指向核心素養(yǎng)的初中物理單元作業(yè)設計

摘要：作業(yè)能檢驗學生對課程知識的理解和掌握程度，是促進學生知識遷移、能力發(fā)展和思維拓展的重要途徑，在培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)方面發(fā)揮著至關重要的作用。在初中物理教學中，教師應基于物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，從構建單元知識體系、設計真實情境作業(yè)、創(chuàng)設生活化實驗作業(yè)和作業(yè)融入社會科技發(fā)展元素等方面，探索核心素養(yǎng)導向下初中物理單元作業(yè)設計的策略。關鍵詞：初中物理；作業(yè)設計；單元作業(yè)；運動和力核心素養(yǎng)是指學生通過課程學習逐步形成的適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的正確價值觀、必備品格和關鍵能力。作業(yè)能檢驗學生對課程知識的理解和掌握程度，是促進學生知識遷移、能力發(fā)展和思維拓展的重要途徑，在培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)方面發(fā)揮著至關重要的作用。然而，傳統(tǒng)的初中物理作業(yè)設計往往存在形式單一、內容枯燥、缺乏層次性和差異性等問題，難以適應當前教育改革對學生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的要求。2021年4月，教育部辦公廳發(fā)布的《關于加強義務教育學校作業(yè)管理的通知》提出，教師要提高自主設計作業(yè)的能力，針對具體教情和學情合理設計作業(yè)，充分發(fā)揮作業(yè)的育人功能。如何設計科學、合理、有效的單元作業(yè)，促進學生深入理解物理知識、形成科學思維、提升探究能力以及樹立科學態(tài)度與責任意識，成為當前初中物理教學亟待解決的課題。筆者結合初中物理學科特點和學生認知發(fā)展規(guī)律，從構建單元知識體系、設計真實情境作業(yè)、創(chuàng)設生活化實驗作業(yè)和在作業(yè)中融入社會科技發(fā)展元素等方面，探索切實可行的單元作業(yè)設計策略，期望能夠提高/oKh+PymQ+DAR2HmT8zjFw==作業(yè)質量，促進學生物理核心素養(yǎng)的發(fā)展。一、構建單元知識體系，培養(yǎng)學生物理觀念物理觀念是從物理學的角度認識物質、運動和相互作用、能量等內容，是物理概念和規(guī)律等在人的思維中的提煉與升華，是從物理學層面解釋物理現象和解決實際問題的基礎［1］12-18。在初中物理單元作業(yè)設計中，教師應認識到知識不是碎片化的，需要在單元視角下進行作業(yè)設計，要關注單個課時的內容，還要統(tǒng)籌兼顧整個單元的內容，挖掘課時內容之間的聯系，將課時作業(yè)進行整合和優(yōu)化，形成完整的單元知識體系，促進學生對物理知識的理解和掌握。（一）設計單元作業(yè)目標單元作業(yè)的核心思想是系統(tǒng)思維?；趩卧淖鳂I(yè)設計要有目標導向，將整個單元作業(yè)目標的達成作為一個整體性的任務。單元作業(yè)目標的設計不僅反映了一門學科作業(yè)設計的育人理念，而且決定了整個單元作業(yè)的科學性、結構性、適切性，進而決定了整個單元作業(yè)設計的整體質量。高質量的單元作業(yè)目標應具有體現課程標準要求、考慮學生情況、目標維度全面、目標數量合適、內在邏輯關系合理等特征，能夠有效指導單元作業(yè)的設計與實施。以人教版物理八年級下冊第八章“運動和力”為例，教師研讀《義務教育物理課程標準（2022年版）》關于力學的學業(yè)內容要求和分析教材內容，確立本單元的知識結構為運動和力的關系，以物理學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求為指導，設計單元作業(yè)目標（如表1）。在“運動和力”單元作業(yè)目標中，教師基于物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任等核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，以運動和力的關系為主線，深度挖掘牛頓第一定律、慣性、二力平衡和摩擦力等核心概念和規(guī)律中所蘊含的育人價值，將應達成的育人目標整合到具體知識中，單元作業(yè)目標渾然一體且具體明確，能夠切實指導單元作業(yè)內容的設計。（二）制作單元知識思維導圖思維導圖是高效的思維工具，可以用來引導學生主動總結歸納知識，形成結構化、系統(tǒng)化的知識體系。建立物理觀念與掌握物理知識相輔相成，需要學生系統(tǒng)思考知識之間的關聯和邏輯結構。在初中物理單元作業(yè)設計中，教師可以設計整理某個單元每課時的知識結構圖，讓學生通過對關鍵知識點進行加工、整理，制作單元知識思維導圖，使學習內容符合自己的認知特點和認識規(guī)律，從而有助于學生構建單元知識體系。在“運動和力”單元的學習過程中，教師讓學生分別整理每課時的知識結構圖。例如，第一課時可以引導學生歸納物體在不受力時的運動狀態(tài)，認識物體的運動不需要力來維持，一切物體都有保持原來運動狀態(tài)不變的性質；第二課時讓學生分析物體受到平衡力時的運動狀態(tài)，深入認識第一課時中牛頓第一定律中不受力的兩層含義；第三課時讓學生小結物體在受到非平衡力時的運動狀態(tài)，認識力是改變物體運動狀態(tài)的原因，從而進一步理解物體的運動不需要力來維持。在完成“運動和力”單元教學后，教師讓學生制作整個單元知識的思維導圖，總結物體在不受力、受平衡力和受非平衡力時的運動狀態(tài)，以及它們之間的關聯，幫助學生深刻理解運動和力的關系。學生通過自己的總結，深刻感受到知識之間的內在聯系，最后師生共同總結，制作“運動和力”單元知識思維導圖（如圖1）。二、設置真實情境作業(yè)，培養(yǎng)學生科學思維科學思維是從物理學角度認識客觀事物的屬性和規(guī)律的方式，是學生學習和運用物理知識正確認識客觀世界的思維方法，主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創(chuàng)新四個層面［2］4-5。在初中物理單元作業(yè)設計中，教師需要研讀物理課標，收集生產、生活素材，依據單元作業(yè)目標，從真實情境出發(fā)設計單元作業(yè)。教師創(chuàng)設豐富多元的情境作業(yè)，以生活中的實際問題激活學生的科學思維，引導學生將物理知識與實踐中的具體問題相結合，幫助學生形成在真實情境中解決復雜問題的思維和能力。（一）創(chuàng)設主題情境，設計多角度多層次的子情境作業(yè)真實情境作業(yè)有利于學生運用所學的物理知識和方法，分析或解決生產、生活、科技等領域中的實際問題，發(fā)展科學思維。教師通過篩選、重組、優(yōu)化情境素材，創(chuàng)設一個與單元核心概念發(fā)展進階相吻合的主題情境，然后依據單元主干知識分解作業(yè)，將主題情境向多維度、多方向發(fā)展，把物理知識融入情境，進而設計出連續(xù)化的子情境作業(yè)。通過真實情境作業(yè)設置，學生可以在情境中思考物理問題，深刻理解物理知識。教師創(chuàng)設貼近學生生活的主題情境作業(yè)，能夠激發(fā)學生的學習興趣，使其自然融入學習狀態(tài)。例如，教師以“小華乘車經高速路返邕”的故事作為單元主題情境，并通過以下子情境將“運動和力”單元知識串聯起來?！扒榫?，為了保障車輛的安全行駛，采取了哪些保護或限制措施？”“情境2，車輛通過收費站時，電子屏上為什么能把車輛的質量顯示出來？”“情境3，汽車進入服務區(qū)休息時，如何使汽車減速？”教師采用可視性強且學生感興趣的動漫視頻方式呈現情境作業(yè)，讓學生邊觀看視頻邊思考問題，通過具體情境引導學生分析物理知識，梳理單元內容。（二）在子情境下設置進階式問題鏈，推進作業(yè)設計問題鏈驅動式作業(yè)可以引起學生質疑和認知沖突，激發(fā)學生的探索精神，有利于學生深度學習，學會分析和解決實際問題，進而培養(yǎng)學生開放、創(chuàng)新的科學思維。在初中物理單元作業(yè)設計中，教師根據核心概念理解發(fā)展的層級，確定單元核心概念的學習進階，在子情境中巧妙地設置層層遞進的問題鏈驅動作業(yè)設計，使學生在解決一系列子情境作業(yè)的過程中，內化物理知識，發(fā)展科學思維，形成關鍵能力。例如，教師將“小華乘車經高速路返邕”分解成三個子情境作業(yè)后，可以在每個子情境中設置進階式問題鏈（如表2），推進單元作業(yè)設計。教師充分利用子情境與進階式問題鏈，圍繞牛頓第一定律、慣性、二力平衡、摩擦力等單元核心概念，設計由易到難、層層遞進的問題鏈，能夠幫助學生逐步深化對運動和力的理解，還能引導學生主動探索、發(fā)現規(guī)律。問題鏈驅動式作業(yè)設計不僅注重知識的廣度與深度，而且強調思維的連貫性與邏輯性，有助于培養(yǎng)學生的問題解決能力和創(chuàng)新思維。三、創(chuàng)設生活化實驗作業(yè)，培養(yǎng)科學探究能力科學探究是探索和了解自然，獲得科學知識的主要方法。科學探究是學生重要的學習方式，讓學生經歷與科學家相似的實驗探究過程，主動獲取知識，體驗科學探究方法，發(fā)展科學探究能力［1］119-123。在初中物理單元作業(yè)設計中，教師應結合學生的現狀，設計生活化實驗作業(yè)，鼓勵學生在生活中發(fā)現物理問題，引導學生提出合理的猜測，進行相關的實驗探究，通過觀察和對比，獲取證據，進行論證和分析，培養(yǎng)學生的科學探究能力。生活化實驗作業(yè)鼓勵學生動手操作、觀察記錄、分析討論，從而培養(yǎng)其提出問題、猜想假設、設計實驗、收集證據、得出結論等科學探究能力。教師在不增加學生課業(yè)負擔的情況下，選取貼近學生日常生活的實驗素材，設計實驗類作業(yè)，旨在拉近學生與物理的距離，學生更好地理解物理知識在生活中的應用價值。例如，“運動和力”單元中摩擦力的知識與生活密切相關，教師在新課教學后可以布置一些生活化實驗作業(yè)（如圖2），引導學生探究影響摩擦力大小的因素。實驗1是探究接觸面的粗糙程度對摩擦力的影響，實驗2是探究接觸面受到的壓力對摩擦力的影響。實驗探究類作業(yè)理論與實踐相結合，通過實驗探究，可以增加學生的學習體驗，加深學生對物理概念的理解，提高學生的探究意識，鍛煉學生的科學探究能力。學生在探究過程中進行自我反思，還可以與同伴合作學習和分享，提高團結協助、溝通表達的能力。在完成以上生活化實驗作業(yè)的過程中，學生初步體會到了物理研究是建立在觀察和實驗的基礎上，通過實驗獲得規(guī)律和方法，從而產生了學習成就感，提高了學習物理的積極性。四、在作業(yè)中融入社會科技發(fā)展元素，培養(yǎng)科學態(tài)度與責任科學態(tài)度與責任主要包括科學本質觀、科學態(tài)度、社會責任等要素，是指學生在認識科學本質和了解科學、技術、社會、環(huán)境之間關系的基礎上，逐漸形成的探索自然的內在動力和嚴謹認真、實事求是、持之以恒的品質，以及遵守科學倫理的自覺行為［2］5。教師在設計初中物理單元作業(yè)時，應注重結合社會科技發(fā)展，創(chuàng)設具有開放性的討論式作業(yè)和項目式作業(yè)，幫助學生學習物理知識，形成物理思維，提升實踐能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與社會責任意識。（一）iahrmNGxxRbtumD+kRRLhw==在作業(yè)設計中融入科學的發(fā)展和影響等知識，發(fā)展學生的歷史觀和科技觀在初中物理單元作業(yè)中融入科學的發(fā)展及其對社會的影響等知識，有助于提升學生的科學素養(yǎng)，拓寬學生的知識視野。如，教師可以將歷史上著名的物理實驗、科學發(fā)現或現代科技應用融入作業(yè)設計，讓學生深入理解物理知識的本質，引導學生思考科學如何推動社會進步、影響人類生活。學生在完成作業(yè)的過程中，可以逐步認識到物理學是人類認識和改造世界的重要工具，進而發(fā)展歷史觀和科技觀。例如，在“運動和力”單元中，慣性和摩擦力都有利有弊，體現了事物的兩面性。傳統(tǒng)的作業(yè)設計很少涉及讓學生討論科學的兩面性、科學與人之間的關系等內容，不利于學生科學觀的形成。教師可以設計討論慣性和摩擦力利弊的作業(yè)，讓學生學會用“一分為二”的觀點辯證地看待事物，發(fā)展辯證思維。牛頓第一定律這一偉大物理成就，體現了科學家實事求是、善于質疑和追求真理的科學精神。教師可以設計啟發(fā)學生深層次思考的作業(yè)（如圖3），引導學生用辯證的眼光看待科學家的得與失，培養(yǎng)不盲目迷信權威、不輕易放棄探尋真理、實事求是的科學態(tài)度。（二）在作業(yè)設計中融入中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化元素或國家重大工程案例，培養(yǎng)學生的家國情懷中國原子能科學事業(yè)的創(chuàng)始人錢三強院士曾說：“科學與愛國是不可分離的?！蔽锢硎强茖W教育的重要分支，在初中物理作業(yè)設計中融入中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化元素或國家重大工程案例，是培養(yǎng)學生家國情懷、增強學生文化自信的有效途徑。物理學與傳統(tǒng)文化交融，可以有效豐富物理學的內涵，使學生在完成物理作業(yè)的過程中，自然而然地感受到中華民族的智慧和力量，自覺傳承和弘揚中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，從而充分發(fā)揮作業(yè)的育人功能。在“運動和力”單元作業(yè)中，教師可以設計“紙橋承重比賽”的項目式作業(yè)，引導學生通過探究我國著名橋梁的結構，理解物體在力的作用下的平衡原理，以此認識中國橋梁建設的成就，體會橋梁工程師們百折不撓、不畏艱辛的精神。教師還可以設計探秘和制作“水火箭”的實踐探索作業(yè)，讓學生了解我國火箭的發(fā)展歷