题都进行了统计。

目前根据问卷结果,大部分学生是愿意参与探究性作业的,而且每学期有参与探究性作业,但是数量不多,三分之一的学生希望探究性作业以自制实验教具为主要形式,也有三分之一的学生更愿意进行探究性实验。目前学校的探究性作业缺乏更多的老师指导,学生希望获得更多的帮助,并且95%的学生认为探究性作业有助于物理学习。        

基于问卷结果我们对所教学的内容进行初步的实践,按照各个节对于探究性作业进行了系统的设计,划分为了四个类别,每个类别的作业进行了梳理设计和整理。    

(三)实践阶段(2023年3月-2023年12月)

课题组成员教师研究各个版本教材的实践性作业建议和新课程标准,确定探究性作业的类型,通过改编和原创,形成符合学生学习实际需求、有价值的探究性作业集,便于今后循环使用。

课题组老师们组织学生完成探究性作业,加强具体指导。学生可以利用周末时间完成探究性作业,课题组成员需要每周都进行探究性作业实施开展的效果分析,根据学生对于探究性作业完成的情况进行反馈,不断进行设计方面的改进。以下是课题组每月研修安排表:

表3:课题研修每月安排表

日期

主题

成员

2023年3月

《课标》解读

开展关于物理探究性作业主题教研会及培训会

课题组全员

2023年3

随机在全校八九年级中抽学生调查学生对

探究性作业的认识以及态度

课题组全员

2023年5月

探究性作业目标的序写商讨

课题组全员

2023年6月

单元探究性作业的设计商讨

课题组全员

2023年9月

探究性作业多样性的研究商讨

课题组全员

2023年10月

探讨如何使探究性作业具有层次性

课题组全员

2023年11月   

探讨创新设计类探究性作业

课题组全员

2023年12月

探讨探究性作业科学性策略

课题组全员

          

3、图4课题组成员参加作业设计培训

(四)总结阶段(2024年1月-2024年4月)

本阶段我们通过调查问卷和后测分析本次研究的有效性,并且汇总整理前几个阶段的过程性材料,将这次研究的成果梳理汇总,整理出八年级上下册的单元整体的探究性作业设计,书写结项报告。

 三、主要做法和经验

通过前期的调查与准备,结合我校物理探究性作业布置实施现状,我们针对探究性作业在设计中的问题分别从设计、形式和内容三个方面采取了不同的措施,形成了相关的策略,以下是我们的探究性作业有效性提升的策略结构图:           

表4 探究性作业有效性提升的策略结构图    

(一)探究性作业设计目标性和系统性提升的策略研究

作业的主要作用是加深对学习内容的理解以及巩固,诊断教师的教学效果,发展学生的思维,进而改进教师的教学。作业的设计必须以课程标准为依据,以教材为基础,以学生认知规律为出发点。我们课题组提炼出提升探究性作业目标性和系统性的策略主要为以下三个步骤。首先要通过分析课程标准、教学内容要求和学情来明确单元学习目标,其次是对照学习目标设计探究性作业目标,最后根据单元的探究性作业目标设计单元探究性作业。根据我们课题组老师的多次研讨,我们总结出设计单元探究性作业的过程参考以下流程图:

5  单元探究性作业设计流程图

1.梳理课标中关于本章的内容要求和学业要求,明确学习目标

针对于探究性作业缺乏目标性和系统性,课题组成员共同解读《课标》,学习《义务教育物理课程标准(2022年版)案例式解读》和《布鲁姆目标分类法》两本书籍。在课标中教学内容是按照五个一级主题进行划分,但是实际教学时我们布置的作业仍然以章节为主,所以我们在设计本章探究性作业前首先将课标中对于本章的课标学习内容和学业质量要求以及相关活动建议提取出来,在提取出来后,结合学情,我们按照以下步骤设计本单元的学习目标。

首先通过教材分析和课标分析确定本单元学生应当掌握的基本概念、原理以及形成的相关的物理观念,根据学生学习的水平确定学生应当达到的层次。其次通过分析本单元所涉及的演示实验和分组实验,理清每个实验中重点考察的内容来确定本章的科学思维要求和科学探究目标。最后是从科学态度、价值观方面分析本章蕴含的相关的绿色低碳教育、科学精神教育以及求实创新教育等。

例如在经历对课标内容、学业要求以及学情分析后,确定的《密度》这一章学习目标为下表:    

表5 《密度》单元学习目标

物理观念

通过观察、比较等方式,认识质量不随物体的形状、物态、空间位置变化的物理量,能大致说出一些常见物体的质量,对质量单位形成具体认识。

物理观念

能说出常见的物质的密度大小关系,解释与密度相关的生活现象,形成初步的物质观念。

科学思维

能运用科学推理的方法通过实验现象推测出与其相关的科学原理,能对一些现象产生质疑,提出自己的见解。

科学探究

能通过实验获得质量与体积的实验数据,并绘制图像分析结论,掌握利用物理量比值定义新物理量的方法。

科学探究

能制定简单的测量密度的实验方案,会正确使用天平和量筒,能获得合理数据并进行计算。

科学态度与责任

在掌握测量工具的过程中,学会探索并使用新工具的方法,提升严谨的科学精神。

科学态度与责任

在利用密度解决实际问题的过程中,感受物理学解决实际问题和推动社会发展中的作用。

2.对照学习目标设计探究性作业目标,提升探究性作业目标性

基于课程标准和教材内容要求设计相应的学习目标后,我们才能设计相应的探究性作业目标。经过研究,我们总结出在设探究性作业目标的方法为以下四种

1对照课堂上的重难点知识设计探究性作业目标。

我们在进行课堂教学时,许多重难点知识我们已经通过一定的学生活动进行突破,但是由于课堂时间有限,我们不能通过更多的实践活动巩固这些重难点内容,学生对于这些知识也只是达到初步掌握的程度,但是仍需要得到进一步强化和巩固。在设计探究性作业目标时我们就会根据本节课的重难点内容设计相应的作业目标,利用探究性作业达到巩固的目的。    

例如,学习完速度的公式后,学生虽然已经基本掌握该公式但不能熟练应用,因此我们设计的探究性作业目标是:在实际生活中通过利用速度公式计算自己从学校到家的速度从而熟练应用速度公式。这样学生在日常生活中的实践活动中就能完成对于本节课重难点的巩固。

2)对照学生未掌握住的学习目标设定探究性作业目标。

由于各个班级学情不同,即便针对同一个学习目标,各班掌握的情况可能会不一样。我们在进行设计作业目标时预先考虑到这一点。在上课时我们先通过观察提问或者课堂小测等手段检测学生对本节课学习目标的掌握情况,然后针对学生没有掌握住的学习目标设相应探究性作业目标来进行一定的弥补,实现查漏补缺。

例如在进行《大气压强》授课时,上课提问中我发现自己所教的班级中有许多学生没有掌握住大气压的变化这一知识点,因此我们设计的探究性作业目标是:通过自制气压计,理解气压与高度(海拔)的关系。这样学生在探究活动中就理解了高度越高气压越低这一知识点。

3对照课程标准上规定的实践活动设计探究性作业目标。

认真研读课标后我们课题组成员发现在课程标准上有一些学业要求在课堂上无法开展或者与学生所学知识联系不够紧密,许多参观调查、动手制作、社会实践作业需要学生在课下完成,这些学业内容建议有助于开阔学生视野,培养学生的学科素养,这时就能通过探究性作业实现与课堂教学的互补。我们在进行选择时首先挑选与本节课内容关联程度较高且学生能够利用课余时间完成的实践活动进行探究性作业目标的设计。    

例如在学习完密度与社会生活后,课程标准上活动建议上是让学生通过查阅相关资料了解古代青铜器和铁器的制造技术。尽管这一要求与学生学习的密度这一知识关联度不高,但是可以帮助学生了解古代的制造技术,体会中华民族的智慧。

4)对照学生实践性活动设计跨学科的探究性作业目标。

在新课程标准中一级主题增加了跨学科实践。在设探究性作业目标时我们创新的加入跨学科的元素,将物理探究性作业目标从学习科学知识转变为全面育人。跨学科的探究性作业目标应当是学生接触过的内容,否则难度太大便无法开展。在设计时可以结合学校内举行的其他学科活动或者研学活动等,使学生能够在真实体验中联系多学科知识解决问题。

例如在学生参观完黄河游览区后,课题组讨论作业时,设定了以下跨学科的探究性作业目标:通过查询净化黄河水的方案,提出保护母亲河的相关建议,了解对水资源净化的物理方法和化学方法。这一探究性作业目标就体现了物理和化学学科间的融合。

通过探究性作业目标的确定,我们发现探究性作业的目标不仅要基于课程标准,还要考虑学生学习兴趣和掌握情况。在课程标准和教材的梳理基础上得到的作业目标体现了预设性,而根据学生实际掌握情况设计的作业目标就更多的体现了教学的生成性。那么确定了探究性作业目标,作业内容设计的方向也会更加清晰。    

3.进行单元整体的探究性作业设计,提高探究性作业系统性

针对于目前探究性作业设计具有较大的随意性,缺乏系统设计的情况,我们课题组成员考虑到目前正在开展与实施单元整体教学设计,于是便将单元整体作业设计引入到探究性作业设计中,在进行每一章节教学前教师就需要设计出本章的课时以及总体的探究性作业。我们课题组成员通过反复实践总结出以下做法:

1明确单元探究性作业目标。

从物理学科素养的角度来分析,探究性作业的目标主要是通过活动或调查等手段帮助学生学习和运用知识,提高学生的操作技能和探究能力。

我们在设计单元探究性作业前先明确本单元探究性作业的目标,从单元整体角度设计探究性作业目标,主要从两个方面进行分析和设计。第一方面是作业目标指向的学生认知水平。低阶思维水平主要包含的是记忆、理解和应用,高阶思维水平主要包含分析、评价和创造。在设计每一单元的探究性作业目标时要更多指向发展学生的高阶思维水平。另一方面则是作业目标指向的物理核心素养,可以从物理核心素养四个方面确定本单元的探究性作业目标,在设计时注意不能仅考虑科学思维和探究能力,还应当包含指向发展学生科学态度和责任的作业目标。

例如《透镜及其应用》本章的探究性作业目标可以确定为:能够分辨生活中的凹凸透镜并应用凸透镜成像规律分析解决实际问题(物理观念),将实际生活中的光学器材建立物理模型(科学思维),探究透镜的厚度与焦距的关系(科学探究),体会科学技术进步在社会发展的应用(科学态度与责任)。    

2)分解到课时作业目标中。

单元的探究性作业目标确定完成后,就可以将其分配或分解到课时目标之中。一般每个章节的内容设计都是层层递进的,每一章前几节的作业目标难度较低,最后一个课时则可以适当提高难度,具有一定的综合性和统整性。在分解目标时,要注意每一个课时的探究性作业不宜过多。如果在一个课时中布置多个探究性作业对于学生而言是有一定难度和作业负担的。有些作业目标是本章的重点或难点,则需要分配到几个课时中。

例如,能够应用凸透镜成像规律分析解决实际问题这一目标可以分配到本章的课时2到课时5中。

3)根据课时作业目标设计相应作业。

课时作业目标分配完成后,根据探究性作业目标就可以设计作业内容。作业目标具有明确的学习水平要求,在设计作业内容时要对照作业目标。同时要有一定的呈现方式来达到可检测的目的。所以只是让学生观察、说明,教师是无法评判作业的效果。因此我们在设计作业时让学生以调查报告、实验报告、展示制作成果、录制视频讲解等形式呈现最终作业效果。这样,探究性作业才具有一定的诊断和改进教学的功能。

以下是八年级上册第五单元《透镜及其应用》的单元整体探究性作业设计的案例。    

表6 第五章《透镜及其应用》单元整体探究性作业

通过单元整体探究性作业的设计,我们合理分配了每一章中作业的难度,作业指向的认知层次也极大的丰富了。目前设计的探究性作业主要指向分析、评价和创造,还有小一部分指向记忆、理解和运用。

(二)探究性作业形式多样性和层次性提升的策略研究

6  探究性作业形式多样性和层次性的策略图    

1.对探究性作业形式进行分类,提高作业形式多样性

课题组成员搜集了初中物理人教版、沪科版等多版本教材的“想想做做”、动手动脑学物理、课后作业和《课标》上给出的探究性作业,再结合专家培训时给出的一些优秀的作业案例,整合到一起后再根据作业的不同形式进行分类,从而提高作业的多样性。教师在设计单元整体探究性作业时,可以在每个单元中丰富作业的形式。我们将初中物理探究性作业划分为观察参观类、调查阅读类、小制作类、实验探究类这四类,分别如下:

观察参观类:让学生观察某种自然现象或生活现象以及参观某特定场所,根据观察和参观的情况提出物理问题,描述观察到的现象,思考其中原理。下表是我们课题组共同整理的部分观察参观类的探究性作业。

表7 观察参观类探究性作业

②调查阅读类:通过学生网上查询或者阅读相关书籍资料,掌握与物理学科相关的信息,主要目的是拓展学生的知识广度,引导学生认识物理与技术、社会、环境之间的关系,增强学生的文化自信,让学生养成关心科技发展与国家重要成就的习惯,培养学生的科学态度和责任。 
表8 调查阅读类探究性作业

调查阅读内容

对应章节

适合年级

查阅资料了解古人测量长度和时间的工具

1.1长度和时间的测量

八年级上学期

查阅资料,了解我国古建筑应用声学知识的案例        

2.1声音的产生与传播

八年级上学期

调查社区噪声污染情况以及已采取的控制措施,提出自己建议

2.4噪声的危害和控制

八年级上学期

阅读温室效应、热岛效应资料,尝试对环境温度问题发表见解

3.1温度

八年级上学期

调查古代铸造技术

3.2物态变化

八年级上学期

调查学校或家庭用水情况,设计节水方案

3.4物态变化

八年级上学期

      ③小制作类:在新课标中提出可以让学生围绕所学知识,研究一些小课题,制作一些小模型、小用具等,增强动手能力。下表是我们课题组收集的小制作类的探究性作业设计。

表9 小制作类探究性作业

教具名称

物理原理

适合年级

自制水瓶琴

音调

八年级上学期

自制吉他

音调

八年级上学期

自制温度计

液体热胀冷缩

八年级上学期

小孔成像仪

光的直线传播

八年级上学期

投影仪

光的折射

八年级上学期

水透镜

光的折射

八年级上学期

显微镜和望远镜

光的折射

八年级上学期

潜望镜

光的反射

八年级上学期

学生对于动手制作类的作业很感兴趣,许多同学利用身边器材做出了十分精美的小制作,下图为学生和老师利用学生自己制作的潜望镜观察教室内的情况:

图7 学生与老师利用自制潜望镜观察

④实验探究类:引导学生利用周末时间用生活中常见的物品做实验,引导学生针对探究实验中的错误和困难进行原因分析,积极思考并努力解决,引导学生对实验活动进行总结和评价。 

表9 实验探究类探究性作业

探究实验名称

对应知识点

探究霜的形成条件

凝华

探究砂锅和铁锅的导热性能

物质的属性

探究金属与木材导热性能的差异

物质的属性

探究液体能否传声

声现象

用天平和量筒测量蜡块的密度  

密度

现在作业形式多样,总有一样是学生所感兴趣的并愿意去完成的,通过学生提交作业的情况和调查也发现学生完成作业的积极性有很明显的提升,从被动完成变成主动去做,还在班级内以及班与班之间形成了比赶超的现象。学生在完成多种多样的探究性作业的同时也了解到了很多物理知识在生活中的应用,更愿意去观察生活发现问题并尝试解决问题。

2.根据学生的兴趣自主选择想要完成的作业,提升作业层次性

教师在布置探究性作业时,没有考虑学情的不同,忽视了不同学生的兴趣爱好与能力,只简单的面向全体学生布置了同样的任务,缺乏一定的层次性,导致部分学生缺少完成热情,消极对待。

因此,教师在布置某一章探究性作业时,可以按照上述整理出来的多种类型的作业进行布置,我们的学生就可以根据自己的能力和特长来从中选择自己想做并且适合自己的作业去完成,充分给予学生选择的权利。

对于爱思考爱钻研的学生可以布置一些小制作类、实验探究类的作业;对于爱好广泛喜欢查阅整合资料的学生可以布置一些调查阅读类的作业;对于比较细心和喜欢观察生活的学生可以布置一些观察参观类的作业;对于一些喜欢画画写字较好的学生可以布置一些手抄报的作业。

当根据学情来布置作业时,学生可以根据自己的兴趣爱好从中选择一项去完成,而不是之前只能完成老师所安排的某一项任务。当学生们有自主选择权后他们完成作业的积极性也有所提高,之前可能每次只能收到几份学生的作业反馈,而通过这种方式后大部分学生都愿意利用周末的时间主动去做,学生学习物理的兴趣也得到了很大的提高。    

3.根据学生的能力对同一项作业提出不同的任务要求,提升作业层次性。

不同的学生他的能力和思维方式也有所不同,教师在布置探究性作业时可以针对一个作业提出两项或三项不同的任务,这些任务之间一定要有梯度性,从易到难。学生在完成时可根据自己的能力情况自主选择完成其中的一项或两项或三项任务,充分发挥学生的主体性。

根据学生的能力对他们提出不同的要求,每位同学在自己角度都能得到很好的锻炼。对于程度较弱的学生,只是单纯的观察和记录他们还是可以并愿意去做的,不设太高难度的任务,符合他们的学情,积极性提高。程度较好的学生再进一步进行思考,提高了他们的分析推理能力。

例如:观察一碗水放在装有水的锅中加热是否可以沸腾这项作业,提出以下任务:①观察锅中水和碗中水温度的变化。②碗中水最终是否可以沸腾?③请尝试分析原因。对于程度较弱的学生可以只完成前两项任务,程度较好的学生完成三项全部任务。

(三)探究性作业内容规范性和创新性提升的策略研究

为了提高探究性作业的规范性和创新性,我们课题组成员细化探究性作业的要求和提示,让学生每次完成作业时有一定的模板可借鉴,其次我们融合时代元素,注重思维能力的培养,提高探究性作业的创新性。    

1.细化作业要求和提示,提升作业内容的规范性。

针对探究性作业缺乏规范性和创新性的问题,我们开展了新的尝试和探索。我们课题组学习研讨了新课标的内容,明确了每次作业的探究目标,细化了作业的要求和提示,让不同形式的作业都有明确具体的格式和作业内容要求,确保学生在完成作业的过程中能够达到预定的学习效果。

不同种类作业的要求是不一样,对于探究实验类和小制作类的作业,学生在实验前要先制订实验方案或说明制作原理,其中包括实验目的、实验内容、实验具体操作步骤等,使学生在自主思考、自主探究中完成小实验和小制作。当学生从过去大量的习题类作业中解放出来,兴趣盎然的投入到动手实践中时,探究性作业的科学性就得到了很好的体现。对于观察参观、调查阅读类的作业,学生在完成作业时要通过各种方式进行观察或查阅资料,要通过书写梳理自己的观察收获和阅读收获,在梳理的过程学生就对自己所调查和搜集的内容进行了分析和总结。

例如在学习了《噪声的防治》一节后,我们设计的作业为:我们买的隔音耳罩中填充什么材料最隔声呢?请你设计一个实验方案探究各种材料的隔声性能,例如海绵、泡沫、塑料等,形成实验报告。

2.改进实验内容,提升作业设计的创新性。

我们整合了八九年级多个版本物理教材中的实验内容,结合实际加以改进,融入时代性元素,让探究性作业与社会生产、生活相联系,使作业内容更具创新性。在完成实验探究性作业的过程中,同学们经历了实验设计、实验操作、获取和处理信息、得出结论,并对结果进行评估与反思等环节。    

针对实验中出现的“新问题”,同学们在不断质疑与追问中获得正确的物理观念、严谨的思维方式和积极的情感体验,强化其实验观察能力、实验思维能力和实验操作能力,进而提高创新实践能力。学生的科学探究能力得到了提高,学生探究的意识不断加强,不畏困难、迎难而上的品格也得到发展。

例如,在学习了《升华和凝华》一节后,我们将教材中碘升华凝华的演示实验改为学生分组实验,让学生自主设计实验方案,开展观察、探究。在假期作业设计中,我们注重用探究性作业培养学生的创新能力和团队协作精神,我们安排学生利用身边的器材测量自己从家到学校的速度,利用实验室的器材测量家乡出产的红薯和土豆的密度,大大地激发了学生的参与热情。

3.注重思维能力培养,提升探究性作业的创新性。

物理探究性作业不应仅仅停留在重复已知实验的层面,而应鼓励学生提出独到的见解,设计新颖的实验方案。在设计作业时,我们设计了开放性问题,开放性问题可以激发学生的思考,鼓励他们从不同的角度和层面去分析问题。同时,这样的问题没有固定的答案,需要学生运用已有知识和经验去探索和发现。我们留有足够的空间供学生思考和创新,让他们在讨论和交流中发现问题、解决问题,教师及时引导学生对已有的观点和结论进行分析和评价,鼓励他们提出自己的见解和建议,从而提高他们的批判思维能力和创新能力。同时,我们鼓励学生跳出传统框架,运用创造性思维解决问题。我们还通过引入跨学科的知识,激发学生的好奇心和想象力。对于创新性的物理探究性作业我们从以下几个方面进行了开发:

表10 探究性作业创新方式合集

方式

举例

融入前沿科技

分析5G.4G.3G.2G的区别和相同点

跨学科融合

查阅资料了解青铜器和铁器制造技术以及对社会的影响

形式创新

小组合作演绎科普剧集

开展讲座

学生制作PPT开展关于新材料应用的讲座

辩论赛

学生查阅资料收集信息,开展关于科技应用利与弊的辩论赛

融入物理学史

在课下收集古今科学家的故事,开展“我讲科学家”的比赛

融入焦点时事

观看天宫课堂,提出自己在观看中的疑问并小组合作尝试解决问题

利用网络虚拟实验室

利用希沃虚拟实验室模拟焦耳定律实验过程

例如,结合数学模型来预测物理现象,或者利用计算机编程来模拟复杂的物理过程。此外,在探究性作业中设置开放性问题,让学生自由探索多种可能的解决方案,从而激发他们的创新潜能。

四、研究成效

(一)学生学习物理兴趣提高、实验能力增强,初步显示出对物理成绩的促进作用    

为了探究在开展初中物理探究性作业活动前后学生学习兴趣、探究能力的变化,我们设计了《物理学习兴趣、实验能力问卷调查表》,可以进行量化以及数据统计与分析。本套问卷包含20道题目,每道题目为1分。得分越高说明该学生学习兴趣以及探究能力方面表现更好。在活动前后学生分数变化如图所示。

 图8  实践前后学习兴趣、实验能力得分统计图

根据学生的得分统计图可以看出,在进初中物理探究性作业活动后得分提升至15-20分的学生人数显著增加。而得分为0-5分的人数明显减少。说明了学生在实践前后对于物理学科的学习兴趣以及实验能力有所提高。

同层次的八年级五班与六班的物理成绩相当,但是五班没有开展初中物理探究性作业活动,在实践结束前后两个班级的物理成绩出现了一些差距,具体的变化情况如图所示。

表11 实践前后八六班与八五班物理成绩变化

分数段

8.6实践前

8.6实践后

8.5实践前

8.5实践后

[80-100]   

12

18

11

13

[60-80]

29

30

28

22

[40-60]

8

3

9

12

[0-40]

2

0

3

4

根据数据我们可以发现实践前后八六班在高分分数段人数有所增加,0-40分的同学减少为0人,然而八五班在高分人数增加比例明显不如八六班。说明开展初中物理探究性作业活动不仅能够提高学生的学习兴趣、动手实验的能力,也能够加强学生对于物理知识的理解与掌握,提高学生们的物理成绩。

(二)根据我们课题研究的策略成果系统规划出八年级上下册单元整体探究性作业合集,便于日常作业布置

通过本课题的研究我们较为系统地整理了八年级上下册物理探究性作业的合集,便于老师们进行探究性作业的布置,同时可以进行循环使用。老师在使用时需针对本班的情况进行一定的修改与补充,使探究性作业能够充分发挥其目标和功能。以下案例是八年级下期的探究性作业合集:

表12 八年级下期系列探究性作业合集

时间

实践性作业内容主题

对应章节

第一周

制作一个桌面水平仪,尝试描述利用该水平仪检测桌面水平的步骤和原理

第七章

第二周

查阅资料,了解伽利略、笛卡尔和牛顿在探究与惯性有关问题采取的实验和思想方法,写一篇相关的小论文。

第八章

第三周

请你制作一个惯性演示器,或者完成一个与惯性相关的小游戏

第八章

第四周        

1.若教室内摩擦力消失,会出现哪些情况,请你发挥想象书写一篇短文。

2.请你尝试用一根筷子提起一杯米,思考筷子和米的受力情况

第八章

第五周

请你估测自己双脚站立在地面上自己对地面的压强。

第九章

第六周

查阅资料了解“奋斗者号”载人潜水器的深潜信息

2.查阅资料了解长江三峡水利枢纽工程中船闸是如何利用连通器

第九章

第七周

制作一个盆栽自动供水装置,描述其原理

第九章

第八周

制作一个飞机的机翼模型,描述其飞行原理

第九章

第九周

请你设计实验方案说明让生鸡蛋在水中浮起来

第十章

第十周

1.设计实验方案,利用阿基米德原理测量未知液体的密度

2.制作密度计,判断液体密度

第十章

第十一周

制作一个潜水艇模型,并演示其上浮下沉的过程,讲解其原理

第十章

第十二周

跨学科:列举“功”在语文和物理上的不同含义,尝试书写关于功的成语并解释其含义

第十一章

第十三周

查找生活中一些常见机械的机械功率,思考机械功率在生产生活的应用

第十一章

第十四周

分析《天工开物》中汲水装置工作时能量的相互转化

第十一章

第十五周

查阅资料了解人类利用机械的大致历程

第十二章

第十六周

制作一个杆秤,讲解其测量质量的原理

第十二章

第十七周

查阅资料了解我国古代水磨、水碓、桔槔等机械,写一份弘扬中华传统文化的调查报告

第十二章

第十八周        

通过资料查阅、商店咨询、分析自行车中涉及不同学科知识,选择感兴趣的撰写一篇小论文

综合性

(三)通过探究性作业设计与实施的研究,课题组老师创新了探究性作业的形式和内容

    在课题组成员对探究性作业进行的一次次研讨中,我们不断创新探究性作业的形式和内容,在内容方面我们开发了关于物理前沿科技的科普剧和物理学史演绎的探究性作业,这样的创新不仅对于老师是一个新的挑战,对于学生而言既可以丰富课余生活,又在新型作业中学习到物理知识、加强和同学的沟通、增强演绎能力,提高自己的自信。

五、存在的问题和设想

实践出真知,在这一年的实践中,我们课题组成员不断尝试,进行改进,但是研究过程中,我们也遇到了一些困惑和问题,具体分析如下:第一方面是对探究性作业形式和内容进行创新过程中我们发现部分内容对于学生而言难度较大,耗费时间较长,效果难达预期;第二方面则是我们发现目前对于探究性作业的评价较为单一,没有采用评价量表对探究性作业的目标达成情况进行评价。

针对以上的问题,我们需要继续加强学习,聆听专家讲座,使我们的研究更加完善,因此课题组确定下一步研究方向:第一方面是教师在研读课标和相关的论文的基础上,多挖掘与实际生活相关的探究性作业,积极搜集创新性作业案例,积极撰写更具有可操作性的探究性作业案列,让课题的研究更具有推广性。第二方面是阅读相关书籍设计评价量表,针对学生完成的探究性作业的不同形式设计评价量表,开展主体多元、形式多样的评价。

六、参考文献    

  [1]中华人民共和国教育部制定.义务教育物理课程标准(2022年版)[S].北京:北京师范大学出版社,2022.

  [2]中共中央办公厅. 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[S].北京:国务院办公厅,2021.

  [3]李春梅,白荣华.基于“双减”的初中物理实践作业设计——以人教版第3章“物态变化”为例[J].物理教师,2023,44(03):49-52.    

  [4]蔺百童.初中物理实践作业的设计与实证研究[D].宁夏大学, 2022.     

  [5]赵振宇,黎莎.初中物理教学与学生生活的融合——以“透镜”教学为例[J].物理教学,2019,41(09):45-48.    

  [6]曹启刚.基于问题导学实现活动建构课堂教学的探索——以“透镜”教学为例谈如何构建以“学”为主的课堂教学[J].物理教学,2018,40(11):54-56. 

(课题主持人:赵真真,郑州经济技术开发区实验中学) 

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