薛莉莉
华东理工大学附属中学 200237
摘要：本文阐述了围绕物理核心素养，基于单元设计下的作业如何设置，分析了以“牛顿运动定律”章节为例的作业设计，尝试为普通完中类学校的物理教学设计提供参照和借鉴。
关键词： 核心素养、单元目标设计、牛顿运动定律
《普通高中物理课程标准(2017年版)》中提出，“物理学科核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面。”核心素养的四个要求中，物理观念是知识的内化，是概念和规律等在头脑中的提炼和升华，在物理观念建构的过程中，离不开科学思维的培养和科学探究的学习方式，而科学态度和责任则是物理观念的必备品格。
一、单元目标设计的理论基础
首先，从物理学科高度对某一单元内容在学科体系中的地位、作用作出判断，确定对应的科学观念，制定单元教学的总目标。其次，将单元目标转化为学生在学习过程中的能力培养。再次，对概念、规律、原理进行归纳，找出其内在的一致性，即核心概念。单元是基于一定目标与主题所构成的教材与经验的模块、单位，是将教学内容有机地、模块化地组织与构成的。单元设计中的决定因素是基于核心素养整合各种不同的教学方略，不管采取何种教学方法，核心素养都是终极目标。
单元作业设计是单元教学设计的重要组成部分，是在单元教学后对课堂内容分析和学情分析的基础上，为了实现单元目标而把一系列由简单到复杂、由浅入深的问题通过几个真实情景有机组合起来。单元作业包括新课作业、复习课作业和专题课作业。本文主要例举前两种。
二、围绕单元目标设计作业
“牛顿运动定律”单元总目标
1、注重在机械运动情境下培养学生的运动与相互作用观念和让学生体会建构物理模型的必要性及方法。
2、联系生活实际，从多个角度创设情境，提出与物理学有关问题，让学生经历构建重要物理模型；
3、通过探究物体间相互作用与运动状态变化的关系实验，引导学生设计实验方案，学会分析和处理实验数据，提高科学探究能力，进而学习定量描述运动与力的关系；
（1）经典物理情景不同学段，设置不同的目标
物理观念就好比是“盐”，如果让我们直接吃盐，可能很多人都无法下咽，但是如果把盐放在水里，就比较好接受，真实的物理情境就是这杯“水”并且我们越来越发现，只有付诸于情境下的问题，才能真正培养学生解决问题的能力，真正走出象牙塔。
作业1、研究“蹦极”运动时，安装在人身上的传感器可测量人在不同时刻下落的高度及速度。设人及所携设备的总质量为60kg，弹性绳原长为10m。如图甲所示，人从蹦极台上开始向下做自由下落，根据传感器测到的数据，得到图乙所示的速度-位移图像（v-L图像）。
（1）小明认为运动员下落轨迹为一条抛物线，你同意他的观点吗？若不同意请说明理由？
（2）试从运动和力的关系，讨论运动员在下落过程中速度最大时受力有什么特点？
拓展作业：（小组讨论）根据人下落过程中不同阶段的受力情况，分析人在整个下落过程中运动状态的变化。
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【考核目标】
第(1)问主要考查物理学科核心素养中“科学思维”中的区别观点和证据（水平1），能使用简单直接的证据表达自己的观点（水平2）。学生要能读懂图像中速度的含义获取证据，速度是矢量，第一象限说明运动方向不变，再利用运动学知识解决实际问题。
第(2)问主要考查物理学科核心素养中的“物理观念”中运动与相互作用观念（水平1）和“科学思维”中的能对比较简单的物理现象进行分析和推理（水平2）。学生要能从图像中得出速度最大的点，再利用运动与相互作用的知识解决实际问题。
主要考查物理学科核心素养中“科学思维”的模型建构、科学推理、逻辑表述能力（水平3）。学生要能根据问题情境确定运动的模型，通过科学推理解决问题。
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同样一个情境，在问题上作出调整学生思考的角度、深度也会有所不同、需要的能力也不同。如“蹦极模型”在高三的复习题中做如下处理：
作业2、题干中条件中的“自由落体”改成“静止下落”；图表有具体数据；问题也做了相应改动，对比如下图
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【考核目标】
第(1)问主要考查“科学探究”通过图像对数据进行整理，进行推算，得到结论（水平2）
第(2)问主要考查“科学思维”从图像中获取数据；从不同角度思考物理问题的能力（水平3）
第(3)问主要考查“科学思维”应用物理模型；能对综合性问题进行分析、推理、选择公式，定量计算的能力（水平4）
拓展问题1主要考查“科学思维”能将实际问题中的对象和过程转换成物理模型（水平4）
拓展问题2主要考查“物理观念”具有迁移的能力和清晰的物理观念，能从物理学的视角正确描述和解释自然现象，能应用物理知识解决实际问题（水平4）
【评价方案】
第(2)问前半部分，可根据学生能否利用图像正确回答问题的情况给分;对于第(2)问后半部分，可根据学生回答是否清楚、正确的情况，给予不同的分数。
第(3)问，若学生认为空气阻力可忽略不计，并能运用机械能守恒定律正确解得绳的弹性势能，可给一定分数;若学生不仅解得正确结果，而且根据图像提供的信息，通过计算和推理，以此说明空气阻力可忽略不计，从而满足机械能守恒定律的条件，这表明该学生达到更高水平，可给更高分数。
相似场景：轻弹簧下端固定在水平面上,一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落,在小球下落的全过程
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（2）利用视频作业，培养学生观察、分析、推理、验证的科学素养
作业3、（视频作业）上海中心又被称之为上海速度，请同学们观看大楼里的超速电梯，电梯里的显示屏实时记录了电梯在不同时刻的瞬时速度及达到的楼层等信息。回答以下问题：
1、根据显示的数据，你可以判断电梯在上升过程中经历哪些运动呢？
2、根据视频中拍摄的速度大小变化，进一步计算电梯的加速度大小和方向？
3、估算电梯上升的高度，对比电梯显示屏上的高度，请做出合理的解释。
4、你还有其他方法可以比较准确地计算电梯上升的高度吗？
5、如果质量为50kg的小明站在电梯里的台秤上，说出何时失重并解释原因？
【考核目标】
第(1)问主要考查物理学科核心素养中的“物理观念”能从物理学的视角观察自然现象（水平1）；“科学探究”能对数据进行初步整理（水平1）培养学生规范的语言表述能力，
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第(2)问主要考查物理学科核心素养中“科学探究”能对数据进行初步整理（水平2），对自己观察的数据进行处理，寻找规律。
第(3)问主要考查物理学科核心素养中“科学思维”能在真实问题情境中应用常见的物理模型，通过比较简单的分析、推理、获得结论（水平2）。学生进行判断，求出不同时间段的加速度，再进行判断是否符合匀变速运动这个物理概念。能应用简单的证据表达自己的观点。
第(4)问主要考查物理学科核心素养中“科学思维”能从不同角度思考物理问题（水平3）由于上一问经过计算是匀变速运动，有同学就会想到，可以通过画v-t图来求解位移，其实这就是一个物理建模的过程。
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第(5)问主要考查物理学科核心素养中“科学思维”建立物理模型（水平2）培养完整的语言表述能力。
【评价方案】
这道题目中需要学生采集数据，分析数据，列表观察，运用公式寻找蕴含的联系，运用物理观念，建立模型，得出结论，最后对比真实数值进行分析，查找原因，优化方案。通过对比，思考、建模把物理“活”起来。评价中关注学生语言表述，逻辑是否清晰，有没有出现物理观念性问题。
单元目标设计的起点是学生的认知，终点是核心素养的落实。作业设计就是为了单元目标服务，高中物理新教材普遍按照物理观念来划分大单元，比如运动和相互作用观，以上设计的就是这个大单元的一部分，打破以前章节的壁垒，关注核心概念的形成，培养学生科学的思维和正确的研究问题方式。
参考文献：
[1]蔡铁权，郑瑶，基于物理观念的高中物理单元设计，[J].2020（5）16-20
[2]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准(2017年版)[S].北京:人民教育出版社，2018（9）
作者简介：薛莉莉，1980年 1月生，籍贯：上海，女，最高学历：学士，职称：中学一级，职务：高中理综教研组长，研究方向：物理学教育。