物理开放型作业设计应聚焦“开放”

王燕

【关键词】高中物理；开放型作业；作业设计

【中图分类号】G633.7  【文献标志码】A  【文章编号】1005-6009（2022）59-0069-02

指向学科素养培育的教学改革不仅要关注狭义的“上课时间”的课堂，还要关注作业的布置。作业不仅承载了对学习进行诊断和评价的“育分”功能，还需承担学科素养的全面落实、关注学生幸福成长的“育人”功能。特别在“双减”政策下，如何创新形式、减量保质、减负增效，亟待改革创新实践。

1.开放型作业的特点与分类

2019年版人教版高中物理教科书相较于旧教材，在课后延伸部分大幅增加了开放型作业的有占比。高中物理開放型作业指以全面育人为基本导向，源于课堂教学，联系实际生活的一种作业形式。它不同于常规作业，其情境、方法、完成形式和答案具有多样性和不确定性。其主要特点体现在以下三个方面。第一，以开放的情境彰显大物理观念，引导学生用物理的眼光发现问题、解决问题。第二，以开放的方法尊重个性化发展，帮助学生习得知识和文化，加强自我理解和自我管理。第三，以开放的形式促进合作性学习，突破孤立作业的限制，让学生用不同的途径去思考并解决同一个问题。

开放型作业设计主要考虑核心素养目标、学生、情境、问题等要素。在实际操作时，一般是备课组在学期初研究讨论制订教学计划时，就把作业设计纳入教学整体设计中，分工合作，由负责人提前钻研教材和课程标准，设计合适的开放型作业，提交备课组，经讨论、完善后列入计划。开放型作业按完成方式的不同大致可分为科技制作、演绎归纳、课题研究、实验探究、技术应用、综合实践等。

2.开放型作业的设计与实施

笔者以综合实践“风中的小球”为例展开详细说明。该作业布置于学习人教版高中物理教材必修二第五章“抛体运动”之后。对照核心素养要求，学生对运动的多样性已经有了足够的认识，完善了运动和力的知识结构；形成了将复杂运动分解为简单运动的物理思想，经历了理论、实验等科学探究的过程，具备实事求是的科学态度。于是，我们设计了开放型作业“风中的小球”：“水平风速[v0]恒定，将一个小球无初速释放，假设空气阻力[f=-kv]，请问小球做直线运动还是曲线运动？请你选用合适的方法论证你的猜想。”根据学情，这份作业的难点是在水平风速恒定的情境中，由于小球与空气之间的相对运动而导致的变力作用。

（1）讨论合作。课堂上对开放型作业先进行必要的、适度的讨论，按照对作业的理解和完成方式的不同，学生自主分成若干小组，设计方案、分工合作。学生若有困难，也可寻求家长、教师在技术、器材等方面的支持。

（2）推进反馈。在此环节，教师可引导学生通过电子文档、视频、照片、实验报告等方式递交作业，学生采用了以下两种不同的方式。第一，技术辅助反馈。部分学生利用“仿真物理实验室”软件，用一个辅助点坐标来控制实验条件，设定小球初速度为零，利用程序编辑器，设定Fx=k×（V风-Vx）/m，Fy=-g-k×Vy/m，可得直线轨迹及水平速度随时间变化图像。还有一部分学生利用Excel软件微元求和，把各运动参数的初始条件和逻辑关系输入后，即可得出系列数据，并能得到y随x变化的图像。第二，演绎归纳反馈。可以采用微分方程和相对运动两种不同的解题方法。微分方程法：水平方向上有 [mvx.]= [kv0-kvx]，且当t=0时，vx=0，得 [vx=v0-v0e-kt/m]；同理 [vy=mgk-mgke-kt/m]，两者比值不变，所以小球做直线运动。相对运动法：f风→球=kv风→地-kv球→地=kv0-kv球→地，风力可以看成是一个恒力kv0和一个变力-kv球→地之和，由图1易得小球初速度为零时，将沿F方向做直线运动。第三，实验探究反馈。学生用电风扇高速挡制造恒定风速，用乒乓球作为研究对象，能明显地体现风力的作用。反馈时呈现超级慢动作录像，用尺作为背景，可以清晰地看到乒乓球的运动轨迹近似为一条直线。

（3）展示评价。展示优秀作业是对学生的正向激励，有利于促进学生全面而富有个性的发展。课堂、板报宣传栏、班级QQ群和网站都能成为展示的阵地。

3.开放性作业的反思与优化

在完成开放型作业的过程中，可能会遇到种种问题，如学生参与度有待提高、班级之间差异明显、展示不够充分等。这就需要教师不断反思并完善，最终形成校本化的开放型作业体系。

（1）构建完善的作业研究与支撑体系。在学校的统筹规划下，教研组应充分开展关于布置和研究作业的培训和评价活动，构建完善的作业研究与支持体系。教师则需摆脱对现成参考资料的依赖，在实践中提高自身的专业能力。

（2）集体智慧赋能开放型作业的设计。教师间的讨论交流、网上资源的启发，或是展示课的实验创新，都可以成为作业设计的灵感。再经过集体备课、实施讨论、反思交流，在集体智慧碰撞中设计出开放型作业，使之成为各项核心素养的综合应用。

（3）优化作业实施层面的过程性支持。课堂适度讨论，鼓励学生发现问题、提出问题；适当分组，提升学生的参与度，教师提供必要的思路点拨或技术支持，提高学生作业完成的平均水平；适当减少常规作业的布置，让学生享受开放型作业带来的乐趣和挑战；在展示的渠道上提供支持，激发学生的积极性，并增加开放型作业在期末评价中的比重。