李 剛

四川省攀枝花市第三高級(jí)中學(xué)校，四川 攀枝花 617000

近年來(lái)，各地中小學(xué)存在學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)過(guò)重，教師對(duì)作業(yè)批改的質(zhì)量差，對(duì)學(xué)情分析不精準(zhǔn)等問(wèn)題。2021年4月教育部印發(fā)的《關(guān)于加強(qiáng)義務(wù)教育學(xué)校作業(yè)管理的通知》中指出了作業(yè)“育人功能”的價(jià)值定位、“學(xué)校教育教學(xué)管理工作重要環(huán)節(jié)”的工作定位、“課堂教學(xué)活動(dòng)必要補(bǔ)充”的專(zhuān)業(yè)定位，為一線教師重新思考作業(yè)的內(nèi)涵與價(jià)值、開(kāi)展作業(yè)改革指明了方向。本文就如何進(jìn)行高中物理學(xué)科精準(zhǔn)作業(yè)的設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，試圖讓物理學(xué)科作業(yè)在學(xué)科育人功能、培育學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)方面發(fā)揮更大的作用。

1 高中物理學(xué)科精準(zhǔn)作業(yè)的設(shè)計(jì)要體現(xiàn)初高中的銜接性

高中物理在教材知識(shí)、思維要求等方面較初中物理有較大差距，這不但要求教師在教學(xué)方法選擇上要注重初高中物理的銜接問(wèn)題，而且要求教師在作業(yè)設(shè)計(jì)上同樣要考慮初高中的銜接。例如，歐姆定律在初中教材中只涉及部分電路歐姆定律，而高中是更深層次的研究，要求學(xué)生掌握閉合電路歐姆定律。從歐姆定律的應(yīng)用來(lái)看，初中所涉及的函數(shù)問(wèn)題要求學(xué)生會(huì)用特殊點(diǎn)處理數(shù)據(jù)，高中則要求學(xué)生用函數(shù)思想處理數(shù)據(jù)從而解決實(shí)際問(wèn)題?；诖耍處熆梢砸詫W(xué)生熟悉的中考題為切入點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)設(shè)計(jì)，先呈現(xiàn)中考原題，再在原題的基礎(chǔ)上結(jié)合初高中知識(shí)、思維及能力水平要求的不同進(jìn)行改編，從而達(dá)到新舊知識(shí)同化的效果。

如圖1甲所示電路，電源電壓恒定不變，R為定值電阻，R為電阻箱，調(diào)整電阻箱R的電阻值，電流表示數(shù)I的倒數(shù)與電阻箱阻值R的關(guān)系如圖1乙所示，以下說(shuō)法中正確的是（ ）

圖1 例題1示意圖

A.電源電壓為3.6 V

B.通過(guò)R的最大電流為2 A

C.調(diào)整電阻箱R的阻值，則R的最大功率為0.75 W

D.調(diào)整電阻箱R的阻值，則R的最大功率為0.48 W

如圖2甲所示電路，電源電壓恒定不變，電源內(nèi)阻r=1 Ω，定值電阻R=8 Ω，R為電阻箱，調(diào)整電阻箱R的電阻值，電流表內(nèi)阻不能忽略，電流表示數(shù)I的倒數(shù)與電阻箱阻值R的關(guān)系如圖2乙所示，以下說(shuō)法中正確的是 （ ）

圖2 改編例題1示意圖

A.電源電壓為6.0 V

C.當(dāng)電阻箱R的阻值為8 Ω時(shí)，R的功率最大

D.調(diào)整電阻箱R的阻值，則R的最大功率為2 W

同時(shí)將中考題和基于中考題改編的試題進(jìn)行對(duì)比呈現(xiàn)，有利于學(xué)生深刻理解部分電路歐姆定律和閉合電路歐姆定律，有利于學(xué)生認(rèn)識(shí)到電源、電表是有內(nèi)阻的，有利于學(xué)生提高基于函數(shù)思想解決物理問(wèn)題的意識(shí)。這樣的作業(yè)設(shè)計(jì)思路就拓寬了初高中教學(xué)銜接的途徑。

2 高中物理學(xué)科精準(zhǔn)作業(yè)的設(shè)計(jì)要體現(xiàn)不同學(xué)科的關(guān)聯(lián)性

高中各學(xué)科具有關(guān)聯(lián)性和協(xié)同性。比如，高中物理和數(shù)學(xué)在關(guān)聯(lián)性和協(xié)同性上體現(xiàn)得特別明顯。像“共點(diǎn)力的平衡”這一節(jié)在求解力的大小時(shí)，就需要用到數(shù)學(xué)中三角函數(shù)的相關(guān)知識(shí)?！爸苯侨切沃刑厥饨嵌鹊娜呛瘮?shù)值”這一知識(shí)點(diǎn)學(xué)生已經(jīng)在初中學(xué)習(xí)過(guò)，而三角函數(shù)中的輔助角公式、和差公式和二倍角公式等數(shù)學(xué)知識(shí)要在高一第一學(xué)期后半段才涉及，這就要求物理教師在設(shè)計(jì)作業(yè)時(shí)要考慮到物理學(xué)科與數(shù)學(xué)學(xué)科的關(guān)聯(lián)性，這樣學(xué)生才有可能完成相應(yīng)的作業(yè)任務(wù)。

當(dāng)學(xué)生沒(méi)有學(xué)到三角函數(shù)中的輔助角公式、和差公式和二倍角公式時(shí)，教師設(shè)計(jì)的物理作業(yè)只能涉及簡(jiǎn)單的三角函數(shù)運(yùn)算，如例題2所示。

水平地面上有一質(zhì)量為m的木箱，木箱與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ（0＜μ＜1）?，F(xiàn)對(duì)木箱施加一拉力F，使木箱做勻速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)F的方向與水平面夾角為θ，如圖3，下列說(shuō)法中不正確的是（ ）

圖3 例題2示意圖

A.F和摩擦力的合力方向豎直向上

B.F和摩擦力的合力方向斜向右上方

C.摩擦力大小為 Fcosθ

D.地面對(duì)木箱的支持力大小為mg-Fsinθ

學(xué)生掌握了三角函數(shù)中的輔助角公式、和差公式和二倍角公式后，教師基于上例進(jìn)行改編，強(qiáng)化數(shù)學(xué)工具解決物理問(wèn)題（改編例題2）。

水平地面上有一木箱，木箱與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ（0＜μ＜1）?，F(xiàn)對(duì)木箱施加一拉力F，使木箱做勻速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)F的方向與水平面夾角為θ（圖4），在θ逐漸增大到90°的過(guò)程中，木箱的速度保持不變，則（ ）

圖4 改編例題2示意圖

A.F先減小后增大

B.F 一直增大

C.地面對(duì)木箱的力的方向不變

D.地面對(duì)木箱的摩擦力增大

對(duì)木箱受力分析如圖5，由于物體處于平衡狀態(tài)，有：

圖5 木箱受力分析圖

3 高中物理學(xué)科精準(zhǔn)作業(yè)的設(shè)計(jì)要體現(xiàn)培育核心素養(yǎng)的針對(duì)性

教師應(yīng)根據(jù)普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念、課程目標(biāo)和物理學(xué)科核心素養(yǎng)的要求，創(chuàng)造性地開(kāi)展教學(xué)工作，將核心素養(yǎng)的培養(yǎng)貫穿于物理教學(xué)活動(dòng)的全過(guò)程。而作業(yè)作為教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，要注重學(xué)生“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面的發(fā)展。

以《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中的試題案例為例，探討高中物理學(xué)科精準(zhǔn)作業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)該怎樣體現(xiàn)培育核心素養(yǎng)的針對(duì)性。

研究“蹦極”運(yùn)動(dòng)時(shí)，在運(yùn)動(dòng)員身上裝好傳感器，用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)員在不同時(shí)刻下落的高度及速度。如圖6甲所示，運(yùn)動(dòng)員及所攜帶裝備的總質(zhì)量為60 kg，彈性繩原長(zhǎng)為10 m。運(yùn)動(dòng)員從蹦極臺(tái)自由下落，根據(jù)傳感器測(cè)到的數(shù)據(jù)，得到如圖6乙所示的速度-位移圖像。

圖6 例題3示意圖

（1）運(yùn)動(dòng)員下落過(guò)程中在什么位置動(dòng)能最大？試從運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系討論運(yùn)動(dòng)員在該位置受力有什么特點(diǎn)。

（2）運(yùn)動(dòng)員下落動(dòng)能最大時(shí)和落到最低點(diǎn)時(shí)，繩的彈性勢(shì)能分別為多大？請(qǐng)陳述運(yùn)用相關(guān)定律解決問(wèn)題的條件。

該題以實(shí)際情境為背景，設(shè)計(jì)作業(yè)有助于促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。本題情境源于生活中的“蹦極”運(yùn)動(dòng)，目的是為了進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)中的“物理觀念”和“科學(xué)思維”。

第（1）問(wèn)考查學(xué)生是否具有“物理觀念”中的運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念以及“科學(xué)思維”中的證據(jù)意識(shí)。學(xué)生要能根據(jù)圖6乙中當(dāng)l=5 m時(shí)，v=10 m/s，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得g=10 m/s，得到空氣阻力是可以忽略的，運(yùn)動(dòng)員下落彈性繩沒(méi)有繃直前，可視為做自由落體運(yùn)動(dòng)；當(dāng)彈性繩繃直后，繩的拉力逐漸增大，當(dāng)拉力小于重力時(shí)，運(yùn)動(dòng)員做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)拉力大于重力時(shí)，運(yùn)動(dòng)員開(kāi)始做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng)。綜上分析，當(dāng)拉力等于重力時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的速度最大，動(dòng)能最大。第（2）問(wèn)要求學(xué)生陳述運(yùn)用相關(guān)定律解決問(wèn)題的條件，考查學(xué)生是否具有“科學(xué)思維”的模型建構(gòu)和科學(xué)推理能力。要求學(xué)生在作答時(shí)能根據(jù)圖6乙中當(dāng)l=5 m時(shí)，v=10 m/s，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式2gl=v得g=10 m/s，判斷出空氣阻力是可以忽略的，從而滿足機(jī)械能守恒定律的條件。學(xué)生再結(jié)合圖6乙經(jīng)過(guò)科學(xué)推理運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決問(wèn)題。

4 高中物理學(xué)科精準(zhǔn)作業(yè)的設(shè)計(jì)要體現(xiàn)學(xué)生之間的差異性

處于同一年級(jí)的學(xué)生認(rèn)知水平、能力水平各有差異；同一學(xué)生處于不同年級(jí)認(rèn)知水平、能力水平也有所不同。教師在作業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)需考慮學(xué)生之間的差異性。以“共點(diǎn)力的平衡”為例，教師在設(shè)計(jì)作業(yè)時(shí)可以將作業(yè)分成兩類(lèi)：一類(lèi)要求學(xué)生直接用力的合成、分解（正交分解）求解；另一類(lèi)要求學(xué)生使用正弦定理、余弦定理、三角函數(shù)輔助角公式和動(dòng)態(tài)作圖等方法解決共點(diǎn)力的平衡問(wèn)題。第一類(lèi)作業(yè)適用于全體學(xué)生進(jìn)行知識(shí)鞏固和發(fā)展核心素養(yǎng)；第二類(lèi)作業(yè)適用于認(rèn)知水平和能力水平高的學(xué)生或者高年級(jí)的學(xué)生以達(dá)到拓展提高和進(jìn)一步發(fā)展核心素養(yǎng)的目的。

5 高中物理學(xué)科精準(zhǔn)作業(yè)的設(shè)計(jì)要體現(xiàn)作業(yè)各環(huán)節(jié)的互動(dòng)性

物理作業(yè)的功能主要有四個(gè)方面：一是檢驗(yàn)教學(xué)效果，二是促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的鞏固和拓展，三是發(fā)揮物理學(xué)科的育人功能，培育學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)；四是為物理教師改進(jìn)教學(xué)服務(wù)。從作業(yè)的功能看，作業(yè)是一個(gè)復(fù)雜的體系，它大致包含作業(yè)設(shè)計(jì)、作業(yè)批改、統(tǒng)計(jì)分析、講評(píng)輔導(dǎo)、作業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)和作業(yè)再設(shè)計(jì)等要素，這些要素相互支撐、相互促進(jìn)、循環(huán)發(fā)展體現(xiàn)了互動(dòng)性。

教師在進(jìn)行作業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要系統(tǒng)考慮作業(yè)目標(biāo)。根據(jù)作業(yè)目標(biāo)并結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容和作業(yè)功能來(lái)確定是要檢驗(yàn)教學(xué)效果、促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的鞏固和提高，還是要進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，或發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的哪一個(gè)要素等等。同時(shí)，教師預(yù)先制定的作業(yè)目標(biāo)應(yīng)該是教師在進(jìn)行作業(yè)批改和統(tǒng)計(jì)分析時(shí)的重要維度。教師既要分析學(xué)生完成作業(yè)的效果，也要分析作業(yè)目標(biāo)的達(dá)成度，還應(yīng)該根據(jù)分析得到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行作業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)和作業(yè)的再設(shè)計(jì)，如此循環(huán)不斷地優(yōu)化物理學(xué)科作業(yè)體系，從而形成一個(gè)相互促進(jìn)、相互矯正的作業(yè)互動(dòng)系統(tǒng)。

總的來(lái)說(shuō)，教學(xué)、作業(yè)和考試評(píng)價(jià)是物理學(xué)科高質(zhì)量發(fā)展中最重要的幾項(xiàng)工作，作業(yè)是學(xué)生自主學(xué)習(xí)和發(fā)展的重要方式。物理教師進(jìn)行高質(zhì)量的學(xué)科精準(zhǔn)作業(yè)設(shè)計(jì)是替代“題海戰(zhàn)術(shù)”，避免機(jī)械刷題，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科知識(shí)的鞏固、拓展和提高，發(fā)揮物理學(xué)科育人功能、培育學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要保障。