IYPT背景下分层式探究型物理作业的设计初探，本文主要内容关键词为：作业论文,物理论文,背景下论文,IYPT论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、背景介绍 （一）IYPT的简介 IYPT（International Young Physicsts' Tournament）是国际青年物理学家锦标赛，作为国际顶级的高中物理团体对抗赛，最早起源于莫斯科国立大学所组织的一项面向高中生的物理竞赛，后邀请世界各国参加，2008年中国首次组队参与。每年IYPT的题目共17道（具体可参见IYPT官网：www.iypt.org），涉及力、热、光、电等多个分支。比赛采用对抗模式进行，三支（或四支）队伍被分在一起举行对抗赛，每支队伍由5人组成，依次担任正方、反方、评论方（以及观察方），正方首先需阐述对题目的研究原理、过程、结果等；反方则针对正方报告中的弱点或谬误处，提出质疑，总结正方解决方案及报告中的优缺点；评论方需对正、反方的报告提出简短的意见并总结；观摩方不主动参与对抗赛。对抗赛中，每一轮主题均由当时担任反方的队伍向正方提出，正方有权拒绝3次（不扣分），被拒绝过的题目以及先前阐述过的题目将无法再提出，这就意味着每支队伍陈述的题目是具有不确定性的，参赛队伍需要事先对绝大多数的题目进行研究，且掌握一定的选题计策（详细规则可参见IYPT官网）。为了选拔参加国际大赛的人才，上海市教委教研室及物理学会于2015年7月举办了上海市首届中学生物理学术竞赛，并选择了同年IYPT题目中12个作为学术竞赛的试题，且沿用相同的赛制。 （二）IYPT的理念 IYPT的试题基本覆盖了中学期间所学的物理知识，且具有真实性、开放性和探究性三大特征。例如2015年第17题：咖啡杯——物理学家喜欢喝咖啡，但是端着一杯咖啡在实验室之间的行走有时会是一个难题。调查杯子的形状、行走速度和其他参数是如何影响在行走过程中咖啡被洒出来的可能性。该题目贴近生活，也非常原始，没有具体的解题技巧和固定答案，是一个需要综合运用知识进行全面分析的课题。因此学生在解决类似的IYPT的问题时，需要经历完整的科学探究的过程，即通过查找文献，将原始的问题经历简化、抽象、建模、实验、分析等步骤，最终提出结论。 因此，无论是IYPT或是由此衍生的上海市中学生物理学术竞赛，其理念均在培养中学生解决实际问题的能力，养成开放性的思维，同时辩论的模式，也能提高学生的表达能力，以及团队合作意识，最终使学生的知识、能力和素养得到全面协调发展。不难发现，IYPT的理念与新课程标准对于物理学科的定位是十分吻合的，即通过物理的教学过程，培养学生敢于质疑，善于交流，乐于合作，勇于实践的科学态度。因此，与其说IYPT是一个适合少数热衷物理的学生才能够参与的国际赛事，不如说它为物理教学的改革提供了一个可实行的方案，也就是设计一类围绕着课题研究而开展的探究型学习过程，让每位学生对物理学习的兴趣以及对学习能力都能在研究中发掘，在讨论中延续，在经历中提升。 二、分层式探究型作业设计 自从我国于2008年参加IYPT后，它就引领着上海乃至全国中学生物理竞赛的发展方向，不仅如此，2014年是上海新一轮高考改革的元年，物理学科变为了加三科目，将有更多的学生加试物理，因此为了培养优秀人才，同时让物理学科可以适应更多学生的发展需求，复旦附中物理教研组决定，在原有探究型选修课的基础上，依据IYPT的理念，将物理作业进行改革，设计分层式的探究型作业，让每位学生体验完成课题的过程。这一改革在复旦附中2017届新生中开始实施至今。 （一）入门型探究作业——养成意识、掌握方法 对新入校的高一学生而言，“养成教育”是首要内容，因此第一层的探究型作业也定位于此，即培养学生的资料收集整理能力、交流协作能力，并养成探究意识，激发学习兴趣。第一层探究型作业要求如下：“每个小组需要选择一个课题，课题研究不需涉及实验（或者少量实验），主要通过查找资料，讨论、分析给出报告，例如研究配眼镜时验光仪器的工作原理，或2000年内物理予以人类生产生活进步的十大贡献等等”，如表1为部分小组选择的研究课题。此次课题研究以2—3人为以小组，并要求各小组将所收集到的资料整理后，写成研究报告，并制成PPT，在课堂上汇报，限时10分钟，最终汇报成果由教师当场点评，并由其他小组从题目、方法、内容及演讲等方面进行评分，每班评分较高的三组将颁发荣誉证书。 此次探究型作业不需涉及物理实验及研究方法，如此设计主要考虑到以下几点：1.初入高中的学生并不具备相当的物理知识以及知识的综合运用能力，无法完成更复杂的课题研究；2.收集并整理资料的能力，以及团队合作的意识是所有课题研究的先决要素，也是学生科学素养的组成部分，所以对这方面能力的培养能为之后的课题研究铺设台阶；3.初入高中的学生往往养成了更为重视书面作业、硬性作业的习惯，而对于课题研究等软性作业的重视度不够，因此完成一次看似简单的探究型作业，可以让学生拓宽物理知识面，形成课题研究的意识。
为了完成此次探究型作业，2017届物理备课组为学生介绍了学校图书馆的检索方式，以及网络查阅文献的途径（如中国知网等），并提供给学生研究报告的撰写模板等。 （二）学术型探究作业——学会研究、提升素养 第二层次的探究型作业目标被设定为培养学生科学研究的能力，选拔优秀人才。寒假前夕，物理备课组要求全年级学生以5人为一小组，选择上海市首届中学生学术竞赛的试题，开展理论和实验研究，并撰写研究报告。 为了更好地完成课题，降低课题研究的困难，每个小组仅需在12个课题中选择一个感兴趣且擅长的课题进行研究，且在研究开始前，需对小组成员进行分工，设定组长、资料收集员、报告撰写员等。由于整个研究历时较长，因此学生可以利用寒假期间收集资料（包括网络上他人研究的相同课题），同时在开学后于学校实验室开展实验研究，研究报告上交之后，由任课教师对其从理论部分、实验部分、报告格式等方面进行评分，作为学生平时成绩中的一项。 由于IYPT影响范围较广，所以网上有很多他人研究过的成果，因此对于学习困难的学生，教师鼓励他们通过互联网查找这些资料，借鉴观点、重复试验，最终经过自己的总结，归纳结论。在这一基础上，对于表现优异且充满兴趣的小组，同年5月，教研组开展了复旦附中首届“物理学术周”活动，学生需在十分钟内将自己小组的研究成果从理论、实验以及结论三部分进行汇报，并由复旦附中全体物理教师进行评分，欢迎同年级学生观摩。这次活动共吸引了约18组同学报名参加，并从中选定了5位参加此次上海市中学生物理学术竞赛的选手（最终获上海市二等奖），对未入选的小组颁发了二、三等奖的证书，同时出版了所有获奖小组的论文集，如图1。
（三）实践型探究作业——贴近生活、锻炼能力 第三层的探究型作业旨在培养学生开放性思维以及动手能力。此次实践型探究作业的主题为：“太阳能的利用”。该主题来自于基础教材的“学习包”，研究过程分三个阶段，第一阶段：查阅资料，设计制作一种利用太阳能的装置；第二阶段：开展实验，通过实验数据分析改进装置，或者通过该装置探究某种规律；第三阶段：撰写报告，保留装置（实物），做好展示交流准备。该作业布置在2015年暑假前，即学生由高一升入高二时，学生可以1人或多人为一小组，下发材料中还包括了“太阳塔”的制作材料及方法，同时还提供了其在什么情况下风扇能转动的研究步骤。 与IYPT的题目比较，此次实践型探究作业的难度似乎有所降低，实则不然，首先，此次作业规定了“太阳能的利用”为主题，但是其研究内容是相当开放、宽泛的，学生需要查找很多资料，拓宽物理思维和视角之后，才能设计出新颖、有趣的内容；其次，与IYPT相比，此研究可参考的各网站上相类似的报告较少，所以学生需要花费更多精力，除了需要为自己的设想查找可行性的方案外，还需要寻找材料制作成品。总之，实践型探究作业适合于各能力段的学生，对于能力有限的学生，可以购买一些半成品，通过简单的搭建和实验研究完成作业，体验制作的乐趣；对于能力较强又充满自信的学生，该作业就非常具有挑战性，学生可将自己在其他科目（如电工技术课）上所学到的内容运用于制造之中，使自己的动手能力和综合运用能力得到锻炼，体验经历挫折，但最终完成任务的成就感。 三、分层式探究型作业的价值 分层式探究型作业并非传统意义上的作业形式，每个学期仅开展一次，且持续的时间非常长，虽然很难让人看出立竿见影的效果，但它能与传统型的作业能够形成互补，有其存在的价值和意义，它能够真正体现新课程理念下的新型作业观，为物理教学增添成效。 （一）培养学生核心素养 培养学生核心素养是新课程理念下教育所追求的目标。核心素养的内涵是指覆盖多个生活领域的，促进成功的生活和健全的社会的重要素养。简单来说，核心素养是适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。核心素养的提出，促使着课程体系不能仅着眼于知识本位，而更应注重学生终生发展所需要的各方面能力的养成和提升。基于IYPT背景下所提出的探究型作业，正与之不谋而合，探究型作业不仅可以让学生巩固所学的知识，更可以体验传统作业无法感受的过程，即与同伴相互启发、质疑，针对自身所处的情景创设问题，抓住重点，构建模型，收集资料，实践探究，形成解释。这一过程学生的诸多能力和素养可以得到提升，如交流合作、提问质疑、收集整理、实践研究等，而这些正是学生核心素养的组成部分。 （二）适合各层次学生需求 传统的作业可以及时反馈学生的学习情况，但是很难做到应需而定，适合所有学生的发展，但是分层式探究型作业则能很好地做到这一点。如果把学生刚步入高中时所处的位置设为起点，而把最终培养物理创新型、拔尖型人才的目标设为终点，那么分层式探究型作业则可认为是连接两点间的一步步台阶，每一阶台阶都有不同的作用，学生在台阶上表现如何完全取决于能力和兴趣，第一阶台阶的目的在于培养学生的兴趣及探究意识，学会收集整理资料的能力；第二阶台阶则更重视学生将实际问题简化的能力，及简单的研究能力；第三阶台阶则在于发展学生的动手实践能力和开放性思维能力。每一次作业在设定时都不需要学生独立承担所有的工作，小组合作的模式可以让每个学生找到自己的所长，在团队合作中取长补短。学生可以根据自己的兴趣、能力、未来的发展方向，完成不同程度的作业，学有余力且充满热情的学生，学校可以借此机会提供更好的竞赛平台，帮助其发展；学困生也可以在学伴的帮助下完成简单的任务，提升信心。 （三）改变教师的学生观 教师的学生观支配着教师的教育态度和教育行为。新课程要求教师在学生观上树立以学生发展为中心的教育理念。探究型作业的设置可以在两方面帮助教师转变传统的学生观，首先，课题研究过程不仅能让学生发挥自身的能动性，主动获取知识、解决问题、总结答案，还能让参与其中的教师意识到，学生是一群真正有思想、有作为、有能力的学习者，只有对学生有了正确的认识后，教师的转变才能发生观念；其次，由于每次的探究型作业均需要学生进行公开交流及相互评价，因此物理课堂第一次能够像文学课一样放手让学生自由发挥，从学生的表现中不难发现，更多的学生是喜爱这种交流、学习方式的，在与他人的比较中他们还能发现自己的不足，反思和改进，毋庸置疑，这种更优化的学习方式也能促使了教师观念的转变。 四、反思与不足 分层式探究型作业是复旦附中物理教研组首次面向全体学生的课题研究，每位老师都花了大量精力和时间，但是仍然存在不足，有待以后逐步改善。 （一）课题指导力度不够 由于学生的基础水平参差不齐，因此在课题完成质量上有不尽如人意甚至存在错误的现象出现。针对这一现象，任课教师需要对每份报告进行辅导和点评，但是因为小组数量众多，且题目涉及范围较广，教师有限的精力及知识能力很难做到对研究报告的全面分析，因此导致有些小组收效甚微。面对这一问题，物理教研组试图在以后的指导中借助大学等多方面的资源，既有助于学生发展，又能提升整个教研组的教师素养。 （二）评价细则有待完整 分层式拓展型作业采用多种评价方式，既有教师点评，又有学生、教师打分。由于该类型作业是首次尝试，在评价标准上仍然未做到规范和细致，因此带来了一些问题，例如，教师及学生间的评判存在差异，学生在完成课题时缺少参考标准等，在将来的实践中，该问题将得到进一步完善。
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