建構(gòu)物理觀念、發(fā)展科學(xué)思維、培養(yǎng)科學(xué)探究能力并最終形成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任需要落實(shí)到微觀的課時(shí)教學(xué)之中。而中觀的單元設(shè)計(jì)是學(xué)科素養(yǎng)與課時(shí)教學(xué)之間的關(guān)鍵紐帶，做好單元設(shè)計(jì)有利于學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中整體架構(gòu)知識(shí)與能力體系。物理教學(xué)中的單元設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)包括單元目標(biāo)設(shè)計(jì)、單元活動(dòng)設(shè)計(jì)、單元評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)等。

基于單元評(píng)價(jià)的綜合實(shí)踐活動(dòng)設(shè)計(jì)可以通過(guò)項(xiàng)目任務(wù)的設(shè)計(jì)使學(xué)生在完成任務(wù)群的過(guò)程中回顧和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，也可以通過(guò)設(shè)計(jì)和制作項(xiàng)目產(chǎn)品并在不斷的評(píng)估與交流的過(guò)程中鍛煉學(xué)生的高階思維。其實(shí)現(xiàn)途徑包括“問(wèn)題—探究—表達(dá)”以及“設(shè)計(jì)—制作—評(píng)價(jià)”。下面以“水果電池”的制作為例，詳細(xì)闡述基于單元評(píng)價(jià)的綜合實(shí)踐活動(dòng)的設(shè)計(jì)思路。

一、“電路初探”單元評(píng)價(jià)要點(diǎn)分析

在初中物理學(xué)習(xí)完“電路初探”這一單元后，可以讓學(xué)生去制作與探究“水果電池”。通過(guò)分析單元評(píng)價(jià)要點(diǎn)（見(jiàn)下頁(yè)表1），將該活動(dòng)進(jìn)行拓展，使學(xué)生對(duì)電源的概念有更深刻的認(rèn)識(shí)，形成電源及電壓的物理觀念；通過(guò)不同項(xiàng)目任務(wù)的設(shè)計(jì)，使學(xué)生對(duì)電壓表的使用、串聯(lián)電池組的電壓規(guī)律、二極管的特性等知識(shí)有更深刻的認(rèn)識(shí)。

二、項(xiàng)目任務(wù)設(shè)計(jì)

基于單元評(píng)價(jià)分析，可以將制作“水果電池”這一項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)以達(dá)到鞏固和應(yīng)用單元學(xué)習(xí)的目的。設(shè)計(jì)流程如下頁(yè)圖1所示。具體教學(xué)過(guò)程如下。

1.“設(shè)計(jì)—制作—評(píng)價(jià)”形成物理觀念。

表1“電路初探”單元評(píng)價(jià)要點(diǎn)

（圖1）

介紹意大利物理學(xué)家伏打用鋅片和銅片放入不同的導(dǎo)電液中制成了最早的電池。同時(shí)給學(xué)生展示一個(gè)類似的裝置。

（1）活動(dòng)一：電池是提供電壓的裝置

制作材料：小燒杯、白醋、銅片、鋅片。在小燒杯中放入銅片和鋅片并倒入白醋，向?qū)W生介紹這就是一個(gè)電池（如圖2）。學(xué)生一般無(wú)法理解為什么。此時(shí)需要讓學(xué)生回憶電池的功用，即電池是提供電壓的裝置，電池是提供電能的裝置。

（圖2）

（圖3）

教師介紹如圖3所示數(shù)字電表：有示數(shù)表明該裝置能夠提供電壓，示數(shù)為負(fù)時(shí)表示電壓表正負(fù)接線柱接反了，用教學(xué)電表可檢測(cè)圖2裝置就是一個(gè)電池。

（2）活動(dòng)二：電池是提供電能的裝置

使學(xué)生回憶串聯(lián)電池組總電壓與各電池電壓之間的關(guān)系，然后將4個(gè)圖2所示電池串聯(lián)，測(cè)得總電壓約為3.4V。

觀察石英鐘（如圖4），讓學(xué)生觀察并思考指針不轉(zhuǎn)動(dòng)的原因。

教師將串聯(lián)電池組作為電源連接到石英鐘的電池盒中，石英鐘的指針轉(zhuǎn)動(dòng)了起來(lái)。（為了保證實(shí)驗(yàn)的成功，秒針的初始位置最好在3的位置）請(qǐng)學(xué)生分析其中能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程。

從單元的角度來(lái)設(shè)計(jì)這兩個(gè)簡(jiǎn)單的活動(dòng)，不僅能激發(fā)學(xué)生的興趣，同時(shí)對(duì)學(xué)生建立并理解電池的概念，從兩個(gè)不同的角度去認(rèn)識(shí)電池收到了非常好的效果。同時(shí)也給學(xué)生接下來(lái)制作水果電池做好了鋪墊和示范。

（3）活動(dòng)三：項(xiàng)目產(chǎn)品的制作與評(píng)價(jià)

項(xiàng)目產(chǎn)品：水果電池。

步驟：取一個(gè)水果（如檸檬），先用手掌將檸檬壓在桌面上滾幾下（破壞水果的內(nèi)部組織，產(chǎn)生更多的汁液），然后將銅片、鋅片插入其中，這樣就制成了水果電池。

（圖4）

制作注意點(diǎn)：①插入金屬片前，應(yīng)盡量破壞水果的內(nèi)部組織；②插入金屬片應(yīng)相互靠近且平行；③金屬片不能相互接觸。

項(xiàng)目任務(wù)：判斷水果電池的正負(fù)極。

學(xué)生測(cè)量典型數(shù)據(jù)如表2和表3所示。

（表2）

（表3）

2.“問(wèn)題—探究—表達(dá)”體悟探究的深度與廣度。

比較表2和表3中的測(cè)量數(shù)據(jù)，你認(rèn)為水果電池的電壓與哪些因素有關(guān)？

（1）項(xiàng)目任務(wù)一：水果電池的電壓與哪些因素有關(guān)

猜想：電極的材料、電極間的距離、電極插入水果的深度、水果水分的多少、水果的成熟程度、水果的酸度、水果的種類……

根據(jù)選擇的器材，選擇能夠探究的因素：水果的種類、電極間的距離和電極插入水果的深度。研究方法可用控制變量法。

設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生記錄典型數(shù)據(jù)如表4和表5所示。

表4 影響因素1：深度

結(jié)論：電極種類相同，同種水果，電極間距離相同，電極插入水果深度越大，電壓越大。

表5 影響因素2：距離

結(jié)論：電極種類相同，同種水果，電極插入水果深度相同，電極間距離越大，電壓越小。

（2）項(xiàng)目任務(wù)二：用水果電池點(diǎn)亮LED燈

器材：發(fā)光二極管（長(zhǎng)的引腳接電源正極）、水果電池、導(dǎo)線若干。

已知發(fā)光二極管的工作電壓為3V或1.5V，請(qǐng)思考如何用水果電池點(diǎn)亮LED燈。

思考并測(cè)量：水果電池串聯(lián)起來(lái)形成的電池組，總電壓與單個(gè)水果電池電壓大致有什么關(guān)系。

回顧并觀察電池串聯(lián)的連接方式，讓學(xué)生上臺(tái)連接實(shí)物圖。提醒學(xué)生可以先用電壓表測(cè)量串聯(lián)水果電池組的總電壓，然后連接LED二極管的兩個(gè)引腳。

現(xiàn)象：部分小組，LED燈亮了；另一些小組不亮。

建議：不亮的小組可以改變電源正負(fù)極與LED引腳連接的位置。

結(jié)論：LED二極管有單向?qū)щ娦浴?/p>

拓展實(shí)驗(yàn)：將鋅片和銅片放入可樂(lè)中同樣能夠制成原電池。這是因?yàn)榭蓸?lè)中含有碳酸。介紹碳酸飲料中主要含有碳酸以及檸檬酸等，過(guò)量飲用易引起骨質(zhì)疏松等。

基于單元評(píng)價(jià)的教學(xué)設(shè)計(jì)，提倡將評(píng)價(jià)點(diǎn)進(jìn)行前置預(yù)設(shè)并進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)，這樣做的好處不僅能使課堂教學(xué)目標(biāo)更加明確、教學(xué)評(píng)價(jià)更易開(kāi)展，而且還能使教師更從容地應(yīng)對(duì)評(píng)價(jià)預(yù)設(shè)之外的課堂生成。而上述綜合實(shí)踐活動(dòng)案例正是對(duì)上述理念的實(shí)踐與嘗試。雖然在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中也出現(xiàn)了課時(shí)不足、思維強(qiáng)度不適恰等問(wèn)題，但是這正是實(shí)踐、反思、改進(jìn)這一教學(xué)評(píng)價(jià)流程的真實(shí)體現(xiàn)。通過(guò)觀察、評(píng)估等反思手段，突出評(píng)價(jià)的核心要素，理順和完善問(wèn)題鏈的設(shè)計(jì)，提供更有利的實(shí)驗(yàn)條件等，就能夠設(shè)計(jì)出更加優(yōu)化的綜合實(shí)踐活動(dòng)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中，感受科學(xué)探究的魅力，提升物理學(xué)科素養(yǎng)。