缩略图

基于物理学科关键能力培养的作业设计

作者

马华峰

江苏省苏州市吴江汾湖高级中学 215211

《高中物理课程标准(2017 年版2020 年修订)》中指出,学科核心素养是学科育人的集中体现,是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。一直以来我们的作业设计都是以知识点为落脚点,检测学生对物理知识点的掌握情况,而忽视了对关键能力进行考查。在设计作业前,假如提前对关键能力进行细化和拓展并设置水平层级的分层。然后以此为依据,在设计作业时,在习题上添加能力点和水平层级数,作业完成批改后,通过软件进行汇总分析,这样教师不仅能了解学生知识点的掌握情况,还能对学生能力点的达成水平也会有所了解,对教师今后在哪些关键能力应加强培养以及如何进行培养起到很好的指导作用。

一、依据课程标准,确定能力目标和学业质量水平

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,笔者认为包含其中的物理学科关键能力可以由以下四个能力维度构成:一是认知学习能力,如概念理解与知识关联能力;二是分析综合能力,如推理论证与模型建构能力,三是问题探究能力,如发现问题和实验探究能力;四是合作创新能力,如提出质疑和迁移创新能力。在《课程标准》中,对于学科核心素养的水平层级作了五层的划分,同样的,笔者认为关键能力的培养也可以划分层级,也分为五层,水平一:能知道简单的物理模型和基础的概念和规律并与自然现象和熟悉情境建立联系,并能作出简单的解释。水平二:能基于重要的物理模型、概念和规律的认识,描述和分析常见的物理现象。水平三:能说明重要的物理模型、概念和规律的内涵并能在实际情境中进行应用,解释物理现象。水平四:能说明重要的物理模型、概念和规律的适用范围、条件及其相互联系,能在较复杂的情境中应用,做出估计和判断,能使用证据质疑已有结论。水平五:能关联整合物理模型、概念和规律并能应用在综合性物理问题中,能解决陌生情境的问题,能使用证据评估已有结论。

二、依托软件分析,评价学生能力点的达成度

笔者所在学校使用大数据精准教学系统辅助教学,物理学科借助这个系统进行作业的分析和汇总,得出一个单元的新授课学习后,学生在各个能力点所能达到的学业水平层级。这样在之后的单元复习中,选择习题时就可以做到有的放矢。单元复习卷组成时,挑选水平等级达成度在 40%-60% 左右的习题,以此为原题,挑选变式题或拓展题作为复习题,再标注能力点和质量水平等级,将这些题目进行组卷,形成单元复习卷的主体框架进行后测。这样,就能较为清晰地了解学生关键能力地达成情况。下面以《匀变速直线运动》单元中关键能力一“认知学习能力-- 概念理解与知识关联能力”为例,分5 个水平层级进行题目设置。

例(学业质量水平一):下列关于矢量和标量的说法正确的是(  )

A. 规定正方向后,做直线运动的甲、乙两物体的位移 x甲 =3m 、xZ=-5m ,因为甲的位移为正,乙的位移为负,所以甲的位移比乙大。B. 甲、乙两运动物体的位移大小均为 50m ,但这两个物体的位移可能不同。C. 速度、加速度、速率都是矢量。D. 电流是电学中的一个重要物理量,其为矢量。

例(学业质量水平二):如右图,甲、乙两辆小车在同一平直公路上同向做直线运动,甲和乙的位移 (x) 随时间 (t) 变化的图像如图所示,则 (  )

A. 在 tl 时刻,两车的瞬时速度相等。

B. 在 t2 时刻,甲车速度大于乙车速度。

C. 在 0~t2 时间内,两车的平均速度相等。

D. 在 之间的某一时刻,两车加速度相等。

例(学业质量水平三):小明利用手机传感器,测得电梯从静止开始运行的加速度−时间图像,如图所示。手机传感器中加速度向上时为正值,下列说法正确的是(  )

A. 0.6s~0.8s 电梯处于匀加速下降阶段

B. 0.9s~1.2s 电梯处于匀速上升阶段

C. 0.9s~1.2s 电梯处于匀加速上升阶段

D. 1.7s~2.3s 电梯处于静止阶段

例(学业质量水平四):我国海军在亚丁湾索马里海域护航时,有六艘海盗快艇试图靠近中国海军护航编队保护的商船,中国特战队员发射爆震弹成功将其驱离。假如其中一艘海盗快艇在海面上运动的u-t 图像如图所示,设运动过程中海盗快艇所受阻力不变,且始终沿直线运动。则下列说法正确的是(  )

A. 海盗快艇在 0~66s 内从静止出发做加速度增大的加速直线运动

B. 海盗快艇在 66s 末开始掉头逃离

C. 海盗快艇在 66s 末离商船最近

D. 海盗快艇在 96~116s 内的加速度为 a=-0.75m/s2

在作业的形式上,可以设计成易于大数据系统统计的格式,作业在学生完成,老师批改后,进行扫描和分析汇总,统计出学生各个能力点的达成情况,形成分析报告,以此来指导老师后面的教学工作。

三、设置开放习题,激发学生的兴趣和创造力

在设置假期作业时,根据学生在学习过程中碰到的难点,设置一些学生容易得到实验器材的开放性习题,引导学生在构建的情境中应用物理概念和规律进行分析和推理,并对物理现象作出解释、推论和预测,培养学生的质疑能力和创新意识。

例:在桌面上放一张A4 纸,在纸上某个位置放一个滑块,然后用手拉动纸,每次拉动都能保证将纸从滑块下抽出,用不同的拉力拉动纸,观察在不同拉力作用下,滑块从静止到离开纸的过程中滑动的距离是否相同? 你能用所学的知识解释这一现象吗?

四、结语

结合学生的实际情况,依托大数据系统分析的数据反馈,作业的设计是适切的、也是适度的。开放性习题的设置增加了学生假期生活的趣味性、实践性和探索性。这样的作业设计,培养了学生物理学科的关键能力,在提升学生的核心素养方面能起到很好的促进作用。

参考文献

1. 普通高中物理课程标准(2017 年版 2020 年修订)[S]. 北京:人民教育出版社,2020.

2. 赵波,赵柳,李春密 . 基于深度学习促进核心素养发展的物理作业设计 [J]. 物理教师 ,2023(11):84-88.

3. 郭玉英,张玉峰,姚建欣 . 物理学科能力极其表现研究 [J]. 教育学报,2016(4):59-63.

4. 马华峰 . 基于大数据的高中物理单元作业设计策略 [J]. 新课程研究,2024(8):83-85.