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

關鍵詞：初中物理;測量類作業(yè);設計策略

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

基金項目：北京市教育科學“十三五”規(guī)劃課題“基于核心素養(yǎng)的科學教學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，中學正高級教師，北京市特級教師，研究方向：中學物理教育教學、科學探究、教學評價.

測量指將被測量與具有計量單位的標準量在數值上進行比較，從而確定二者比值的實驗認識過程.測量是科學探究收集證據的主要手段，是認識過程和實踐過程的統(tǒng)一，是人類認識世界和改造世界的智慧結晶.如何在提高學生測量技能的同時幫助學生吸取測量中科學思想方法的營養(yǎng)，就需要教師針對初中物理教學中測量的特點設計測量類作業(yè).本文將探討設計測量類作業(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)的目的及設計原則

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

為了實現測量類作業(yè)的目的，根據測量的特點，教師在設計測量類作業(yè)時應遵循下列原則.

首先要對初中物理教學中的所有測量實驗進行分類整理、系統(tǒng)規(guī)劃，根據不同類型的測量的特點、教學和學生發(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，讀者可以根據教學條件及學生實際情況進行調整.

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

學習將現有測量工具無法直接測量的待測量轉化為能夠直接測量的物理量的思路和方法，體會科學規(guī)律和方法在測量中的應用其次根據測量所需要的測量工具，見表2，以及學校實驗室和家庭、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在校內完成，可以在課后服務時間，讓學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).對于認識生活生產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量等，教師可以根據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)設計策略及案例

2.1 直接測量類作業(yè)的設計策略

初中物理教學中的七個直接測量實驗是后續(xù)間接測量、科學探究的基礎，是課程標準要求的必做學生實驗.但學生學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.為此，教師可以根據表1中直接測量類作業(yè)的目的設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，會記錄實驗數據.教師在圍繞“五會”設計作業(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”設計紙筆類作業(yè)，重點練習會看量程和最小分度值、會讀示數、會記錄數據.例如，學生在學完溫度計后，教師可以設計練習溫度計讀數和記錄的紙筆類作業(yè)：如圖1所示的溫度計的示數為.學生在學完電壓表后，教師可以設計練習看量程和分度值、電壓表讀數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，示數為.

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

例如，學完質量的測量后，可以設計練習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量，將測量數據記錄在表3中.

學完溫度的測量后，可以設計練習體溫計的實操作業(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確測量一個物體的溫度？

2.1.2 挖掘測量中的科學方法，以提高思維能力為目的，設計測量類的作業(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思想方法，教師可以設計適當的制作類和閱讀類作業(yè)，引導學生經歷關鍵的思考過程，體會其中的科學思想方法.例如，在學生學完溫度的測量后，教師可以設計一個制作溫度的作業(yè).

意大利科學家伽利略設計的一種溫度計，如圖3所示，堪稱是溫度計 “鼻祖”.請你仿照圖3的結構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）測量結果主要受什么因素影響？

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

2.2 間接測量類作業(yè)的設計策略

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

2.2.1 以展現測量中的轉化方法為目的，設計測量類的作業(yè)

密度、速度、電阻等九個間接測量量需要轉化為相應的直接測量量，然后再根據物理規(guī)律求出間接測量量.轉化過程中的推理及依據對發(fā)展學生科學思維和實驗能力具有重要價值，教師需要設計相應的作業(yè)，引導學生強化練習.教師設計這類作業(yè)的關鍵是將轉化的過程展開，引導學生經歷其中的科學思維過程.初期，可以畫出轉化過程的思維導圖，留出幾個關鍵的空，讓學生填寫，起到示范作用.例如，在學生學完密度的測量后，教師可以設計如下作業(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，教師還可以設計一些針對性思考題，讓學生寫出推理過程.例如，在學生學完重力后，教師可以設計如下作業(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，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，學完滑輪組的機械效率后，可以設計如下作業(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，小華同學則認為這種方法跟前面學過的做功的兩個必要條件不一致，應該采用新的方法.你認為小明采用的測量方法的依據是什么？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、操作程序都比較復雜，也難以簡練準確表達出來.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，設計相應的作業(yè)，引導學生有目的地練習間接測量的方法，練習將測量過程和結果準確表達出來的方法.日常教學中，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，學完電功率的測量后，可設計如下作業(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：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P=UI計算出小燈泡的額定功率P.

實驗器材：學生電源（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）、單刀開關各一個、導線若干.

測量步驟：

（1）=1＼*GB3斷開開關，將電壓表、電流表調零，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，調節(jié)滑動變阻器滑片使燈泡兩端電壓表的示數U=，讀出此時電流表的示數I=，并將這兩個數據記錄在表4中.

（3）=3＼*GB3用計算出小燈泡的額定功率，并記錄到表4中.

測量數據記錄表：

測量結論：

小燈泡的額定功率為.

在此基礎上，可以再設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，實驗數據記錄表和測量結論.

3 特殊測量類作業(yè)的設計策略

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)學生的科學思維和創(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)目的設計相應的作業(yè).

例如，在學生學完用刻度尺測量長度后，教師可設計如下作業(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果，跟其他同學交流一下，看看測量的結果是否一致，想一想為什么？

再如，學完用托盤天平測量物體的質量后，可設計如下作業(yè)：

小明想知道一粒大米的質量是多少，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量？寫出你的測量方法.如果你家里也有廚房秤，用你設計的方法測量一下一粒大米的質量.

又如，學完密度后，可設計如下作業(yè)：

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

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

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

參考文獻：

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（收稿日期：2021-04-05）