指向核心素养的初中物理单元作业设计

摘要：作业能检验学生对课程知识的理解和掌握程度，是促进学生知识迁移、能力发展和思维拓展的重要途径，在培养学生核心素养方面发挥着至关重要的作用。在初中物理教学中，教师应基于物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任核心素养的培养，从构建单元知识体系、设计真实情境作业、创设生活化实验作业和作业融入社会科技发展元素等方面，探索核心素养导向下初中物理单元作业设计的策略。关键词：初中物理；作业设计；单元作业；运动和力核心素养是指学生通过课程学习逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的正确价值观、必备品格和关键能力。作业能检验学生对课程知识的理解和掌握程度，是促进学生知识迁移、能力发展和思维拓展的重要途径，在培养学生核心素养方面发挥着至关重要的作用。然而，传统的初中物理作业设计往往存在形式单一、内容枯燥、缺乏层次性和差异性等问题，难以适应当前教育改革对学生核心素养培养的要求。2021年4月，教育部办公厅发布的《关于加强义务教育学校作业管理的通知》提出，教师要提高自主设计作业的能力，针对具体教情和学情合理设计作业，充分发挥作业的育人功能。如何设计科学、合理、有效的单元作业，促进学生深入理解物理知识、形成科学思维、提升探究能力以及树立科学态度与责任意识，成为当前初中物理教学亟待解决的课题。笔者结合初中物理学科特点和学生认知发展规律，从构建单元知识体系、设计真实情境作业、创设生活化实验作业和在作业中融入社会科技发展元素等方面，探索切实可行的单元作业设计策略，期望能够提高/oKh+PymQ+DAR2HmT8zjFw==作业质量，促进学生物理核心素养的发展。一、构建单元知识体系，培养学生物理观念物理观念是从物理学的角度认识物质、运动和相互作用、能量等内容，是物理概念和规律等在人的思维中的提炼与升华，是从物理学层面解释物理现象和解决实际问题的基础［1］12-18。在初中物理单元作业设计中，教师应认识到知识不是碎片化的，需要在单元视角下进行作业设计，要关注单个课时的内容，还要统筹兼顾整个单元的内容，挖掘课时内容之间的联系，将课时作业进行整合和优化，形成完整的单元知识体系，促进学生对物理知识的理解和掌握。（一）设计单元作业目标单元作业的核心思想是系统思维。基于单元的作业设计要有目标导向，将整个单元作业目标的达成作为一个整体性的任务。单元作业目标的设计不仅反映了一门学科作业设计的育人理念，而且决定了整个单元作业的科学性、结构性、适切性，进而决定了整个单元作业设计的整体质量。高质量的单元作业目标应具有体现课程标准要求、考虑学生情况、目标维度全面、目标数量合适、内在逻辑关系合理等特征，能够有效指导单元作业的设计与实施。以人教版物理八年级下册第八章“运动和力”为例，教师研读《义务教育物理课程标准（2022年版）》关于力学的学业内容要求和分析教材内容，确立本单元的知识结构为运动和力的关系，以物理学科核心素养培养要求为指导，设计单元作业目标（如表1）。在“运动和力”单元作业目标中，教师基于物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等核心素养的培养，以运动和力的关系为主线，深度挖掘牛顿第一定律、惯性、二力平衡和摩擦力等核心概念和规律中所蕴含的育人价值，将应达成的育人目标整合到具体知识中，单元作业目标浑然一体且具体明确，能够切实指导单元作业内容的设计。（二）制作单元知识思维导图思维导图是高效的思维工具，可以用来引导学生主动总结归纳知识，形成结构化、系统化的知识体系。建立物理观念与掌握物理知识相辅相成，需要学生系统思考知识之间的关联和逻辑结构。在初中物理单元作业设计中，教师可以设计整理某个单元每课时的知识结构图，让学生通过对关键知识点进行加工、整理，制作单元知识思维导图，使学习内容符合自己的认知特点和认识规律，从而有助于学生构建单元知识体系。在“运动和力”单元的学习过程中，教师让学生分别整理每课时的知识结构图。例如，第一课时可以引导学生归纳物体在不受力时的运动状态，认识物体的运动不需要力来维持，一切物体都有保持原来运动状态不变的性质；第二课时让学生分析物体受到平衡力时的运动状态，深入认识第一课时中牛顿第一定律中不受力的两层含义；第三课时让学生小结物体在受到非平衡力时的运动状态，认识力是改变物体运动状态的原因，从而进一步理解物体的运动不需要力来维持。在完成“运动和力”单元教学后，教师让学生制作整个单元知识的思维导图，总结物体在不受力、受平衡力和受非平衡力时的运动状态，以及它们之间的关联，帮助学生深刻理解运动和力的关系。学生通过自己的总结，深刻感受到知识之间的内在联系，最后师生共同总结，制作“运动和力”单元知识思维导图（如图1）。二、设置真实情境作业，培养学生科学思维科学思维是从物理学角度认识客观事物的属性和规律的方式，是学生学习和运用物理知识正确认识客观世界的思维方法，主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新四个层面［2］4-5。在初中物理单元作业设计中，教师需要研读物理课标，收集生产、生活素材，依据单元作业目标，从真实情境出发设计单元作业。教师创设丰富多元的情境作业，以生活中的实际问题激活学生的科学思维，引导学生将物理知识与实践中的具体问题相结合，帮助学生形成在真实情境中解决复杂问题的思维和能力。（一）创设主题情境，设计多角度多层次的子情境作业真实情境作业有利于学生运用所学的物理知识和方法，分析或解决生产、生活、科技等领域中的实际问题，发展科学思维。教师通过筛选、重组、优化情境素材，创设一个与单元核心概念发展进阶相吻合的主题情境，然后依据单元主干知识分解作业，将主题情境向多维度、多方向发展，把物理知识融入情境，进而设计出连续化的子情境作业。通过真实情境作业设置，学生可以在情境中思考物理问题，深刻理解物理知识。教师创设贴近学生生活的主题情境作业，能够激发学生的学习兴趣，使其自然融入学习状态。例如，教师以“小华乘车经高速路返邕”的故事作为单元主题情境，并通过以下子情境将“运动和力”单元知识串联起来。“情境1，为了保障车辆的安全行驶，采取了哪些保护或限制措施？”“情境2，车辆通过收费站时，电子屏上为什么能把车辆的质量显示出来？”“情境3，汽车进入服务区休息时，如何使汽车减速？”教师采用可视性强且学生感兴趣的动漫视频方式呈现情境作业，让学生边观看视频边思考问题，通过具体情境引导学生分析物理知识，梳理单元内容。（二）在子情境下设置进阶式问题链，推进作业设计问题链驱动式作业可以引起学生质疑和认知冲突，激发学生的探索精神，有利于学生深度学习，学会分析和解决实际问题，进而培养学生开放、创新的科学思维。在初中物理单元作业设计中，教师根据核心概念理解发展的层级，确定单元核心概念的学习进阶，在子情境中巧妙地设置层层递进的问题链驱动作业设计，使学生在解决一系列子情境作业的过程中，内化物理知识，发展科学思维，形成关键能力。例如，教师将“小华乘车经高速路返邕”分解成三个子情境作业后，可以在每个子情境中设置进阶式问题链（如表2），推进单元作业设计。教师充分利用子情境与进阶式问题链，围绕牛顿第一定律、惯性、二力平衡、摩擦力等单元核心概念，设计由易到难、层层递进的问题链，能够帮助学生逐步深化对运动和力的理解，还能引导学生主动探索、发现规律。问题链驱动式作业设计不仅注重知识的广度与深度，而且强调思维的连贯性与逻辑性，有助于培养学生的问题解决能力和创新思维。三、创设生活化实验作业，培养科学探究能力科学探究是探索和了解自然，获得科学知识的主要方法。科学探究是学生重要的学习方式，让学生经历与科学家相似的实验探究过程，主动获取知识，体验科学探究方法，发展科学探究能力［1］119-123。在初中物理单元作业设计中，教师应结合学生的现状，设计生活化实验作业，鼓励学生在生活中发现物理问题，引导学生提出合理的猜测，进行相关的实验探究，通过观察和对比，获取证据，进行论证和分析，培养学生的科学探究能力。生活化实验作业鼓励学生动手操作、观察记录、分析讨论，从而培养其提出问题、猜想假设、设计实验、收集证据、得出结论等科学探究能力。教师在不增加学生课业负担的情况下，选取贴近学生日常生活的实验素材，设计实验类作业，旨在拉近学生与物理的距离，学生更好地理解物理知识在生活中的应用价值。例如，“运动和力”单元中摩擦力的知识与生活密切相关，教师在新课教学后可以布置一些生活化实验作业（如图2），引导学生探究影响摩擦力大小的因素。实验1是探究接触面的粗糙程度对摩擦力的影响，实验2是探究接触面受到的压力对摩擦力的影响。实验探究类作业理论与实践相结合，通过实验探究，可以增加学生的学习体验，加深学生对物理概念的理解，提高学生的探究意识，锻炼学生的科学探究能力。学生在探究过程中进行自我反思，还可以与同伴合作学习和分享，提高团结协助、沟通表达的能力。在完成以上生活化实验作业的过程中，学生初步体会到了物理研究是建立在观察和实验的基础上，通过实验获得规律和方法，从而产生了学习成就感，提高了学习物理的积极性。四、在作业中融入社会科技发展元素，培养科学态度与责任科学态度与责任主要包括科学本质观、科学态度、社会责任等要素，是指学生在认识科学本质和了解科学、技术、社会、环境之间关系的基础上，逐渐形成的探索自然的内在动力和严谨认真、实事求是、持之以恒的品质，以及遵守科学伦理的自觉行为［2］5。教师在设计初中物理单元作业时，应注重结合社会科技发展，创设具有开放性的讨论式作业和项目式作业，帮助学生学习物理知识，形成物理思维，提升实践能力和创新能力，培养学生的科学态度与社会责任意识。（一）iahrmNGxxRbtumD+kRRLhw==在作业设计中融入科学的发展和影响等知识，发展学生的历史观和科技观在初中物理单元作业中融入科学的发展及其对社会的影响等知识，有助于提升学生的科学素养，拓宽学生的知识视野。如，教师可以将历史上著名的物理实验、科学发现或现代科技应用融入作业设计，让学生深入理解物理知识的本质，引导学生思考科学如何推动社会进步、影响人类生活。学生在完成作业的过程中，可以逐步认识到物理学是人类认识和改造世界的重要工具，进而发展历史观和科技观。例如，在“运动和力”单元中，惯性和摩擦力都有利有弊，体现了事物的两面性。传统的作业设计很少涉及让学生讨论科学的两面性、科学与人之间的关系等内容，不利于学生科学观的形成。教师可以设计讨论惯性和摩擦力利弊的作业，让学生学会用“一分为二”的观点辩证地看待事物，发展辩证思维。牛顿第一定律这一伟大物理成就，体现了科学家实事求是、善于质疑和追求真理的科学精神。教师可以设计启发学生深层次思考的作业（如图3），引导学生用辩证的眼光看待科学家的得与失，培养不盲目迷信权威、不轻易放弃探寻真理、实事求是的科学态度。（二）在作业设计中融入中华优秀传统文化元素或国家重大工程案例，培养学生的家国情怀中国原子能科学事业的创始人钱三强院士曾说：“科学与爱国是不可分离的。”物理是科学教育的重要分支，在初中物理作业设计中融入中华优秀传统文化元素或国家重大工程案例，是培养学生家国情怀、增强学生文化自信的有效途径。物理学与传统文化交融，可以有效丰富物理学的内涵，使学生在完成物理作业的过程中，自然而然地感受到中华民族的智慧和力量，自觉传承和弘扬中华优秀传统文化，从而充分发挥作业的育人功能。在“运动和力”单元作业中，教师可以设计“纸桥承重比赛”的项目式作业，引导学生通过探究我国著名桥梁的结构，理解物体在力的作用下的平衡原理，以此认识中国桥梁建设的成就，体会桥梁工程师们百折不挠、不畏艰辛的精神。教师还可以设计探秘和制作“水火箭”的实践探索作业，让学生了解我国火箭的发展历