學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)視域下的高中物理單元作業(yè)設(shè)計策略

摘 要：文章以單元整體規(guī)劃為準(zhǔn)，圍繞主題和內(nèi)容，系統(tǒng)設(shè)計情境命題、拓展命題、分層命題、小組作業(yè)，可以提高作業(yè)的價值，有效培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng).

關(guān)鍵詞：學(xué)科核心素養(yǎng)；高中；物理；單元作業(yè)

中圖分類號：G632

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1008-0333（2024）33-0083-03

收稿日期：2024-08-25

作者簡介：李福陽（1975.12—），男，福建省詔安縣人，本科，中學(xué)一級教師，從事高中物理教學(xué)研究.

基金項目：福建省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2023年度課題“基于學(xué)科核心素養(yǎng)下的高中物理單元作業(yè)設(shè)計實踐研究”（立項批準(zhǔn)號：FJJKZX23-508）.

高中物理單元作業(yè)是在高中物理單元教學(xué)的基礎(chǔ)上設(shè)計形成的，具有整體性、全面性等鮮明特點，能夠有效發(fā)揮作業(yè)的作用，更好地反映學(xué)生的整體情況.在學(xué)科核心素養(yǎng)的導(dǎo)向下，探索高中物理單元作業(yè)設(shè)計策略，對提升高中物理教學(xué)質(zhì)量、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展具有重要意義.

1 高中物理單元作業(yè)設(shè)計原則

1.1 目標(biāo)性原則

單元作業(yè)設(shè)計需嚴(yán)格遵循目標(biāo)性原則，確保每一項作業(yè)都緊密圍繞單元教學(xué)目標(biāo)展開.在設(shè)計單元作業(yè)時，教師需基于各課時內(nèi)容的具體安排，精心策劃單元作業(yè)目標(biāo)，確保其既與單元教學(xué)目標(biāo)相契合，又緊密貼合教學(xué)內(nèi)容與作業(yè)內(nèi)容；在學(xué)生做作業(yè)的過程中，教師需明確作業(yè)要求，如強(qiáng)調(diào)保留做題痕跡、鼓勵定時定量獨立完成等；作業(yè)完成后，教師還要緊密結(jié)合作業(yè)目標(biāo)與單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計講評目標(biāo)，既要注重學(xué)生的素養(yǎng)發(fā)展，也要揭示并解決學(xué)生在作業(yè)中出現(xiàn)的疑問與困惑.

1.2 主體性原則

主體性原則的核心在于尊重并凸顯學(xué)生的主體地位，確保單元作業(yè)的設(shè)計與實施能夠順應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律與心理發(fā)展特征.在單元作業(yè)題量方面，教師應(yīng)充分考量學(xué)生的日?；顒影才排c休息時間，確保作業(yè)量適中，既不會成為學(xué)生過重的負(fù)擔(dān)，又能有效促進(jìn)其綜合素質(zhì)的發(fā)展；在作業(yè)難度方面，教師應(yīng)精準(zhǔn)把握學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，既具挑戰(zhàn)性，又具可行性；既能激發(fā)學(xué)生探索未知的熱情，又能避免因難度過高而挫傷其自信心^[1].此外，教師需分析學(xué)生的發(fā)展規(guī)律與心理特征，將這一分析結(jié)果貫穿于作業(yè)設(shè)計、布置、批改、評價、講評及訂正的全過程，最終達(dá)到培養(yǎng)高素質(zhì)人才的教育目標(biāo).

1.3 多樣性原則

部分教師所設(shè)計的單元作業(yè)形式單一、內(nèi)容應(yīng)試化，導(dǎo)致學(xué)生的作業(yè)質(zhì)量不高，更難以激發(fā)自主學(xué)習(xí)意識，因此，應(yīng)保證單元作業(yè)的多樣性.教師可廣泛搜集教材、期刊、學(xué)科網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)平臺上的豐富素材并改編，確保作業(yè)的新穎性；作業(yè)的形式可以由書面作業(yè)轉(zhuǎn)換為敘述性作業(yè)，以更好地滿足不同學(xué)生的習(xí)慣；在保持應(yīng)試需求的基礎(chǔ)上，教師應(yīng)積極融入社會熱點話題、科學(xué)技術(shù)問題及物理學(xué)史等情境化元素，增強(qiáng)作業(yè)真實感的同時，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會動態(tài).

1.4 層次性原則

鑒于不同學(xué)生、不同年級、不同班級在認(rèn)知水平、思維能力及實踐活動能力等方面的顯著差異，教師應(yīng)注重單元作業(yè)的層次性，同時滿足不同層次學(xué)生的需求.教師需設(shè)計聚焦于基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)題，幫助學(xué)生打牢學(xué)習(xí)根基；設(shè)計提高題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考物理概念和規(guī)律之間的聯(lián)系與區(qū)別，培養(yǎng)其靈活運(yùn)用知識的能力；設(shè)計實踐探究題，鼓勵學(xué)生從實際現(xiàn)象出發(fā)，提出問題、設(shè)計實驗、分析結(jié)果，培養(yǎng)科學(xué)探究精神；設(shè)計拓展延伸題，給予部分學(xué)生更大的選擇空間^[2].2 高中物理單元作業(yè)設(shè)計策略

2.1 拓展命題，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維

基礎(chǔ)命題注重考查學(xué)生的基礎(chǔ)知識和能力，而拓展作業(yè)注重考查學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)模型和方法的能力，以及采用恰當(dāng)?shù)姆椒ń忉屢话闶挛锏哪芰?因此，教師在設(shè)計拓展命題時，可驅(qū)動學(xué)生利用既有模型解決更復(fù)雜或新穎的同類問題，可通過互換題目的已知與未知條件鍛煉學(xué)生的逆向思維，可改變命題的設(shè)問方式促使學(xué)生從多角度思考，可調(diào)整關(guān)鍵的物理條件打破學(xué)生的思維定式，最終提升學(xué)生的科學(xué)思維^[2].以魯科版高中物理必修第一冊第四章《力與平衡》為例，教師可設(shè)計以下兩個例題.

例1 一質(zhì)量為m₁=2 kg的均勻木板靜止在水平地面上，木板與地面間的動摩擦因數(shù)為μ=0.3.在木板左端放置一質(zhì)量為m₂=1 kg的小物塊（可視為質(zhì)點），小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)也為μ.現(xiàn)用一水平向右的拉力F作用在木板上，使木板和小物塊一起向右做勻速直線運(yùn)動.已知木板長度為L=1 m，重力加速度為g=10 m/s².（1）求拉力F的大??；（2）若將拉力F的方向改為斜向上，與水平方向夾角為37°，且大小保持不變，求此時木板對小物塊的支持力大小，以及連接小物塊與木板間的細(xì)繩（假設(shè)存在，用于分析，實際中無此細(xì)繩）與水平方向的夾角的正切值（忽略細(xì)繩質(zhì)量及形變）.

本題第（1）問考查的是整體法和隔離法在靜態(tài)平衡問題中的應(yīng)用，通過整體法求出拉力F，再通過隔離法分析小物塊受力情況.第（2）問則引入了拉力方向的變化，增加了問題的復(fù)雜性，需要重新分析受力情況，并考慮支持力和摩擦力的變化.

例2 一輕質(zhì)細(xì)桿的一端固定于豎直墻壁上的O點，另一端懸掛一質(zhì)量為M的小球.小球靜止時，細(xì)桿與豎直方向的夾角為α.先給小球施加一水平向右的力F，使小球緩慢向右移動，直至細(xì)桿與豎直方向夾角變?yōu)棣拢é耮t;α），且小球始終保持靜止?fàn)顟B(tài).（1）分析并說明在移動過程中，細(xì)桿對小球的作用力大小如何變化；（2）若已知α=30°，β=60°，且小球質(zhì)量為M=1 kg，求水平力F的大小變化范圍.

本題考查的是動態(tài)平衡問題中的三力平衡.由于小球始終保持靜止，因此其受到的三個力（重力、細(xì)桿的作用力、水平力F）的合力始終為零.可通過作圖法或解析法分析細(xì)桿作用力的變化，以及水平力F的大小變化范圍.此題能夠有效鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維.

2.2 情境命題，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

隨著新課程改革的深入推進(jìn)，情境化教學(xué)已成為教學(xué)實踐的重要組成部分.教師在設(shè)計單元作業(yè)時，自然也要利用情境，將知識融入豐富多樣的情境中，讓學(xué)生在解決實際問題的過程中深化理解，激發(fā)興趣.如此一來，學(xué)生便會意識到生活中的物理無處不在，從而在潛移默化中逐漸形成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任.教師作為情境命題的設(shè)計者，需精心挑選或創(chuàng)設(shè)貼近學(xué)生生活、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的情境，如自然現(xiàn)象、科學(xué)報道、日常情境、生活事件、傳統(tǒng)文化、物理學(xué)史等.鑒于情境選擇的多樣性，教師可以在同一情境下設(shè)置多個不同且又緊密相關(guān)的問題，幫助學(xué)生建立單元知識間的聯(lián)系^[3].以魯科版高中物理選擇性必修第一冊第四章《光的折射和全反射》為例，教師可以巧妙設(shè)計如下情境命題，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任.

情境設(shè)定：想象你正漫步在黃昏時分的公園湖畔，夕陽的余暉灑在平靜的湖面上，波光粼粼，美不勝收.此時，你注意到湖底似乎“躺著”一塊色彩斑斕的“寶石”，吸引著你想要一探究竟.然而，當(dāng)你滿懷期待地伸手去撈時，卻發(fā)現(xiàn)那不過是一塊普通的石頭，其色彩與位置與你在水面上所見大相徑庭.

問題設(shè)計：（1）你所見的“寶石”色彩為何與實物不符？這背后涉及了光的哪種物理現(xiàn)象？（2）當(dāng)你嘗試撈起“寶石”時，為何總是無法準(zhǔn)確判斷其位置？（3）假設(shè)你是一名攝影師，想要拍攝一張湖底景物的清晰照片，你會如何調(diào)整拍攝角度，以確保照片中的景物位置與真實情況盡可能一致？

2.3 分層命題，培養(yǎng)學(xué)生物理觀念

物理觀念作為高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分，涵蓋了學(xué)生對物理概念、規(guī)律、原理的深刻理解，以及運(yùn)用這些知識解釋自然現(xiàn)象、解決實際問題的能力.設(shè)計分層命題的單元作業(yè)，旨在針對不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和認(rèn)知水平，通過差異化的任務(wù)設(shè)置，促進(jìn)每位學(xué)生都能在原有基礎(chǔ)上得到提升，從而更加全面、深刻地構(gòu)建物理觀念^[4].設(shè)計分層命題的關(guān)鍵在于準(zhǔn)確把握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，將單元知識框架內(nèi)的內(nèi)容細(xì)化為不同難度和深度的學(xué)習(xí)任務(wù).以魯科版高中物理必修第一冊第三章《相互作用》為例，教師可以設(shè)計以下單元作業(yè)，以分層命題的方式培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念.

2.3.1 基礎(chǔ)層作業(yè)

概念梳理：要求學(xué)生整理本章涉及的力（重力、彈力、摩擦力等）的基本概念、定義、單位及符號，并嘗試用簡圖表示這些力的產(chǎn)生條件和方向.

例題解析：提供一系列基于胡克定律、摩擦力公式的計算題，要求學(xué)生獨立完成，加深對力學(xué)基本規(guī)律的理解和應(yīng)用.

2.3.2 進(jìn)階層作業(yè)

案例分析：選取生活中涉及相互作用的實例（如汽車剎車時的摩擦力分析、橋梁設(shè)計中的重力與支撐力平衡等），要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行分析，闡述物理原理在其中的應(yīng)用.

2.3.3 拓展層作業(yè)

鼓勵學(xué)生結(jié)合生物學(xué)、工程學(xué)等其他學(xué)科知識，探討相互作用在自然界和人類社會中的廣泛應(yīng)用，如航天器發(fā)射與回收中的力學(xué)分析等.

2.4 小組作業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究

科學(xué)探究指的是學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法，通過提出問題、作出假設(shè)、設(shè)計實驗、收集數(shù)據(jù)、分析論證、得出結(jié)論以及交流評估等步驟，主動探索未知世界、尋求科學(xué)真理的過程.教師以合作探究為基礎(chǔ)設(shè)計小組作業(yè)，能夠使學(xué)生在有效交流協(xié)作中提升科學(xué)探究素養(yǎng).在設(shè)計高中物理單元作業(yè)時，教師應(yīng)在全面覆蓋單元知識的基礎(chǔ)上，精心設(shè)計實驗探究作業(yè)，使學(xué)生經(jīng)歷完整的科學(xué)探究過程，包括自主選題、設(shè)計實驗、分析數(shù)據(jù)，小組內(nèi)部分享、問題討論、方案修正.以魯科版高中物理必修第二冊第二章《拋體運(yùn)動》為例，教師可以選擇一個與拋體運(yùn)動相關(guān)的研究課題，如“不同角度拋射物體的運(yùn)動軌跡研究”“空氣阻力對拋體運(yùn)動的影響”等.首先，組內(nèi)成員基于平拋運(yùn)動、斜拋運(yùn)動，以及運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)等知識，科學(xué)合理地規(guī)劃實驗方案，包括實驗?zāi)康?、原理、所需材料、實驗步驟、數(shù)據(jù)記錄方式；然后，組內(nèi)成員選擇合適的材料和工具，動手制作相關(guān)模型或裝置，并進(jìn)行實際測量以驗證設(shè)計方案的可行性；接著，學(xué)生整理實驗數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)論，并撰寫研究報告或制作匯報交流展示時所用的PPT、展板等；最后，各小組以PPT、展板等形式展示其設(shè)計作業(yè)，并接受現(xiàn)場互動提問，與其他小組分享成果、交流經(jīng)驗、探討問題.

3 結(jié)束語

綜上所述，高中物理單元作業(yè)設(shè)計在學(xué)科物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)中至關(guān)重要.通過實施目標(biāo)性、主體性、多樣性和層次性相統(tǒng)一的單元作業(yè)設(shè)計原則，并結(jié)合情境命題、拓展命題、分層命題及小組作業(yè)等策略，不僅能夠有效提升學(xué)生對物理知識的理解和應(yīng)用能力，更能在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任、科學(xué)思維、物理觀念及科學(xué)探究能力，為學(xué)生的全面發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ).

參考文獻(xiàn)：

[1] 顏文彬.物理學(xué)科核心素養(yǎng)視角下的高中物理單元教學(xué)設(shè)計研究[J].安徽教育科研，2023（18）：62-64.

[2] 陳希.基于高中物理核心素養(yǎng)的單元作業(yè)設(shè)計初探[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2022，51（09）：18-20.

[3] 周云.核心素養(yǎng)視域下高中物理單元的教學(xué)設(shè)計：以第三單元牛頓運(yùn)動定律為例[J].天津教育，2022（01）：87-89.

[4] 袁曉芬.指向核心素養(yǎng)培育的高中物理學(xué)科單元活動類作業(yè)設(shè)計[J].上海課程教學(xué)研究，2021（Z1）：65-69.

[責(zé)任編輯：李 璟]