摘 要：測(cè)量指將被測(cè)量與具有計(jì)量單位的標(biāo)準(zhǔn)量在數(shù)值上進(jìn)行比較，從而確定二者比值的實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)過(guò)程.如何在提高學(xué)生測(cè)量技能的同時(shí)幫助學(xué)生吸取測(cè)量中科學(xué)思想方法的營(yíng)養(yǎng)，就需要教師針對(duì)初中物理教學(xué)中測(cè)量的特點(diǎn)設(shè)計(jì)測(cè)量類作業(yè).本文主要探討初中物理測(cè)量類作業(yè)的目的、設(shè)計(jì)原則，結(jié)合具體的作業(yè)案例，提出測(cè)量類作業(yè)的設(shè)計(jì)策略.

關(guān)鍵詞：初中物理;測(cè)量類作業(yè);設(shè)計(jì)策略

中圖分類號(hào)：G633.7???? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B???? 文章編號(hào)：1008-4134（2021）14-0013-04

基金項(xiàng)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(wèn)題梳理與解決方案研究”（項(xiàng)目編號(hào)：CDDB18158）.

作者簡(jiǎn)介：秦曉文（1968-），男，山東人，碩士，中學(xué)正高級(jí)教師，北京市特級(jí)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(píng)價(jià).

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

1 測(cè)量類作業(yè)的目的及設(shè)計(jì)原則

測(cè)量類作業(yè)就是針對(duì)物理教學(xué)中的測(cè)量實(shí)驗(yàn)、根據(jù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的一種作業(yè)類型，其主要目的是：鍛煉并提高基本的測(cè)量技能;學(xué)習(xí)測(cè)量所蘊(yùn)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(shí)驗(yàn)報(bào)告表達(dá)格式，提高科學(xué)表達(dá)能力.

為了實(shí)現(xiàn)測(cè)量類作業(yè)的目的，根據(jù)測(cè)量的特點(diǎn)，教師在設(shè)計(jì)測(cè)量類作業(yè)時(shí)應(yīng)遵循下列原則.

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

初中物理教學(xué)中共有七個(gè)直接測(cè)量、八個(gè)間接測(cè)量、四個(gè)特殊方法測(cè)量，針對(duì)這三類測(cè)量的特點(diǎn)，確定各類作業(yè)的目的見(jiàn)表1，讀者可以根據(jù)教學(xué)條件及學(xué)生實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整.

根據(jù)測(cè)量的類型和特點(diǎn)，教師既要設(shè)計(jì)紙筆類作業(yè)，也要設(shè)計(jì)實(shí)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(jī)統(tǒng)一起來(lái).教師可以采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)、問(wèn)題導(dǎo)向的方式，指導(dǎo)學(xué)生完成測(cè)量類作業(yè)，在豐富學(xué)生實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)引發(fā)學(xué)生思考.

學(xué)習(xí)將現(xiàn)有測(cè)量工具無(wú)法直接測(cè)量的待測(cè)量轉(zhuǎn)化為能夠直接測(cè)量的物理量的思路和方法，體會(huì)科學(xué)規(guī)律和方法在測(cè)量中的應(yīng)用其次根據(jù)測(cè)量所需要的測(cè)量工具，見(jiàn)表2，以及學(xué)校實(shí)驗(yàn)室和家庭、社區(qū)等校外條件，確定實(shí)踐類作業(yè)的活動(dòng)場(chǎng)所.一般而言，用實(shí)驗(yàn)室常用工具完成的測(cè)量實(shí)驗(yàn)一般應(yīng)在校內(nèi)完成，可以在課后服務(wù)時(shí)間，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室完成基本測(cè)量的作業(yè)，家中有測(cè)量工具的，也可以回家完成作業(yè).對(duì)于認(rèn)識(shí)生活生產(chǎn)中常用測(cè)量工具的作業(yè)，如用密度計(jì)測(cè)量密度、用紅外測(cè)溫儀測(cè)量體溫、用雷達(dá)測(cè)速儀測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)速度、用激光測(cè)距儀測(cè)量房間的長(zhǎng)度、用電子秤測(cè)量物體的質(zhì)量等，教師可以根據(jù)實(shí)際情況安排在家庭、市場(chǎng)、社區(qū)等校外活動(dòng)場(chǎng)所進(jìn)行.

2 測(cè)量類作業(yè)設(shè)計(jì)策略及案例

2.1 直接測(cè)量類作業(yè)的設(shè)計(jì)策略

初中物理教學(xué)中的七個(gè)直接測(cè)量實(shí)驗(yàn)是后續(xù)間接測(cè)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(shí)驗(yàn).但學(xué)生學(xué)會(huì)這些基本的測(cè)量技能僅靠課堂上的聽(tīng)講和實(shí)驗(yàn)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(cè)量類作業(yè)的目的設(shè)計(jì)如下兩種類型的作業(yè).

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

所謂“五會(huì)”是指規(guī)范使用測(cè)量工具的五個(gè)要點(diǎn)，包括會(huì)看測(cè)量工具的量程和最小分度值，會(huì)調(diào)節(jié)（或觀察）測(cè)量工具的零點(diǎn)（或平衡），會(huì)規(guī)范操作測(cè)量工具進(jìn)行測(cè)量，會(huì)讀測(cè)量工具的示數(shù)，會(huì)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).教師在圍繞“五會(huì)”設(shè)計(jì)作業(yè)時(shí)，要因地制宜，發(fā)揮紙筆類作業(yè)和實(shí)踐類作業(yè)的優(yōu)勢(shì).

圍繞“五會(huì)”設(shè)計(jì)紙筆類作業(yè)，重點(diǎn)練習(xí)會(huì)看量程和最小分度值、會(huì)讀示數(shù)、會(huì)記錄數(shù)據(jù).例如，學(xué)生在學(xué)完溫度計(jì)后，教師可以設(shè)計(jì)練習(xí)溫度計(jì)讀數(shù)和記錄的紙筆類作業(yè)：如圖1所示的溫度計(jì)的示數(shù)為.學(xué)生在學(xué)完電壓表后，教師可以設(shè)計(jì)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(jiǎn)單易行，可以多次練習(xí)，七個(gè)直接測(cè)量實(shí)驗(yàn)都可以設(shè)計(jì)這類作業(yè).但這類作業(yè)也有明顯的缺點(diǎn)，就是作業(yè)數(shù)量再多，也無(wú)法提高學(xué)生的實(shí)際操作技能.因此，教師還需要設(shè)計(jì)實(shí)踐類作業(yè)，重點(diǎn)是通過(guò)實(shí)操練習(xí)，學(xué)會(huì)規(guī)范操作測(cè)量工具進(jìn)行測(cè)量.

例如，學(xué)完質(zhì)量的測(cè)量后，可以設(shè)計(jì)練習(xí)托盤天平的實(shí)操作業(yè)：在實(shí)驗(yàn)室，用托盤天平測(cè)量半燒杯水的質(zhì)量，將測(cè)量數(shù)據(jù)記錄在表3中.

學(xué)完溫度的測(cè)量后，可以設(shè)計(jì)練習(xí)體溫計(jì)的實(shí)操作業(yè)：在家里，使用體溫計(jì)測(cè)量自己腋窩、手心、額頭的溫度并記錄下來(lái)，比較一下是否相同？請(qǐng)你思考一下如何才能準(zhǔn)確測(cè)量一個(gè)物體的溫度？

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

在測(cè)量工具的發(fā)明過(guò)程和國(guó)際單位的確定過(guò)程中，都蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)思想方法，教師可以設(shè)計(jì)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(guò)程，體會(huì)其中的科學(xué)思想方法.例如，在學(xué)生學(xué)完溫度的測(cè)量后，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)制作溫度的作業(yè).

意大利科學(xué)家伽利略設(shè)計(jì)的一種溫度計(jì)，如圖3所示，堪稱是溫度計(jì) “鼻祖”.請(qǐng)你仿照?qǐng)D3的結(jié)構(gòu)用塑料瓶和吸管也來(lái)制作一支溫度計(jì).并用它判斷氣溫的變化.通過(guò)你的制作與使用思考下面兩個(gè)問(wèn)題：（1）這種溫度計(jì)的測(cè)溫原理是什么？（2）測(cè)量結(jié)果主要受什么因素影響？

又如，學(xué)完長(zhǎng)度、時(shí)間、溫度的測(cè)量后，可以設(shè)計(jì)一個(gè)閱讀作業(yè)，幫助學(xué)生了解國(guó)際單位制的產(chǎn)生及發(fā)展過(guò)程，體會(huì)其中的科學(xué)思想方法.

2.2 間接測(cè)量類作業(yè)的設(shè)計(jì)策略

初中物理教學(xué)中的九個(gè)間接測(cè)量實(shí)驗(yàn)是對(duì)七個(gè)直接測(cè)量的綜合運(yùn)用，可以根據(jù)表1中間接測(cè)量類作業(yè)的目的，可以設(shè)計(jì)如下兩種類型的作業(yè).

2.2.1 以展現(xiàn)測(cè)量中的轉(zhuǎn)化方法為目的，設(shè)計(jì)測(cè)量類的作業(yè)

密度、速度、電阻等九個(gè)間接測(cè)量量需要轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的直接測(cè)量量，然后再根據(jù)物理規(guī)律求出間接測(cè)量量.轉(zhuǎn)化過(guò)程中的推理及依據(jù)對(duì)發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰哂兄匾獌r(jià)值，教師需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生強(qiáng)化練習(xí).教師設(shè)計(jì)這類作業(yè)的關(guān)鍵是將轉(zhuǎn)化的過(guò)程展開(kāi)，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷其中的科學(xué)思維過(guò)程.初期，可以畫出轉(zhuǎn)化過(guò)程的思維導(dǎo)圖，留出幾個(gè)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(cè)量后，教師可以設(shè)計(jì)如下作業(yè)：請(qǐng)將圖4所示的測(cè)量物體的密度的分析思路補(bǔ)充完整.

此外，教師還可以設(shè)計(jì)一些針對(duì)性思考題，讓學(xué)生寫出推理過(guò)程.例如，在學(xué)生學(xué)完重力后，教師可以設(shè)計(jì)如下作業(yè)：測(cè)量物體所受重力時(shí)，物體所受重力的大小等于彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，請(qǐng)問(wèn)這是為什么？這樣測(cè)量的條件是什么？畫出受力分析圖，寫出推理過(guò)程.

又如，學(xué)完滑輪組的機(jī)械效率后，可以設(shè)計(jì)如下作業(yè)：測(cè)量滑輪組機(jī)械效率，需要分別測(cè)量有用功和總功，小明同學(xué)采用測(cè)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(jì)算出有用功，小華同學(xué)則認(rèn)為這種方法跟前面學(xué)過(guò)的做功的兩個(gè)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(cè)量方法的依據(jù)是什么？這樣測(cè)量的條件是什么？寫出你的推理過(guò)程.這樣的測(cè)量方法有什么缺點(diǎn)？你是否能想出小華所說(shuō)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(diǎn)？

2.2.2 以提高測(cè)量技能和表達(dá)技能為目的，設(shè)計(jì)測(cè)量類的作業(yè)

與直接測(cè)量相比，間接測(cè)量的思路、操作程序都比較復(fù)雜，也難以簡(jiǎn)練準(zhǔn)確表達(dá)出來(lái).為克服這些困難，教師就需要以提高測(cè)量技能和表達(dá)技能為目的，設(shè)計(jì)相應(yīng)的作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生有目的地練習(xí)間接測(cè)量的方法，練習(xí)將測(cè)量過(guò)程和結(jié)果準(zhǔn)確表達(dá)出來(lái)的方法.日常教學(xué)中，這幾個(gè)間接測(cè)量的作業(yè)幾乎都是紙筆作業(yè)，紙筆作業(yè)對(duì)于實(shí)現(xiàn)上述作業(yè)目的具有一定價(jià)值，但也存在明顯的不足，因此教師在設(shè)計(jì)這類作業(yè)時(shí)，要發(fā)揮紙筆類作業(yè)和實(shí)踐類作業(yè)的優(yōu)勢(shì)，將二者統(tǒng)一起來(lái).例如，學(xué)完電功率的測(cè)量后，可設(shè)計(jì)如下作業(yè)：請(qǐng)利用實(shí)驗(yàn)室提供的器材，測(cè)量小燈泡的額定功率，并將下面的實(shí)驗(yàn)報(bào)告補(bǔ)充完整.

“測(cè)量小燈泡的額定功率”實(shí)驗(yàn)報(bào)告

測(cè)量目的：用電壓表和電流表測(cè)量小燈泡的額定功率.

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

實(shí)驗(yàn)器材：學(xué)生電源（J1202型或J1202-1型）、電流表（2.5級(jí)0.6A， 3A）、電壓表（2.5級(jí)3V，15V）、滑動(dòng)變阻器（20Ω，2A或10Ω，2A）、小燈座（J2351型）、小燈泡（2.5V，0.3A）、單刀開(kāi)關(guān)各一個(gè)、導(dǎo)線若干.

測(cè)量步驟：

（1）=1＼*GB3斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，將電壓表、電流表調(diào)零，按照?qǐng)D5連接好電路，滑動(dòng)變阻器的滑片置于最大阻值處.試觸、檢查電路連接無(wú)誤.

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

（3）=3＼*GB3用計(jì)算出小燈泡的額定功率，并記錄到表4中.

測(cè)量數(shù)據(jù)記錄表：

測(cè)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(jì)更高一層次的作業(yè)如下：利用上述實(shí)驗(yàn)器材，測(cè)量小燈泡兩端電壓分別為2.0V、3.0V時(shí)，小燈泡的電功率.仿照上述實(shí)驗(yàn)報(bào)告，寫出主要測(cè)量步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表和測(cè)量結(jié)論.

3 特殊測(cè)量類作業(yè)的設(shè)計(jì)策略

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

例如，在學(xué)生學(xué)完用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度后，教師可設(shè)計(jì)如下作業(yè)：

你的刻度尺的最小刻度值是多少？請(qǐng)用刻度尺測(cè)量你的物理課本中一頁(yè)紙的厚度，寫出你的測(cè)量方法和測(cè)量結(jié)果，跟其他同學(xué)交流一下，看看測(cè)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(cè)量物體的質(zhì)量后，可設(shè)計(jì)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(cè)量值是0.5克，請(qǐng)你想一想怎樣才能測(cè)出一粒大米的質(zhì)量？寫出你的測(cè)量方法.如果你家里也有廚房秤，用你設(shè)計(jì)的方法測(cè)量一下一粒大米的質(zhì)量.

又如，學(xué)完密度后，可設(shè)計(jì)如下作業(yè)：

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有一捆質(zhì)量待測(cè)的鐵絲，實(shí)驗(yàn)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(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量方案，寫出測(cè)量的依據(jù)和主要測(cè)量步驟.

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

本文簡(jiǎn)要論述測(cè)量類作業(yè)的設(shè)計(jì)思路和策略，還有很多現(xiàn)實(shí)問(wèn)題需要各位同仁在教學(xué)實(shí)踐中繼續(xù)探索.

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（收稿日期：2021-04-05）