摘 要：測量指將被測量與具有計量單位的標(biāo)準(zhǔn)量在數(shù)值上進行比較，從而確定二者比值的實驗認(rèn)識過程.如何在提高學(xué)生測量技能的同時幫助學(xué)生吸取測量中科學(xué)思想方法的營養(yǎng)，就需要教師針對初中物理教學(xué)中測量的特點設(shè)計測量類作業(yè).本文主要探討初中物理測量類作業(yè)的目的、設(shè)計原則，結(jié)合具體的作業(yè)案例，提出測量類作業(yè)的設(shè)計策略.

關(guān)鍵詞：初中物理;測量類作業(yè);設(shè)計策略

中圖分類號：G633.7???? 文獻標(biāo)識碼：B???? 文章編號：1008-4134（2021）14-0013-04

基金項目：北京市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題“基于核心素養(yǎng)的科學(xué)教學(xué)問題梳理與解決方案研究”（項目編號：CDDB18158）.

作者簡介：秦曉文（1968-），男，山東人，碩士，中學(xué)正高級教師，北京市特級教師，研究方向：中學(xué)物理教育教學(xué)、科學(xué)探究、教學(xué)評價.

測量指將被測量與具有計量單位的標(biāo)準(zhǔn)量在數(shù)值上進行比較，從而確定二者比值的實驗認(rèn)識過程.測量是科學(xué)探究收集證據(jù)的主要手段，是認(rèn)識過程和實踐過程的統(tǒng)一，是人類認(rèn)識世界和改造世界的智慧結(jié)晶.如何在提高學(xué)生測量技能的同時幫助學(xué)生吸取測量中科學(xué)思想方法的營養(yǎng)，就需要教師針對初中物理教學(xué)中測量的特點設(shè)計測量類作業(yè).本文將探討設(shè)計測量類作業(yè)的策略，以期拋磚引玉，引發(fā)更多的實踐探索.

1 測量類作業(yè)的目的及設(shè)計原則

測量類作業(yè)就是針對物理教學(xué)中的測量實驗、根據(jù)測量實驗的特點而設(shè)計的一種作業(yè)類型，其主要目的是：鍛煉并提高基本的測量技能;學(xué)習(xí)測量所蘊含的科學(xué)方法，提高科學(xué)思維能力;學(xué)習(xí)規(guī)范的實驗報告表達格式，提高科學(xué)表達能力.

為了實現(xiàn)測量類作業(yè)的目的，根據(jù)測量的特點，教師在設(shè)計測量類作業(yè)時應(yīng)遵循下列原則.

首先要對初中物理教學(xué)中的所有測量實驗進行分類整理、系統(tǒng)規(guī)劃，根據(jù)不同類型的測量的特點、教學(xué)和學(xué)生發(fā)展需要，確定不同類型測量類作業(yè)的目的.

初中物理教學(xué)中共有七個直接測量、八個間接測量、四個特殊方法測量，針對這三類測量的特點，確定各類作業(yè)的目的見表1，讀者可以根據(jù)教學(xué)條件及學(xué)生實際情況進行調(diào)整.

根據(jù)測量的類型和特點，教師既要設(shè)計紙筆類作業(yè)，也要設(shè)計實踐類作業(yè)，前者的主要目的在于鍛煉學(xué)生的“思”的能力，后者的主要目的是鍛煉學(xué)生“做”的技能，將二者有機統(tǒng)一起來.教師可以采用任務(wù)驅(qū)動、問題導(dǎo)向的方式，指導(dǎo)學(xué)生完成測量類作業(yè)，在豐富學(xué)生實踐經(jīng)驗的同時引發(fā)學(xué)生思考.

學(xué)習(xí)將現(xiàn)有測量工具無法直接測量的待測量轉(zhuǎn)化為能夠直接測量的物理量的思路和方法，體會科學(xué)規(guī)律和方法在測量中的應(yīng)用其次根據(jù)測量所需要的測量工具，見表2，以及學(xué)校實驗室和家庭、社區(qū)等校外條件，確定實踐類作業(yè)的活動場所.一般而言，用實驗室常用工具完成的測量實驗一般應(yīng)在校內(nèi)完成，可以在課后服務(wù)時間，讓學(xué)生在實驗室完成基本測量的作業(yè)，家中有測量工具的，也可以回家完成作業(yè).對于認(rèn)識生活生產(chǎn)中常用測量工具的作業(yè)，如用密度計測量密度、用紅外測溫儀測量體溫、用雷達測速儀測量物體運動速度、用激光測距儀測量房間的長度、用電子秤測量物體的質(zhì)量等，教師可以根據(jù)實際情況安排在家庭、市場、社區(qū)等校外活動場所進行.

2 測量類作業(yè)設(shè)計策略及案例

2.1 直接測量類作業(yè)的設(shè)計策略

初中物理教學(xué)中的七個直接測量實驗是后續(xù)間接測量、科學(xué)探究的基礎(chǔ)，是課程標(biāo)準(zhǔn)要求的必做學(xué)生實驗.但學(xué)生學(xué)會這些基本的測量技能僅靠課堂上的聽講和實驗是不夠的，需要多種形式的練習(xí).為此，教師可以根據(jù)表1中直接測量類作業(yè)的目的設(shè)計如下兩種類型的作業(yè).

2.1.1 圍繞“五會”，以提高測量技能為目的，設(shè)計直接測量類的作業(yè)

所謂“五會”是指規(guī)范使用測量工具的五個要點，包括會看測量工具的量程和最小分度值，會調(diào)節(jié)（或觀察）測量工具的零點（或平衡），會規(guī)范操作測量工具進行測量，會讀測量工具的示數(shù)，會記錄實驗數(shù)據(jù).教師在圍繞“五會”設(shè)計作業(yè)時，要因地制宜，發(fā)揮紙筆類作業(yè)和實踐類作業(yè)的優(yōu)勢.

圍繞“五會”設(shè)計紙筆類作業(yè)，重點練習(xí)會看量程和最小分度值、會讀示數(shù)、會記錄數(shù)據(jù).例如，學(xué)生在學(xué)完溫度計后，教師可以設(shè)計練習(xí)溫度計讀數(shù)和記錄的紙筆類作業(yè)：如圖1所示的溫度計的示數(shù)為.學(xué)生在學(xué)完電壓表后，教師可以設(shè)計練習(xí)看量程和分度值、電壓表讀數(shù)和記錄的紙筆類作業(yè)：如圖2所示的接入電路的電壓表的量程是，最小分度值是，示數(shù)為.

這樣的作業(yè)簡單易行，可以多次練習(xí)，七個直接測量實驗都可以設(shè)計這類作業(yè).但這類作業(yè)也有明顯的缺點，就是作業(yè)數(shù)量再多，也無法提高學(xué)生的實際操作技能.因此，教師還需要設(shè)計實踐類作業(yè)，重點是通過實操練習(xí)，學(xué)會規(guī)范操作測量工具進行測量.

例如，學(xué)完質(zhì)量的測量后，可以設(shè)計練習(xí)托盤天平的實操作業(yè)：在實驗室，用托盤天平測量半燒杯水的質(zhì)量，將測量數(shù)據(jù)記錄在表3中.

學(xué)完溫度的測量后，可以設(shè)計練習(xí)體溫計的實操作業(yè)：在家里，使用體溫計測量自己腋窩、手心、額頭的溫度并記錄下來，比較一下是否相同？請你思考一下如何才能準(zhǔn)確測量一個物體的溫度？

2.1.2 挖掘測量中的科學(xué)方法，以提高思維能力為目的，設(shè)計測量類的作業(yè)

在測量工具的發(fā)明過程和國際單位的確定過程中，都蘊含著豐富的科學(xué)思想方法，教師可以設(shè)計適當(dāng)?shù)闹谱黝惡烷喿x類作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷關(guān)鍵的思考過程，體會其中的科學(xué)思想方法.例如，在學(xué)生學(xué)完溫度的測量后，教師可以設(shè)計一個制作溫度的作業(yè).

意大利科學(xué)家伽利略設(shè)計的一種溫度計，如圖3所示，堪稱是溫度計 “鼻祖”.請你仿照圖3的結(jié)構(gòu)用塑料瓶和吸管也來制作一支溫度計.并用它判斷氣溫的變化.通過你的制作與使用思考下面兩個問題：（1）這種溫度計的測溫原理是什么？（2）測量結(jié)果主要受什么因素影響？

又如，學(xué)完長度、時間、溫度的測量后，可以設(shè)計一個閱讀作業(yè)，幫助學(xué)生了解國際單位制的產(chǎn)生及發(fā)展過程，體會其中的科學(xué)思想方法.

2.2 間接測量類作業(yè)的設(shè)計策略

初中物理教學(xué)中的九個間接測量實驗是對七個直接測量的綜合運用，可以根據(jù)表1中間接測量類作業(yè)的目的，可以設(shè)計如下兩種類型的作業(yè).

2.2.1 以展現(xiàn)測量中的轉(zhuǎn)化方法為目的，設(shè)計測量類的作業(yè)

密度、速度、電阻等九個間接測量量需要轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的直接測量量，然后再根據(jù)物理規(guī)律求出間接測量量.轉(zhuǎn)化過程中的推理及依據(jù)對發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維和實驗?zāi)芰哂兄匾獌r值，教師需要設(shè)計相應(yīng)的作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生強化練習(xí).教師設(shè)計這類作業(yè)的關(guān)鍵是將轉(zhuǎn)化的過程展開，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷其中的科學(xué)思維過程.初期，可以畫出轉(zhuǎn)化過程的思維導(dǎo)圖，留出幾個關(guān)鍵的空，讓學(xué)生填寫，起到示范作用.例如，在學(xué)生學(xué)完密度的測量后，教師可以設(shè)計如下作業(yè)：請將圖4所示的測量物體的密度的分析思路補充完整.

此外，教師還可以設(shè)計一些針對性思考題，讓學(xué)生寫出推理過程.例如，在學(xué)生學(xué)完重力后，教師可以設(shè)計如下作業(yè)：測量物體所受重力時，物體所受重力的大小等于彈簧測力計的示數(shù)，請問這是為什么？這樣測量的條件是什么？畫出受力分析圖，寫出推理過程.

又如，學(xué)完滑輪組的機械效率后，可以設(shè)計如下作業(yè)：測量滑輪組機械效率，需要分別測量有用功和總功，小明同學(xué)采用測量物體所受重力G和物體被提升的高度h，然后用W有=Gh計算出有用功，小華同學(xué)則認(rèn)為這種方法跟前面學(xué)過的做功的兩個必要條件不一致，應(yīng)該采用新的方法.你認(rèn)為小明采用的測量方法的依據(jù)是什么？這樣測量的條件是什么？寫出你的推理過程.這樣的測量方法有什么缺點？你是否能想出小華所說的新方法？這種新方法的依據(jù)是什么？這種新方法有什么缺點？

2.2.2 以提高測量技能和表達技能為目的，設(shè)計測量類的作業(yè)

與直接測量相比，間接測量的思路、操作程序都比較復(fù)雜，也難以簡練準(zhǔn)確表達出來.為克服這些困難，教師就需要以提高測量技能和表達技能為目的，設(shè)計相應(yīng)的作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生有目的地練習(xí)間接測量的方法，練習(xí)將測量過程和結(jié)果準(zhǔn)確表達出來的方法.日常教學(xué)中，這幾個間接測量的作業(yè)幾乎都是紙筆作業(yè)，紙筆作業(yè)對于實現(xiàn)上述作業(yè)目的具有一定價值，但也存在明顯的不足，因此教師在設(shè)計這類作業(yè)時，要發(fā)揮紙筆類作業(yè)和實踐類作業(yè)的優(yōu)勢，將二者統(tǒng)一起來.例如，學(xué)完電功率的測量后，可設(shè)計如下作業(yè)：請利用實驗室提供的器材，測量小燈泡的額定功率，并將下面的實驗報告補充完整.

“測量小燈泡的額定功率”實驗報告

測量目的：用電壓表和電流表測量小燈泡的額定功率.

測量依據(jù)：用電壓表測出小燈泡的額定電壓U，用電流表測出額定電壓下小燈泡的電流I，根據(jù)P=UI計算出小燈泡的額定功率P.

實驗器材：學(xué)生電源（J1202型或J1202-1型）、電流表（2.5級0.6A， 3A）、電壓表（2.5級3V，15V）、滑動變阻器（20Ω，2A或10Ω，2A）、小燈座（J2351型）、小燈泡（2.5V，0.3A）、單刀開關(guān)各一個、導(dǎo)線若干.

測量步驟：

（1）=1＼*GB3斷開開關(guān)，將電壓表、電流表調(diào)零，按照圖5連接好電路，滑動變阻器的滑片置于最大阻值處.試觸、檢查電路連接無誤.

（2）=2＼*GB3閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片使燈泡兩端電壓表的示數(shù)U=，讀出此時電流表的示數(shù)I=，并將這兩個數(shù)據(jù)記錄在表4中.

（3）=3＼*GB3用計算出小燈泡的額定功率，并記錄到表4中.

測量數(shù)據(jù)記錄表：

測量結(jié)論：

小燈泡的額定功率為.

在此基礎(chǔ)上，可以再設(shè)計更高一層次的作業(yè)如下：利用上述實驗器材，測量小燈泡兩端電壓分別為2.0V、3.0V時，小燈泡的電功率.仿照上述實驗報告，寫出主要測量步驟，實驗數(shù)據(jù)記錄表和測量結(jié)論.

3 特殊測量類作業(yè)的設(shè)計策略

特殊測量是指在缺乏必要測量工具或測量工具精度不夠的情況下，運用物理規(guī)律和科學(xué)方法，克服測量工具的局限，而進行巧妙測量.這類測量對于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新精神具有重要價值，教師可以按照表1中這類測量的作業(yè)目的設(shè)計相應(yīng)的作業(yè).

例如，在學(xué)生學(xué)完用刻度尺測量長度后，教師可設(shè)計如下作業(yè)：

你的刻度尺的最小刻度值是多少？請用刻度尺測量你的物理課本中一頁紙的厚度，寫出你的測量方法和測量結(jié)果，跟其他同學(xué)交流一下，看看測量的結(jié)果是否一致，想一想為什么？

再如，學(xué)完用托盤天平測量物體的質(zhì)量后，可設(shè)計如下作業(yè)：

小明想知道一粒大米的質(zhì)量是多少，他家里的廚房秤的最小測量值是0.5克，請你想一想怎樣才能測出一粒大米的質(zhì)量？寫出你的測量方法.如果你家里也有廚房秤，用你設(shè)計的方法測量一下一粒大米的質(zhì)量.

又如，學(xué)完密度后，可設(shè)計如下作業(yè)：

實驗室內(nèi)有一捆質(zhì)量待測的鐵絲，實驗室只有托盤天平和刻度尺，天平的稱量范圍遠(yuǎn)小于這捆鐵絲的質(zhì)量，請你設(shè)計一個測量方案，寫出測量的依據(jù)和主要測量步驟.

根據(jù)教學(xué)需要還可以設(shè)計很多類似的作業(yè)，如用兩塊電壓表測量電阻，用彈簧測力計、燒杯、水、細(xì)線測量小石塊的密度等.

本文簡要論述測量類作業(yè)的設(shè)計思路和策略，還有很多現(xiàn)實問題需要各位同仁在教學(xué)實踐中繼續(xù)探索.

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（收稿日期：2021-04-05）