为中小学生减负增效是国家和社会的要求，也是落实核心素养培养的必由之路。重中之重需要解决作业负担过重的问题，尤其要克服纸笔作业的弊端。如何利用信息技术手段改进作业教学，值得广大教师深入探究。
“双减”背景下物理学科数字化作业探索
文｜王国军 汤金波 王俪运
一
纸笔作业过多影响学生发展
2021年7月24日，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》，要求纠正现行义务教育阶段，学生作业负担较重，作业管理不够完善等问题，促进学生全面发展和健康成长。初中和高中阶段的学生的精神生活存在一大缺陷，就是他们被剥夺了一项巨大财富——自由支配的时间，而自由支配的时间对于全面发展和形成他们的智力的、审美的兴趣和需要又是必不可少的······学生获得的知识越来越多，但他们的学习却并非越来越轻松······为何“不是越来越轻松”？最大的问题是他们的时间被用来应对大量的纸笔作业，同时还呈现如下趋势，即作业的总量庞大化，层次混乱化，时间争夺化，质量低效化，方式单一化，内容模式化。纸笔作业是最常见、使用最普遍的一种传统化作业，但它有4个缺点：其一，易受空间和时间限制，比如学生作业完成以后，得把书面材料交给教师，接受评价，再返还；其二，比较耗费时间；其三，师生一直面对的是不会说话的文字和图形，比较单一和枯燥；其四，大量的纸笔化作业可能引发学生生理上的不良病变。教师需要积极探寻利用信息技术减负增效的路径。
二
数字化作业减负增效路径
学校是学生学习的主阵地，作业是学校教育教学管理工作的重要环节，是教师教学活动的必要补充，是检验学生课堂学习效果的工具，是学生巩固课堂所学知识的手段。
在布置作业之前，教师对作业目标要有一个清晰的设定：在内容上到底是基于大单元目标还是小单元目标，是基于大概念性的目标还是基于小概念性的目标；在性质上是以巩固“双基”为核心还是以思维能力发展为核心，还是两者兼而有之；在工具使用上是纸笔作业还是亲身实践作业；在评价维度上是实施终结性评价还是表现性评价；在题目的数量和答题的时间上要有所控制（预估）；对学生的当时学情有全面的掌握，基于学情以及内容、目标、性质、形式、工具等设计合适的作业。
在布置作业时教师应根据当时的实际情形，选择作业发布工具。学生接到作业任务，根据作业要求及自身情况，选择完成作业的方式并提交作品。教师对学生作业进行评价后，及时反馈，对学生进行全面的评估，为设定下一次的作业提供作业策略、方式、内容等参考，实现减负增效。
如图1是笔者对作业流程（从布置到评价）做的一般性总结。表1是笔者对作业的形式和答题工具及评价工具的方式进行的归纳。
图 1 作业流程
表 1 作业要素分析
诚然，作业不限于纸笔作业，而应多样化。智能时代，数字化作业为作业多样化提供了可能，为作业的实践化与优质化、数字化与高效化、自主化与创新化、评价的形成化与多元化带来新机遇。下面结合物理学科的特点并借助数字化手段，探索新型作业途径，抛砖引玉。
数字化作业是借助数字化工具、网络工具实施的一种新的作业形态。与传统的作业相比，数字化作业有明显优势，例如基本上不受时间和空间限制，提交作业和评价作业非常便捷，作业管理较为方便，有利于提升学生利用新技术和新工具进行学习的能力，开阔学生的视野。
笔者结合物理学科的学科特点，在教学过程中，按照数字化作业的理念进行作业设计、作业管理、作业评价，使作业更加优质、高效。
三
物理学科数字化作业案例
（一）作业实践化与优质化
作业是课堂内容学习的衍生，是检验学习效果的工具之一，但作业量不是越大越好。只有对作业量进行“瘦身”减负，提高作业质量，才能最大限度发挥作业的检验功能，起到巩固效果。如何解决作业质量问题，笔者认为就是要让学生自主深度学习，以发展学生的思维能力为目标导向。作业真实化与体验化，突出学科特点，才能实现通过作业有效检验学习效果的目标。
《中国学生发展核心素养》提出科学精神的基本要点，强调的第一个素养就是理性思维，重点是崇尚真知，能理解和掌握基本的科学原理和方法；尊重事实和证据，有实证意识和严谨的求知态度；逻辑清晰，能运用科学的思维方式认识事物、解决问题、指导行为等。
作业片段1：请自选器材，估算自己从一楼走到二楼的功率。（以下评注内容根据部分学生在家通过QQ平台、微信平台的交流对话整理）
评注：这是学生在学习了机械功率之后的一道作业题，阅读量不大，作业已经微型化。此作业的创新之处在于真实体验性很强：一是学生需要粗测时间，在没有较为准确的计时器情况下，学生需摸着自己的脉搏估算从一楼到二楼的时间；二是学生需设法测量自身质量m，测量质量的工具并非只有物理实验室的托盘天平，何况用这个工具来测量人体的质量没有可操作性，需要用到体育课或在街道上经常听到的量身高量体重的数字化工具——电子秤，用杆秤或用排水法计算人体质量也未尝不可；三是学生对于做功问题需要全面深入思考。到底是哪个力在做功，如何确定在力方向上移动的距离？对于距离的测量，到底是以人走的路程计算还是直接测量出人从一楼到二楼的竖直高度计算呢？测量距离时应该选用什么样的刻度尺？这些问题都需要学生自主探究或发挥学生集体智慧来解决，这对锻炼他们的发散思维能力，提升科学素养极为有利。虽然看上去很费劲，但是并不影响对学生学习效果的检验。这样的真实的情境化作业答案不唯一，有利于学生理解、利用物理学科的特点。只有学生深度理解机械功率并完成计算，才能具备应用的能力。学生需要建模、抽象，构建相关知识体系才能完成任务。从SOLO角度来看这道作业题，学生初看这样的作业显然与平时的模型化试题大为不同，没有了明显的已知量，学生要估算出未知量，可能束手无策，只会写出一堆公式，甚至所写公式都与作业无关，找不到证据来支撑，即基本上无法解决现实问题，可以断定其学习状态，极有可能处于浅层次的学习或更糟糕，属于前结构水平。有的学生也可能根据情境，首先根据G=mg计算自身体重，写出功的公式W=Fs，以为W=G就完全解决问题，这说明其学习还属于点单结构的状态。有的学生能表达出G、W，却因为感觉找不到理由支撑力F与G的关系，s的数据及时间数据，就此收手，此种就属于多点结构层次的状态学习。有的学生能将G、W以及时间t算出来，但表达不专业甚至不按专业的过程书写。这类学生已经处于关联结构状态，只要教师稍加点拨，他们就会取得不错的成绩。此类学生已经能够迁移知识，将多点知识进行关联，综合解决问题。
这样开展作业训练，不仅加强了对课堂学习效果的检验，而且提升了学生的实证意识、逻辑推理等素养及灵活运用身边的物品进行科学探索的能力，体现了物理源于生活的特色。
（二）作业数字化与高效化
作业数字化是利用网络平台或一些作业工具软件对作业以电子化方式进行拓展延伸，这是智能时代推进高效学习的大众化途径。
微课学习可以作为课堂学习的拓展和延伸及补充。微课的内容针对性强，主要用来解决一些学生难以理解的问题。线上学习不受时间限制，学生可重复学习，完成任务单答题并提交，接受教师的评价与反馈。例如，笔者就通过贵州省微课平台录制微课，以线上的方式进行作业任务的布置，实时掌握学生的学习进度及情况。
在微课活动平台上，教师首先利用各种电子工具录制微课，针对性设计导学任务单（前测），在学生观看视频过程中可以设置针对视频内容的作业（中测），然后发布学习任务。在学生学习视频内容后，教师可以设置与内容难度相当的作业（后测）。微课要“微”到好处，服务于学生对小的知识点的学习，时长一般在3~7分钟，有利于学生保持注意力。学生通过学生端，可以随时随地观看视频内容，进行答题，提交作业并进行提问，进行交互对话。
在学生学习声音的三要素时，课本介绍了响度还与物体传播距离的远近有关；从物体振动的情况来说，噪声无规律，而乐音有规律。这样的知识通过记忆就可以完成学习，为提高学生在智能时代利用数字化工具的素养，笔者用手机下载与声音有关的App尝试数字化作业，比如利用分贝仪（如图2）不仅可以粗略显示环境声音的大小，而且可以测量声源以等振幅振动，但手机在与声源不同距离时，显示接收到声音的强弱情况。再如，利用声音分析仪（如图3）也可以让学生体验到噪声声波与乐音声波，进行可视化学习。
图 2 应用分贝仪
图 3 应用声音分析仪
（三）作业自主化与创新化
物理最大的特点就是实验，所有的理论都必须经过实验的检验。学生自主创新实验不仅可以加强对知识的理解，而且在实验过程中有效提升物理学科核心素养。
作业片段2：自制一个实验器材，并解释说明物体的沉浮条件。提交作业方式：录制视频，必须一边演示一边解释。
在探究物体的沉浮条件之前，学生学习了浮力的产生原因、浮力的大小与哪些因素有关以及阿基米德原理，这是一节理论分析及其应用课。课堂上通常是通过建模，利用力的平衡原理进行理论分析从而得出了物体的沉浮条件，但是对于学生来说这同样缺乏真实体验，即使理解了理论知识，也仅是知识层级的理解，从物理学科的学科维度来看，似乎是没有说服力的。学生自制实验器材并解释说明物体的沉浮条件，不仅可以让他们对知识的认知更深，而且能培养其科学素养。
以下是学生与笔者通过及时通信工具QQ平台的对话片段。
学生：这是我的实验视频，请接收。
教师：动手自制浮沉子，是不是非常有成就感，对物体的沉浮条件理解更深刻了？
学生：是的。从网络上查阅资料了解到，浮沉子实际上是科学家笛卡儿创造的实验。其实在这次实验之前，并没有上网寻找实验方法，导致开始做的时候，失败了。玻璃瓶进入矿泉水中时，直接沉入底部，浮不上来，此时重力肯定大于浮力。在短视频网站上搜了两个实验视频进行学习，视频中也没具体说玻璃瓶中要装多少水，自己突发奇想装了一半的水，最后才成功。如果想把该实验做得更好一些，应该用弹簧测力计测出数据，这样更具有说服力，而做这个实验时事先已经知道了物体浮沉的条件，一直根据这个条件直接实验，并没有从实验中去探寻条件，这是不足之处。
评注：自主准备实验器材，完成整个实验的演示和解释任务，就是学生进行深度思维的学习过程，也是自主建构知识体系的过程。教师在与学生的交流过程中，可以实时对学生显化了的思维进行评价，不再是一般意义上作业的评价（画钩或叉），而是通过语言直接评价，这样的评价更加凸显评价的过程性（形成性），而纸笔方式的作业只注重评价的结果性（终极性）。
（四）评价形成化与多元化
评价是为了促进学生全面发展，教师要充分发挥评价的诊断、激励和发展功能，在评价中不仅要关注“双基”的掌握，而且要关注学生的终身发展需要的探究、沟通与合作、批判性思维和问题的提出及问题解决等能力，帮助他们认识自己，建立自信，激发内驱力，激活潜能。
以往直至现今，评价普遍较为单一，多为终极性评价（比如直接评分，给出个第等，画个钩或叉），往往忽视形成性评价。
笔者在暑假期间，尝试采用学生自主实验的作业。需要注意的是，实验视频要通过数字化手段处理，利用网络扭转传统作业的弊端，同时教师评阅视频中实验作业，要针对其中的不足和优点进行线上的点评沟通。笔者就是通过QQ平台对学生自主（创新）实验过程中的问题进行交流。
评注：教师应注重形成性评价，多做教师评价和学生互评，这种评价远比给出一个分数更加具有指导性。分数看上去是定量化了，而形成性评价是定性的评价，包含并体现了诊断、激励、发展和全面育人的思想。
在“双减”大背景下全面落实育人要求，通过数字化方式进行作业的设计、管理、评价为作业改革提供了一种新的途径，为学科作业减负增效提供了可能。
需要注意的是，一种新的作业可以作为检验学生学习情况的工具，但不能成为另一种新的学习负累。教师要发挥智慧和能动性，不忘教育的初心和使命，深入研究作业，让学生进行深度学习，这样才能培养具有未来视野的建设者和接班人。
END
文章来源 | 《中小学数字化教学》2021年第12期
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