基于任務驅動的高中物理單元教學設計探析

新課程改革的核心理念是落實學生的主體地位。教師要轉變觀念，以學生為中心，發揮學生的主動性、積極性和創造性，讓學生主動參與到課堂中。高中物理單元教學設計，可以通過構建單元知識體系，確定單元教學目標，制訂單元教學計劃，分析單元教學資源等步驟進行。本文以“運動和力的關系”為例，探析在高中物理課程中采用任務驅動教學法的具體運用。

一、課標要求

1.在力的概念和牛頓第一定律基礎上，能正確地描述運動和力的關系；在解決具體問題時，能正確運用所學知識分析問題，解決問題。

2.在運動與力的關系的基礎上，能理解牛頓第二定律，并能在具體情境中運用牛頓第二定律分析問題。

3.通過觀察和實驗探究，發現物體受力平衡的條件，能夠用數學語言描述物體受力平衡時所受合外力的大小和方向；會用數學語言描述物體受力平衡時所受合外力與質量之間的關系。

4.在力的作用效果方面，知道作用力與反作用力之間有相反的作用關系。

5.在力與運動關系的研究中，理解能量轉化和守恒定律；能用圖像表示物體運動情況；會根據圖像分析問題。

6.在探究“能量”與“運動”、“力”與“運動狀態變化”等概念的關系時，能應用所學知識分析問題；能運用所學知識分析并解釋生活中常見的現象。

二、“運動和力的關系”單元教學設計

（一）單元主題

基于上述分析，教師在確定單元主題時要考慮到本單元內容具有承上啟下的作用，能夠為學習后面章節的內容提供幫助。同時，本節內容的學習能夠幫助學生了解基本的物理概念、物理規律，還可以為后面學習更深層次的知識奠定基礎。教師在確定單元主題時要注意以下幾點：首先，要考慮學生的知識水平和認知能力。教師在確定單元主題時要根據學生的學習基礎來決定。如果學生的知識水平比較低，教師可以根據自己對教材內容的理解，選取適當難度的知識作為單元主題；如果學生的知識水平比較高，教師可以根據教材內容選擇難度適中并且符合學生認知能力的知識作為單元主題。其次，要考慮本節內容與其他章節內容之間存在什么樣的聯系。在進行單元教學設計時，教師要注意各個知識點之間存在什么樣的聯系和區別。最后，教師在確定單元主題時要考慮到學生是否能夠進行自主探究。

基于上述分析，本單元的學習主題就是為了探究力與運動的關系，課時安排如下（見表1）。

本單元的知識體系如圖1所示。

（二）單元學習任務

酒泉衛星發射中心是我國重要的衛星發射基地，本單元采用“以任務為核心”的方式進行單元教學，以下為單元學習任務。

神舟十八號載人飛船于2024年4月25日在酒泉衛星發射中心成功發射。一名優秀的宇航員，要有良好的體質，要能適應超重力訓練。同學們可以上網查詢神舟十八號的起飛時間和起飛高度，以及人類所能承受的最大負荷，結合本單元的知識，從人具體受力的角度進行分析，寫一份“力與運動的本質關系”的學習報告。

本核心任務從我國的航天實際出發，貼近生活，有很好的任務驅動效果。

（三）課堂任務設計

◎學習內容：牛頓第一定律

視頻導入：思考汽車剎車時，人的身體為什么會不由自主地向前傾斜？為什么越瘦的人傾斜得越厲害？請通過本節課的學習回答問題。

（設計意圖：通過視頻導入的形式激發學生完成任務的興趣，驅動整個課堂教學的開展。）

任務一：利用理想斜坡試驗探索力和運動之間的定性關系。

子任務一：在思考力與運動關系的基礎上，舉例反駁亞里士多德的觀點。

活動一：推動桌面上的小車，并觀察桌面上小車的運動情況，說明小車運動和停止的原因。

（設計意圖：通過活動理解亞里士多德提出的“力是改變物體運動狀態的原因”這一概念，并引導學生學習。）

活動二：通過閱讀教材了解亞里士多德的運動理論，并嘗試舉例反駁。

子任務二：再一次動手操作伽利略的理想斜坡實驗，分析說明力與運動之間的關系。

活動三：觀看視頻（單擺運動的特點），為同桌介紹理想斜坡實驗設計的靈感來源。

活動四：動手操作理想斜坡實驗，觀察軌道上鋪有棉布和未鋪棉布的實驗現象，分析前后兩次實驗為什么會出現不同的情況。

（設計意圖：引導學生思考影響理想斜坡實驗的因素，弄懂實驗結果之所以會出現不同是因為摩擦力的影響，驅動學生對伽利略的理想斜坡實驗進行再次操作。）

子任務三：理解牛頓運動定律的內容，明確慣性和力的概念，尋找慣性的量度。

活動五：觀看視頻中的實驗（空氣炮實驗），分小組比賽抽紙片。

活動六：觀看視頻（重大交通事故集中講解），解釋為什么人在交通事故中很容易從車里飛出來，為什么人們現在很重視系安全帶。

活動七：請同學上臺吹乒乓球（見圖2），其中一個里面灌滿了水，另外一個沒有灌水，沒有灌水的能吹動，灌滿水的乒乓球吹不動，引導學生歸納總結“慣性的大小和物體的質量有關”。

（設計意圖：用實驗方法讓學生了解慣性及兩個不同的慣性量度就是物體的質量。然后，再回歸到本課的一般作業，讓學生對第一個問題進行剖析并作答。）

子任務四：能夠熟練運用所學的知識——慣性，解釋生活中的現象；能夠用物理語言描述其在生活中的運用。

活動八：舉例說明慣性在生活中的運用，并用物理語言解釋說明。

活動九：用物理語言解釋風阻尼器的運用原理。

◎學習內容：探究加速度與力、質量的關系

任務二：通過實驗，探究加速度、力和質量之間的關系，推導出力與運動的定量關系。

子任務一：觀看視頻（高鐵和普通火車、小轎車和貨車的加速過程對比），引導學生思考：影響加速度的因素可能有哪些？

（設計意圖：激發學生的探究興趣，通過任務驅動學生學習。）

子任務二：自主設計實驗，思考以下問題：探究的目標是什么？被測物體所承受的壓力該怎樣計量？怎樣測量加速度？需要對試驗數據進行加工嗎？

子任務三：將以上問題與試驗方案相聯系，分組進行協作式試驗。

字任務四：試驗作業結束后，整理出試驗資料，并在組間進行數據對比、實驗心得交流，如在處理實驗數據時遇到哪些困難，處理實驗數據的方法存在哪些異同點，應該如何改進等。

（設計意圖：引導學生對實驗數據的誤差進行分析，學會正確處理加速度和質量的關系。）

子任務五：通過實驗數據的分析，推導出牛頓第二定律。

活動一：通過上節課所學的知識，得出：F=kma 的表達式。

活動二：在力的單位定義的基礎上，推導出牛頓第二定律的表達式：F=ma。

◎學習內容：牛頓第二定律

任務三：根據前面所講的內容，歸納出物體的加速度與重力、重量之間的對應規律。

子任務一：仔細地看課本，跟同學們討論一下， k怎么會等于1呢？

子任務二：仔細想一想教科書中的例子，小組協作解答問題，歸納解題的思路和過程。

子任務三：從牛頓第一定律出發，分析和探討加速度和作用力的大小等因素的相互影響，思考：加速度會隨著受力而改變嗎？當一個物體被多個不同的方向的力作用時，我們是否可以利用牛頓第二定律，朝一個方向移動呢？

子任務四：學生在課堂學習結束后，思考牛頓第二定律是否適用于所有的條件。

◎學習內容：力學單位制

任務四：在我們所學習的計量單位當中，有長度、質量、時間等。我們日常生活中也有許多的計量單位，如尺、寸、斤等，而我們的教科書上為什么沒有使用呢？

子任務一：閱讀課本國際單位制的相關內容，思考國際單位的統一對物理學科的發展有什么意義。

◎學習內容：牛頓定律的應用

任務五：利用牛頓力學原理，對日常生活中的一些物理問題進行說明，并將其應用于實際的生活中。

子任務一：思考高鐵或者地鐵為什么能精準定位停車？

子任務二：人在體重秤上站立不動和做上下蹲運動時，觀察體重秤的數據變化。思考：體重秤上的數據發生了怎樣的變化？發生變化的原因是什么？物體的重力可以通過什么方法進行測量？體重秤的變化代表的物理含義是什么？閱讀課本，找到“視重”的含義。

子任務三：分組實驗：用彈簧秤和鉤碼探究彈簧秤在不同狀態下的示數變化。思考：任何情況下彈簧秤的示數表示的都是物體的重力嗎？閱讀課本，歸納超重和失重的含義。

子任務四：觀看視頻（人身處運動的電梯中、站在體重秤上稱重），思考：超重和失重可能與哪些因素有關系？超重和失重的特點是什么？

子任務五：觀看宇航員訓練的視頻，運用本單元所學的知識，解釋說明為什么宇航員需要進行“超重力”訓練，形成小組學習任務成果并在班級內展示。

（四）總結與反思

教師在不斷地學習和研究物理教材的基礎上，以任務為驅動，以新課程改革精神為指導，遵循“以學生為主體”的原則，提高了學生完成任務的積極性及學習物理知識的興趣；活動及任務設計指向學習目標，體現系列化、自主性、進階性，呈現教師引導、指導、闡述與學生做、想、講、練的結合。

三、結語

在高中物理教學中，教師要以學生為中心，讓學生通過探究來解決問題。此外，教師還要善于運用任務驅動教學法，讓學生在學習中不斷總結、不斷提高。特別是在單元教學設計中，教師要基于任務驅動進行單元教學設計，從具體的實驗探究活動出發，根據單元知識體系展開，要能提高學生的科學探究能力，讓學生主動參與到課堂中來，提升學生的物理素養。

（作者單位：甘肅省榆中縣第二中學）

編輯：蔚慧敏