基于核心素養的高中物理“三維度”作業布置

繆云敏

（上海師范大學附屬外國語中學，上海201600）

子曰：“學而時習之，不亦樂乎”；“溫故而知新，可以為師矣”。可見，新學的知識要牢固掌握，必須要經過溫習鞏固。而作業是學生鞏固所學知識必不可少的一個重要環節，它是學生將知識轉化為自身能力的重要手段和必要途徑。高質量的、有效的作業是教學的重要反饋，對學生鞏固知識、培養能力有不可替代的作用，是教師檢查、了解教學效果的重要途徑，是提高課堂教學有效性的必要手段。教育工作者對于如何布置既能提高學生物理學習的能力、又能減輕學生課后負擔的作業，做了廣泛的研究。本文僅從“三維度”出發（“三維度”是指課前、課堂、課后三個時間維度），來闡述新授課中作業布置的方法和意義。

一、作業“三維度”布置的背景

當前作業布置存在諸多問題，“三維度”作業布置具有一定的重要性。

其一，從物理核心素養的培養角度來看，《普通高中物理課程標準》（2017年版）提出物理學科核心素養包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”。而要實現物理核心素養的教學目標，逾越不了的核心就是物理學科最基本的物理概念、定義及物理規律的理解，這就體現出新授課教學的重要性，離不開新授課教學重要的一環——有效的作業布置。

其二，從高考的角度來審視，高考物理對學生有五種要求：理解能力、推理能力、分析綜合能力、應用數學處理物理問題的能力、實驗能力。要想擁有這些能力，就需要熟練掌握物理語言——基本概念、定義、規律，而有效的作業布置方式，會有助于實現這一目標。

二、“三維度”作業布置的設計及意義

以下篇幅將基于“三維度”作業布置的方案設計，以滬科版高中物理必修＋拓展向心力作為案例，加以闡述和說明。

圖1 “三維度”作業布置的方案設計

1.課前作業設計及其意義

【設計及意義】

古語曰：“凡事預則立，不預則廢。”此語強調做事先有充分準備的必要性。預習功課就是為學習新知識做必要的準備。而預習往往是教師口頭布置給學生的作業，所以也是學生最不重視的作業，因為教師不會重點檢查預習作業；若課前提問，也往往是少數學生會被抽到。學生心存僥幸，覺得做和不做預習作業無關緊要。但實際上預習新課對于學習新課意義重大。從預習中可以了解新課要講哪些知識，與哪些已知知識有聯系，哪些知識沒有接觸過，哪些新知識一學就懂，而哪些新知識學習有困難等，做到心中有數，要比不做預習作業的學習效果顯著。如何督促學生做預習作業？筆者認為，設計出高質量學案可以對學生學習起到很好的引領作用。

（1）為學習新內容進行知識的鋪墊，使得新授課能夠順利進行；

（2）了解新授課中出現的新的概念、定義以及規律，完成文字層面的識記，使學生聽教師講授或者與同伴溝通時，遇到這些“新語言”不陌生；

（3）明確本節課的研究方向，確定本節課的學習目標。

【設計案例】

為實現課前作業效果，筆者采取閱讀教材與填寫學案兩種途徑。具體學案設計思想如下：

表1 學案設計思想

本課前學案設計中，設計的目標量雖然看似多，實際上學生完成起來并不困難，課前知識鋪墊部分只需要回顧舊知識進行填寫，短時間就可以完成。而后面新課內容及拔高部分，可留給學有余力的學生完成。

2.課堂作業設計及其意義

【設計及意義】

課堂作業是指課堂上教師在講授完新課內容和例題之后，留予學生時間使其經過討論、思考、交流完成的作業。授課過程“滿堂灌”的結果往往是教師講得累，學生聽得累，效果不一定好。而提高課堂效率的一大途徑就是講練結合，讓學生的思維活躍起來，讓學生更多地參與到課堂中，或討論，或板演，或限時訓練等。課堂作業主要起到理解新概念和鞏固新公式的作用。

（1）檢驗課前預習情況，督促學生有效完成課前預習；

（2）辨析效果力與性質力的區別，真正理解向心力的含義，在進行涉及圓周運動的受力分析中，不會出現漏力或者重復分析受力的情況；

（3）使向心力的概念內化到學生的生活經驗中；

（4）利用向心力公式進行簡單的定量計算。

【設計案例】

具體課堂作業設計思想如下：

（1）學生完成課前作業基礎知識鋪墊部分的內容，增強課堂參與度與自信心，同時督促他們完成課前預習作業，夯實基礎，為進一步的提高做好準備。

（2）學生找出物體做圓周運動的原因，并根據課前閱讀明確向心力的概念，提出問題：力的作用是相互的，并請學生試著找出“向心力”的受力物體與施力物體，思考在“向心力”中兩者是否也是成對出現的？

（3）思考：細繩拉球在豎直面內做圓周運動，小球在最高點時，重力提供向心力了嗎？

（4）用細繩拴一個小球，使其在光滑水平面內做勻速圓周運動，請對小球進行受力分析。

（5）牛頓第二定律解決了物體受力與運動之間的關系，結合直線運動動力學問題處理方法及圓周運動的知識，試著寫出向心力的表達式。

合理的作業引導，精準的任務驅動，會產生良好的預期課堂效果。本案例中，通過讓學生尋找向心力的反作用力，讓學生明確向心力本質上并不是性質力，而是效果力。通過豎直面內小球最高點和最低點時向心力的辨析，讓學生明確向心力可以是單獨的一個力，或者某個力的分力也可以是幾個力的合力。通過辨析向心力與水平面小球受繩的拉力兩力重復，達到物理概念內化到生活經驗的作用。教師可以通過示例進行引導，從而達到概念內化的作用。

3.課后作業設計及其意義

【設計及意義】

課后作業亦即家庭作業，是課堂的延伸，是對所學知識的鞏固和深化，是學生課外學習的重要手段，是教學中非常重要的一個環節。如何選擇課后作業以及布置多少課后作業，是每一位教師必須思量的問題。

（1）作為新授課作業的最后一環，由課前作業的“知道、了解”，課堂作業的“理解、運用”，最后達到“熟練、鞏固直到掌握”的效果。

（2）通過不同層次的作業設置，滿足不同層次學生的需求。參加學業水平考試的學生，需要掌握向心力概念及進行受力分析；參加高考加試的學生，需要完成一些定量計算的作業；如果對物理學科感興趣的學生，可以學習與本課相關的第二課堂內容。

【設計案例】

具體課后作業設計如下：

（1）概念鞏固層次

①關于向心力，下列說法中正確的是（ ）

A.物體由于做圓周運動而產生了向心力

B.向心力不改變圓周運動物體的速度大小

C.做勻速圓周運動的物體其向心力是不變的

D.做勻速圓周運動的物體其向心力為物體所受的合外力

②如圖2，小物體m與圓盤保持相對靜止，隨盤一起做勻速圓周運動，則物體的受力情況錯誤的是（ ）

A.受重力、支持力、靜摩擦力和向心力的作用

B.摩擦力的方向始終指向圓心O

C.重力和支持力是一對平衡力

D.摩擦力是使物體做勻速圓周運動的向心力

圖2

③如圖3所示，一偏心輪繞O點做勻速轉動，那么關于偏心輪上的各點，以下說法中正確的是（ ）

A.線速度大小相同 B.角速度大小不相同

C.向心加速度大小相同 D.轉動頻率相同

（2）等級考要求層次

①繩子的一端拴一重物，用手握住另一端，使重物在光滑的水平面內做勻速圓周運動，下列判斷正確的是（ ）

圖3

A.每秒轉數相同，繩短時易斷

B.線速度大小一定，繩短時易斷

C.運動周期相同，繩短時易斷

D.線速度大小一定，繩長時易斷

②如圖5所示，半徑為R的洗衣筒，繞豎直中心軸OO′轉動，小橡皮塊a靠在圓筒內壁上，它與圓筒的動摩擦因數為μ。現要使a不下落，則圓筒轉動的角速度ω至少為多少？

圖4

（3）課外拓展層次

①搜集你能夠了解的圓周運動，并找出向心力的來源。

②查閱資料了解物體發生離心運動的原因和防范措施。

三個層次的作業設計，相輔相成。夯實基礎后，可以為學生進一步學習提供可能。課外拓展層次的內容，也有助于學生學習程度的提高，既滿足學生當前的需求，也能夠為學生以后的發展提供可能。

圖5

三、“三維度”作業布置的效果與反思

其一，作為新授課的重要一環，基于三個時間維度精細化、系統化的作業布置，符合學生的認識規律及學習規律。物理學科難點之一就是抽象難，看似簡單的物理規律來自紛繁復雜的物理世界。因此，通過課前、課堂、課后三個時間維度完成基本物理概念、物理規律的理解與掌握，符合對事物的認知規律，符合學生的學習規律。而短、平、快的新授課，快速進入解題階段，看似高效率，實則為后面的教學埋下了隱患。

其二，作業設計要目的性明確，三個時間維度的作業設計，能夠引導不同層次的學生進行自主學習，并且使其都能夠獲得符合自身能力的任務。這就要求教師布置作業時，了解學生學情，做到作業層次清晰，要求明確。三個時間維度布置作業，每個時間維度都設置了有區分度的作業，不同層次的學生都有符合自己能力的任務，因此，所有學生都能夠參與到課堂當中，這充分調動了學生的積極性，使課堂真正成為學生的課堂。

其三，基于三個時間維度的作業布置，體現了分層教學，滿足學生不同層次的需求。高考改革以后，學生的需求層次區分明顯，一部分學生參加學業水平合格性測試，一部分學生參加等級考試選考。對于參加合格性測試的學生，掌握基本物理概念、基本規律，能夠用基本物理語言對物理現象進行描述與探討，獲得一定的科學素養，就已經實現了對他們的教學目標；而對參加等級考試的學生來講，課后可以布置要求層次較高的作業，進而完成對高考能力層次要求的提升；而課后的延展作業、研究性學習內容，適合對物理學有興趣的學生更高層次的學習要求。明確作業設計的目的性以后，接下來就需要保證作業設計的精確性。每一層次的學生基礎如何，能力如何，教師必須做到心中有數，給予每位學生布置最精準的任務，這樣才能夠達到最佳效果。

其四，基于三個時間維度來布置作業，能夠達到讓學生充分參與課堂的效果，滿足不同層次的學生需求，但是對教師提出了更高的要求。課本上每一部分的知識，都是物理學科體系的一部分，無論是課前作業還是課堂、課后作業，教師都要從整節內容或者整章內容出發，從全局考慮，作業的內容要覆蓋所教授的所有新知識點，不能有所遺漏，但要有主次，要突出內容的重點部分。教師對物理學科要有清晰的層次劃分能力，對不同需求的學生設置不同的引導問題。三個時間維度的作業布置方式，若想取得良好的效果，需要師生共同堅持不懈的努力。

“作業布置”是物理教學的重要一環，體現了教師的教育智慧與創新能力。隨著《普通高中物理課程標準》的頒布，教師要根據新課程的要求，樹立科學的作業觀，不斷創新作業布置，使作業布置成為高中物理課堂的動態延伸與有機組成部分，積極拓展學生物理思維，發展學生個性，全面提升高中學生的物理素養，為培養物理知識扎實、實踐能力強的應用型人才夯實基礎。