河南省洛陽(yáng)市洛陽(yáng)外國(guó)語(yǔ)學(xué)校 于瑞瑩

單元教學(xué)思想體現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)是由易到難、循序漸進(jìn)的過(guò)程。對(duì)物理學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)，學(xué)生需要從直觀了解到形成物理觀念，從感性認(rèn)識(shí)到科學(xué)思維，在實(shí)踐與探索中形成科學(xué)探究的能力，培養(yǎng)具體的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。組織大單元教學(xué)可以幫助教師研讀單元整體的知識(shí)結(jié)構(gòu)與能力、素養(yǎng)框架，并通過(guò)分析課程標(biāo)準(zhǔn)及學(xué)情，按照任務(wù)邏輯進(jìn)行作業(yè)設(shè)計(jì)。還可以幫助學(xué)生循序漸進(jìn)地理解知識(shí)，形成物理觀念，在實(shí)踐探索中形成物理科學(xué)思維。總體而言，大單元作業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展有重要影響，是落實(shí)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的有效途徑。

一、基于核心素養(yǎng)深挖教材，進(jìn)行單元內(nèi)容分析

作業(yè)設(shè)計(jì)需要教師充分理解教材，結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)，基于團(tuán)隊(duì)的力量分析學(xué)情，從而設(shè)計(jì)適合學(xué)生的作業(yè)。以初中物理“壓強(qiáng)”一章為例。作為現(xiàn)行教材八年級(jí)物理第九章內(nèi)容，壓強(qiáng)既是已學(xué)過(guò)的質(zhì)量、密度、重力等知識(shí)的綜合應(yīng)用，也是學(xué)好浮力的基礎(chǔ)，起到了承上啟下的作用。本單元從一般性的壓強(qiáng)概念開(kāi)始，通過(guò)大量的生活現(xiàn)象，讓學(xué)生了解了液體的壓強(qiáng)和氣體的壓強(qiáng)的存在。學(xué)生在理解壓強(qiáng)的過(guò)程中可以獲得壓強(qiáng)、液體壓強(qiáng)、大氣壓強(qiáng)、流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系等物理概念；教材在安排上，通過(guò)研究液體壓強(qiáng)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)，從科學(xué)問(wèn)題、形成猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案、分析數(shù)據(jù)、總結(jié)規(guī)律、得出結(jié)論，對(duì)探究的過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行交流和評(píng)估，讓學(xué)生具備科學(xué)探究的能力，體驗(yàn)控制變量法在探究中的應(yīng)用。在學(xué)生了解液體壓強(qiáng)、大氣壓強(qiáng)及流體壓強(qiáng)的應(yīng)用過(guò)程中，筆者強(qiáng)調(diào)聯(lián)系實(shí)際生活，構(gòu)建模型，在教與學(xué)的過(guò)程中，學(xué)生逐漸具備嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科研精神，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

本章的單元知識(shí)結(jié)構(gòu)體系如圖1。

圖1

二、大單元教學(xué)中主要作業(yè)設(shè)計(jì)

蘇霍姆林斯基說(shuō)：“在人的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，這就是希望自己是個(gè)發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者?！北菊伦鳂I(yè)設(shè)計(jì)，打破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)“照單抓藥”模式，從創(chuàng)設(shè)情境到進(jìn)階式探究，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新思維，給學(xué)生提供廣闊的自主探索發(fā)現(xiàn)的空間，從而呈現(xiàn)出一種開(kāi)放的、自主的學(xué)習(xí)格局，使學(xué)生的主體地位得到了充分體現(xiàn)。

部分作業(yè)設(shè)計(jì)如下：

［課時(shí)1］壓強(qiáng)

學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)對(duì)壓強(qiáng)有了一定認(rèn)知。如日常背書(shū)包的經(jīng)驗(yàn)?zāi)苁箤W(xué)生感受到壓力的大小。學(xué)生也能感知不同粗細(xì)的書(shū)包帶以及書(shū)包內(nèi)所放不同數(shù)量的書(shū)本可以改變壓強(qiáng)的大小。如圖2所示，課本中采用了“觀察小桌對(duì)海綿的形變程度”來(lái)探究“壓力作用效果跟哪些因素有關(guān)”。但是，這樣的教學(xué)對(duì)幫助學(xué)生深度理解壓強(qiáng)還不夠，所以在課堂活動(dòng)中，筆者改進(jìn)了教材中的實(shí)驗(yàn)，將海綿換成了如圖3所示的彈簧，設(shè)計(jì)如下的課中實(shí)踐性作業(yè)。

圖2

圖3

學(xué)習(xí)任務(wù)單如下：

例1，觀察下圖，思考哪個(gè)金屬塊對(duì)彈簧的壓力作用效果更明顯？

（1）如圖4所示，當(dāng)受力面積一定時(shí)，______越大，壓力的作用效果越明顯。

（2）如圖5所示，當(dāng)壓力一定時(shí)，______越小，壓力作用效果越明顯。

（3）如圖6所示，兩個(gè)金屬塊對(duì)彈簧的壓力大小和受力面積都不一樣時(shí)，如何比較壓力的作用效果？

圖4

圖5

圖6

我們發(fā)現(xiàn)，單位受力面積上所受壓力越大，壓力的作用效果越明顯（如圖7所示）。

需要“轉(zhuǎn)化為相同的______時(shí)，通過(guò)比較壓力的大小”來(lái)確定。

圖7

我們用壓強(qiáng)來(lái)描述“壓力的作用效果”。

因此，我們可以將“壓力與受力面積的比”定義為_(kāi)_______。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)一步步觀察彈簧的形變程度，引導(dǎo)學(xué)生思考?jí)毫Φ淖饔眯Чc什么因素有關(guān)。教學(xué)中可以深入淺出、循序漸進(jìn)地讓學(xué)生在動(dòng)手與思考的過(guò)程中，深刻地理解比值定義法，從而有助于學(xué)生物理觀念的形成。

例2，課后實(shí)踐作業(yè)

請(qǐng)學(xué)生在家嘗試：能否成功站在雞蛋上，雞蛋不破（如圖8所示）。如果可以，請(qǐng)分析原因，并拍下視頻短片。

設(shè)計(jì)意圖：這樣的實(shí)踐性作業(yè)趣味性強(qiáng)，取材容易，改變了單一作業(yè)形式。并且，實(shí)踐性作業(yè)要求更多的動(dòng)作和行為過(guò)程，符合初中生發(fā)展特征，也更能調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣。

［課時(shí)2］液體壓強(qiáng)

例3，課前預(yù)習(xí)作業(yè)

液體內(nèi)部存在壓強(qiáng)嗎？請(qǐng)你在手上套上塑料袋，將手浸入一盆水中（如圖9所示），觀察塑料袋的形變，感受液體對(duì)手的壓強(qiáng)。

圖8

圖9

設(shè)計(jì)意圖：觀察是物理學(xué)習(xí)最基本的活動(dòng)之一。學(xué)生可以在觀察中，通過(guò)感官或儀器，有目的、有計(jì)劃地考察描述實(shí)驗(yàn)與自然現(xiàn)象。由于手上套有塑料袋，學(xué)生明顯地能感受到塑料袋緊緊地貼在手上，從而理解“液體內(nèi)部存在壓強(qiáng)”，并能觀察到液體內(nèi)部各個(gè)方向上都存在壓強(qiáng)。這樣的設(shè)計(jì)有助于提高學(xué)生的觀察能力，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，還可以激發(fā)學(xué)生興趣，促進(jìn)學(xué)生對(duì)概念的理解。

例4，課中觀察作業(yè)

請(qǐng)學(xué)生觀察下圖所示實(shí)驗(yàn)，用塑料片把兩端開(kāi)口的塑料管一端堵起來(lái)浸入水中。

（1）如圖10所示，請(qǐng)觀察塑料片是否會(huì)掉落？為什么？

（2）如圖11所示，在玻璃管內(nèi)加藍(lán)色的水，直到內(nèi)外液面相平時(shí)，發(fā)生了什么？為什么？

（3）為什么塑料片會(huì)掉落？請(qǐng)計(jì)算藍(lán)色的水對(duì)塑料片的壓強(qiáng)，并推導(dǎo)液體壓強(qiáng)公式。

設(shè)計(jì)意圖：如圖12所示，課本對(duì)液體壓強(qiáng)公式的推導(dǎo)是設(shè)想在該處有一個(gè)水平放置的“平面”，這個(gè)液柱對(duì)平面的壓力等于液柱的重力。通過(guò)以上作業(yè)，可以讓學(xué)生在腦海中形成具體的想象，給學(xué)生提供“腳手架”，讓學(xué)生在逐步分析與思考的過(guò)程中理解所學(xué)知識(shí)。

圖10

圖11

圖12

例5，課后閱讀作業(yè)

從百米淺海到萬(wàn)米深海，這是中國(guó)載人深潛事業(yè)一代代深潛人的“深藍(lán)夢(mèng)”，它突破了我國(guó)多項(xiàng)核心深潛技術(shù)，完成萬(wàn)米級(jí)海試，首次探底全球海洋最深處——馬里亞納海溝“挑戰(zhàn)者深淵”，創(chuàng)造我國(guó)載人深潛新紀(jì)錄。它就是中國(guó)“奮斗者”號(hào)載人潛水器。

“奮斗者”號(hào)下潛的馬里亞納海溝最深處，水壓超過(guò)110 MPa，相當(dāng)于2000頭非洲象踩在一個(gè)人的背上。如此高壓，意味著潛水器的材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等都面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。經(jīng)過(guò)上千次的優(yōu)化測(cè)試，中國(guó)自主研發(fā)的全新高強(qiáng)高韌鈦合金足以應(yīng)對(duì)深海的高壓沖擊。想要成功下潛萬(wàn)米，還需要極其精密的制造、冷彎、焊接技術(shù)，保證球艙的可靠性。研發(fā)團(tuán)隊(duì)改進(jìn)焊接方式，從焊縫多、工期長(zhǎng)的傳統(tǒng)“瓜瓣焊接”改為焊縫少、可靠性高的“半球焊接”?！皧^斗者號(hào)”鈦合金載人球艙直徑達(dá)2 m，標(biāo)志著我國(guó)鈦合金材料技術(shù)和焊接加工技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

2020年11月10日，“奮斗者”號(hào)載人潛水器在馬里亞納海溝成功坐底，坐底深度10909 m，也就是說(shuō)，它已經(jīng)可到達(dá)全球深海的任何地方。請(qǐng)估算“奮斗者”號(hào)在海下10909 m的深度受到的液體壓強(qiáng)為多大？若“奮斗者”號(hào)觀景窗的面積為0.5 m2，那么該觀景窗此時(shí)所受液體的壓力為多少？（不考慮海水密度變化，ρ海水取1.06×103kg／m3，g取10 N／kg）

設(shè)計(jì)意圖：閱讀類(lèi)作業(yè)可以發(fā)展學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力以及解決問(wèn)題的能力，還可以幫助學(xué)生理解科學(xué)概念、熟悉科學(xué)術(shù)語(yǔ)及表達(dá)規(guī)范。學(xué)生在完成作業(yè)中需要學(xué)會(huì)在大量信息中尋找有價(jià)值的信息，帶著問(wèn)題進(jìn)行有目的的閱讀。同時(shí)，選擇“奮斗者”號(hào)設(shè)計(jì)題目，可以培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感，起到立德樹(shù)人的作用。

［課時(shí)3］連通器

例6，課后實(shí)踐作業(yè)

如圖13所示，在軟管中裝適量的水，檢測(cè)家中的電視、家具擺放是否水平。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生親身體驗(yàn)連通器的應(yīng)用，可以獲取直接經(jīng)驗(yàn)，鞏固知識(shí)。

［課時(shí)4］大氣壓強(qiáng)

例7，課中實(shí)踐作業(yè)

圖14中，試管內(nèi)紅色的水柱沒(méi)有下落，是被誰(shuí)托起來(lái)的呢？

圖13

圖14

圖15

（1）如何尋找大氣壓能支撐的最高水柱呢？

（2）一步步增加試管的長(zhǎng)度，我們觀察到大氣壓能支撐10.3 m的水柱（如圖15所示），所以大氣壓的值p＝ρgh＝______＝______Pa。

（3）若想在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)出大氣壓強(qiáng)的值，可以如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)？如何降低液面所在的深度？

設(shè)計(jì)意圖：由于水銀有毒，所以目前托里拆利實(shí)驗(yàn)普遍放視頻讓學(xué)生學(xué)習(xí)，因此難度較大。為了突破這個(gè)難點(diǎn)，可以把托里拆利實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生活動(dòng)，從覆杯實(shí)驗(yàn)到尋找大氣壓強(qiáng)能支撐多高的水柱，一次次增加試管的長(zhǎng)度，超越學(xué)生的心理期待，讓學(xué)生逐漸對(duì)大氣壓強(qiáng)的大小有一定的認(rèn)知。通過(guò)觀察學(xué)生了解到，大氣壓強(qiáng)可以支撐10.3 m的水柱，進(jìn)而將大氣壓強(qiáng)轉(zhuǎn)換成液體壓強(qiáng)進(jìn)行測(cè)量，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維，也回顧了液體壓強(qiáng)相關(guān)知識(shí)。接著，引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)增加液體的密度而減小深度，可以讓學(xué)生對(duì)托里拆利實(shí)驗(yàn)深度思考，感受到科學(xué)家對(duì)實(shí)驗(yàn)精妙絕倫的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的理性思維和勇于創(chuàng)新的精神。

例8，課后鞏固作業(yè)

請(qǐng)說(shuō)明下面幾幅圖中（如圖16所示），分別是如何利用大氣壓強(qiáng)的？

圖16

（1）紙片為什么不會(huì)掉下來(lái)？

（2）吸盤(pán)為什么不會(huì)掉下來(lái)？

（3）為什么用吸管可以喝玻璃瓶?jī)?nèi)的飲料？

（4）若用橡皮泥把玻璃瓶口與吸管的縫隙堵上，是否能喝到飲料呢？為什么？

設(shè)計(jì)意圖：這一課會(huì)有較多活動(dòng)證明大氣壓強(qiáng)的存在，然而學(xué)生對(duì)具體現(xiàn)象的分析還是感到有一定難度。在課后鞏固性作業(yè)中設(shè)計(jì)這樣的題目，可以讓學(xué)生靜下心來(lái)思考、分析這些現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，鞏固所學(xué)知識(shí)。后兩張圖的對(duì)比可以消除對(duì)學(xué)生“用吸管吸飲料是因?yàn)椤拔Α钡腻e(cuò)誤認(rèn)知。總體而言，有助于學(xué)生將實(shí)際生活中大氣壓強(qiáng)的相關(guān)現(xiàn)象轉(zhuǎn)換成物理模型，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)物理問(wèn)題進(jìn)行分析和推理，在歸納總結(jié)的過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

由于每節(jié)作業(yè)設(shè)計(jì)都圍繞教學(xué)與核心素養(yǎng)展開(kāi)，既能鞏固本章基本知識(shí)，也能在學(xué)生的基礎(chǔ)上加以提升，作業(yè)立足課本，貼近生活，由淺入深，變式拓展，整體布置規(guī)范、系統(tǒng)。把控書(shū)面作業(yè)時(shí)間，通過(guò)實(shí)踐性作業(yè)、閱讀性作業(yè)調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，作業(yè)內(nèi)容也呈現(xiàn)多樣化、多元化的特點(diǎn)。聯(lián)系生活的研究性學(xué)習(xí)，小論文、科技閱讀類(lèi)作業(yè)，讓學(xué)生動(dòng)起來(lái)，思維活起來(lái)，視野廣起來(lái)。起到了較好的作業(yè)效果，減負(fù)賦能，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造力，促進(jìn)了學(xué)生的全面發(fā)展。

三、作業(yè)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與啟示

（一）設(shè)計(jì)難度匹配的作業(yè)

作業(yè)是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的重要組成部分，主要功能在于使學(xué)生學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)，并保持學(xué)習(xí)興趣。作業(yè)設(shè)計(jì)首先應(yīng)依據(jù)大單元核心概念和單元學(xué)習(xí)目標(biāo)，并結(jié)合學(xué)情，設(shè)計(jì)出注重基礎(chǔ)，并具有針對(duì)性的作業(yè)。比如例8，作業(yè)設(shè)計(jì)選擇了“大氣壓強(qiáng)”這一節(jié)的課堂上“證明大氣壓強(qiáng)存在”的常見(jiàn)活動(dòng)，由于課堂上大班教學(xué)缺乏學(xué)生自己對(duì)現(xiàn)象背后的深度本質(zhì)思考，缺乏對(duì)壓力具體的分析。這樣的幾個(gè)問(wèn)題，鞏固了課堂所學(xué)，有助于消除“用吸管吸飲料是因?yàn)椤Α钡腻e(cuò)誤認(rèn)知。同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)科學(xué)術(shù)語(yǔ)的表達(dá)能力。另外，作業(yè)內(nèi)容的難度應(yīng)該循序漸進(jìn)、具有層次，如例1從學(xué)生觀察到“壓力作用效果與壓力大小和受力面積有關(guān)”，逐步引導(dǎo)學(xué)生分析“單位面積上所受的壓力越大，壓力作用效果越明顯”，再到通過(guò)“比值定義法”定義“壓強(qiáng)”?？梢宰寣W(xué)生在完成作業(yè)的過(guò)程中逐步提升，有效避免學(xué)生的畏難情緒，落實(shí)核心素養(yǎng)。

（二）加強(qiáng)建構(gòu)類(lèi)作業(yè)的設(shè)計(jì)

在新授課的作業(yè)中需要極力避免設(shè)計(jì)無(wú)序、繁多主題的作業(yè)，而應(yīng)注重在題目中給學(xué)生必要的鋪墊，提供合適的思維線索，注重學(xué)生習(xí)得思維的具體過(guò)程。比如例7，托里拆利實(shí)驗(yàn)難度較大。作業(yè)設(shè)計(jì)選擇學(xué)生熟悉的情境——“覆杯實(shí)驗(yàn)”，大氣壓強(qiáng)能托起卡片和杯內(nèi)的水。提出問(wèn)題：“大氣壓強(qiáng)可以支撐多高的水柱？”接著再逐漸增加試管高度，讓學(xué)生一步步發(fā)現(xiàn)大氣壓強(qiáng)約能支持起10.3 m高的水柱。在學(xué)生感嘆大氣壓強(qiáng)之大的同時(shí)，也滲透了科學(xué)方法“轉(zhuǎn)換法”的應(yīng)用，通過(guò)計(jì)算液體內(nèi)部壓強(qiáng)來(lái)計(jì)算大氣壓強(qiáng)的大小。再提出問(wèn)題，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，增加液體的密度以便減小液柱的高度計(jì)算大氣壓強(qiáng)。這樣，從遇到問(wèn)題、解決問(wèn)題，利用學(xué)生生活中常見(jiàn)的水、玻璃管和逐步設(shè)問(wèn)，為學(xué)生的思維搭建合理的“臺(tái)階”，使其對(duì)大氣壓強(qiáng)這一物理概念的理解更加深刻。

（三）注重作業(yè)類(lèi)型的多樣化

在作業(yè)設(shè)計(jì)中注意改變傳統(tǒng)作業(yè)形式，注重作業(yè)類(lèi)型的多樣化。我們可以設(shè)計(jì)出觀察、體驗(yàn)、制作、調(diào)查、探究等不同類(lèi)型的作業(yè)。如例2“腳踩雞蛋”、例3“手套塑料袋感受液體壓強(qiáng)”、例5閱讀類(lèi)作業(yè)、例6“用軟管觀察桌面是否水平”，這些作業(yè)取材方便，易于操作，可以有效地培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和科學(xué)思維，幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。