摘要：本文以高中物理作業(yè)融入安全教育為例，闡述了新一輪基礎教育課程改革和“雙減”政策背景下優(yōu)化高中物理作業(yè)設計、有效發(fā)揮作業(yè)育人功能的四個路徑。

關鍵詞：高中物理；作業(yè)設計；安全教育

長期以來，教師普遍將作業(yè)看作是教學活動的補充，關注更多的是作業(yè)在“鞏固知識與技能”“落實反饋與評價”等方面的功能，而忽視了作業(yè)的育人功能。實際上，作業(yè)是學生學習活動的重要組成部分。高中生每天做作業(yè)的時間并不短，從這個角度出發(fā)，可以說作業(yè)是落實立德樹人根本任務的有效手段，是實現(xiàn)“培根鑄魂、啟智增慧”的重要載體。國務院辦公廳發(fā)布的《關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》指出，要堅持把立德樹人融入思想道德教育、文化知識教育、社會實踐教育各個環(huán)節(jié)；同時，要提高作業(yè)設計質(zhì)量，精心設計基礎性作業(yè)，適當增加探究性、實踐性、綜合性作業(yè)。因此，如何“優(yōu)化物理作業(yè)設計，有效發(fā)揮育人功能”是值得廣大教師研究的課題。本文以高中物理作業(yè)融入安全教育為例，探討開發(fā)作業(yè)育人功能的有效途徑。

1設計解決問題類作業(yè)：進行交通安全教育

近年來，我國汽車保有量持續(xù)增加，學生交通安全事故頻發(fā)，交通事故已成為我國中小學生意外傷亡的重要原因。據(jù)統(tǒng)計，我國每年約有2萬名中小學生因交通事故傷殘、死亡，因此加強中小學生交通安全教育十分必要。如何擺脫枯燥的說教式教育，提升交通安全教育的有效性？通過巧妙設計物理作業(yè)，讓學生在深化知識理解和解決實際問題的過程中接受交通安全教育。

高中物理很多內(nèi)容都在研究物體的受力、運動，很多資源可以經(jīng)過挖掘后成為滲透交通安全意識的優(yōu)秀素材，培養(yǎng)學生對生命的熱愛之情，實現(xiàn)物理教學的德育功能。［1］

例1質(zhì)量為m的汽車，以速度v0行駛，該汽車裝有防抱死剎車系統(tǒng)（ABS），制動力恒為f。駕駛員發(fā)現(xiàn)危險情況，需緊急制動，若駕駛員的反應時間（從發(fā)現(xiàn)情況到踩下剎車的時間）為t0，求從駕駛員發(fā)現(xiàn)情況到完全停車，汽車行駛的距離s。根據(jù)計算結果，請你提出兩條有利于保障行車安全的措施。

設計分析：在駕駛員反應時間內(nèi)，汽車做勻速直線運動，s1＝v0t0；駕駛員踩下剎車后，汽車做勻減速運動，根據(jù)動能定理有－fs2＝0－12mv20，s＝s1＋s2＝v0t0＋mv202f。顯然s越大越不安全，計算結果s與v0、t0、m、f均有關，具體關系如表1所示。

學生根據(jù)運動學規(guī)律和動能定理，可以輕松解答第一個問題。然而，如果僅僅停留在這個層面，習題只發(fā)揮了鞏固知識的作用，第二問是習題的精華所在，學生只有在深刻理解汽車剎車距離與各物理量關系的前提下才能作答，從而實現(xiàn)從解題到解決問題的轉變。同時，第二問是開放性的，答案不唯一，教師可以在講評時引導學生逐條分析。學生根據(jù)已有知識，解決實際問題，在知識應用中接受安全教育。這樣的教育方式，定會讓學生印象深刻，終身受用。高中階段的物理學習中，適合設計問題解決類作業(yè)，進行交通安全教育的內(nèi)容還包括圓周運動，如汽車轉彎、過凹凸橋減速；牛頓第一定律，如上車抓好扶手、系安全帶等；動量，如避讓碰撞、不向車外拋物等。

2設計模型建構類作業(yè)：實現(xiàn)災害避險教育

教育部印發(fā)的文件《生命安全與健康教育進中小學生課程教材指南》中指出，依據(jù)學科特點，以核心素養(yǎng)為導向選取生命安全與健康教育相關內(nèi)容，作為學科教學素材，有機融入學科教育。注重趣味性、互動性、體驗性和生成性，提升教育實效性。［2］臺風、雷電、泥石流、地震等是常見的自然災害，如何讓學生了解自然災害，掌握有效避險的方法？教師常用的做法是開展主題班會，通過文字、圖片及視頻等形式進行自然災害避險教育。這種方式雖然直觀，但“趣味性、互動性、體驗性、生成性”不高，效果往往不盡如人意。筆者通過將自然災害避險教育轉換成物理課后作業(yè)，讓學生在信息獲取和科學建模中，認識自然災害，產(chǎn)生了意想不到的效果。

例2福建屬于臺風頻發(fā)地區(qū)，各類戶外建筑設施都要考慮臺風的影響。如高速公路旁常見的廣告牌要求能承受10級臺風，請你利用所學的物理知識，上網(wǎng)查閱相關資料，建立合理的物理模型，估算在設計建造時，該廣告牌的承受力至少為多大。

設計分析：這是一道開放性習題，所給已知條件很少，學生首先要通過網(wǎng)絡檢索必要的信息，這一方面鍛煉了學生獲取信息的能力，另一方面，學生自己動手檢索信息，印象將會更加深刻，教育效果更好，實現(xiàn)了從被動教育向自我主動學習的轉變。

學生通過網(wǎng)絡檢索得到高速公路旁廣告牌標準尺寸為長18m、寬6m；10級臺風風速為24.5～28.4m/s；標準狀態(tài)下空氣密度為1.29kg/m3。在獲取到相應的信息后，學生需建立合理的物理模型，這里用到動量定理中的“流體模型”。假設風速方向垂直于廣告牌迎風面，設廣告牌迎風面面積為S，風速為v，空氣密度為ρ，風碰到廣告牌后速度減為零，根據(jù)動量定理有－FΔt＝0－ρSv2Δt，解得F＝ρSv2。為了便于估算，取風速v＝25m/s、空氣密度ρ＝1.3kg/m3、面積S＝6×18m2＝108m2≈100m2，算得F＝81250N。

通過數(shù)字化的展示，臺風威力得以直觀顯現(xiàn)，使學生更容易接受臺風天氣盡量不外出的安全建議。值得一提的是，筆者讓學生以小組為單位完成作業(yè)，這個過程中，成員間互相協(xié)作、討論、質(zhì)疑和交流，最終形成了較為合理的結論，學生的團隊協(xié)作精神無形中得到培育。

高中物理數(shù)學中適合設計模型建構類作業(yè)，實現(xiàn)災害避險教育的內(nèi)容還有“雷擊”——尖端放電模型、“泥石流”——板塊模型、“地震”——橫波、縱波模型等。通過設計模型建構類作業(yè)，學生在信息獲取和科學建模過程中認識了自然災害，學會了估算自然災害的破壞力，并掌握規(guī)避危險的方式。在當前中小學安全教育缺乏必要課時保障的前提下，將學科滲透作為中小學安全教育的主要形式，對于提高中小學安全教育的效果和質(zhì)量有一定的積極作用。［3］

3設計新聞剖析類作業(yè)：開展國防安全教育

教育部《國防教育進中小學課程教材指南》中指出，物理學科要引導學生學習探究有關物理知識和原理及其在“兩彈一星”、載人航天、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、潛水器、航空母艦、軍事偵察裝備等國防科技領域的應用，了解物理在促進國防建設上所發(fā)揮的作用，激發(fā)投身國防科技的熱情，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力。［4］充分挖掘熱點新聞的育人價值，設計新穎的物理作業(yè)，利用物理知識剖析新聞，讓學生了解國防安全知識，是開展國防教育的創(chuàng)新路徑。

例3美國“星鏈”衛(wèi)星曾于2021年兩度接近我國的天宮空間站。為了規(guī)避危險，天宮空間站實施了緊急避碰措施（通過發(fā)動機點火變軌）。取無窮遠處引力勢能為0，只考慮地球的引力作用，質(zhì)量為m的繞地天體在距地心r處的引力勢能

式中M為地球質(zhì)量，G為引力常量?，F(xiàn)將空間站的質(zhì)量記為m0，變軌前后穩(wěn)定運行的軌道半徑分別記為r1、r2，如圖所示。問：

（1）空間站緊急避碰過程中發(fā)動機至少做多少功？

（2）通過查閱資料，發(fā)揮你的想象，為了避免太空垃圾或敵對衛(wèi)星撞擊空間站，空間站可以采取哪些措施或者應發(fā)展哪些技術？

設計分析：該例題改編自2022年福建高考題?？臻g站在軌道1運行時，GMm0r21＝m0v21r1，引力勢能Ep1＝－GMm0r1；空間站在軌道2上運行時，GMm0r22＝m0v22r2，引力勢能Ep2＝－GMm0r2。

根據(jù)功能關系，緊急避碰過程中發(fā)動機做的功W≥12m0v22＋Ep2－12m0v21＋Ep1，即W≥12GMm01r1－1r2，所以發(fā)動機做的功至少為12GMm01r1－1r2。第二個問題是開放性的，沒有標準答案，只要回答合理且具有一定創(chuàng)新性即可，比如開發(fā)“太空垃圾捕獲”技術、發(fā)展激光武器、改進空間站的儲能技術等。

高中物理的教學中，適合設計新聞剖析類作業(yè)，開展國防教育的內(nèi)容還有“電磁彈射”“艦載機起降”“運—20執(zhí)行任務”“光纖制導導彈”“原子彈”“氫彈”等。新聞剖析類作業(yè)緊扣新聞熱點，能有效激發(fā)學生的學習興趣，而引導學生利用物理知識剖析新聞內(nèi)涵的過程，既能讓學生充分感受到我國國防技術的先進性，又能增強學生的國防安全意識，培養(yǎng)學生“為中華之崛起而讀書”的精神。

4設計實驗探究類作業(yè)：融入生命安全教育

實驗探究類作業(yè)以問題或項目為驅(qū)動，探究性強，趣味性高，有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和動手實踐能力。將實驗探究類作業(yè)與生命安全教育有機結合，讓學生通過實驗探究、模擬生命安全問題，了解有關安全防護措施，使生命安全教育事半功倍。

例4帶領學生在實驗室內(nèi)做如下實驗：從戴著安全帽的西瓜上方1m高處，將1kg的重物由靜止釋放，砸到安全帽上，西瓜完好無損；接著取下西瓜頭上的安全帽，將重物放在原位，重物下落高度仍為1m，釋放重物，重物砸到西瓜后，西瓜裂開。

設計分析：通過本實驗，讓學生了解安全頭盔的重要性，建筑工地的工人、電動車和摩托車駕駛員都應自覺佩戴安全頭盔。實驗后，筆者趁熱打鐵，根據(jù)重物砸到西瓜，西瓜破裂的事實，讓學生估算：若在離地45m的高層建筑上，有一顆質(zhì)量為0.01kg的螺釘由靜止脫落，忽略空氣阻力，螺釘碰到地面后經(jīng)0.05s速度減為零（不反彈），重力加速度g取10m/s2。則螺釘落地過程對地面的平均作用力約為螺釘自重的多少倍？若螺釘尖端底面積為0.1mm2，尖端朝下落地時將產(chǎn)生多大的壓強？學生根據(jù)運動學公式、動量定理及壓強的計算公式，可算出平均作用力約為螺釘自重的60倍，產(chǎn)生的壓強將達到6×107Pa。若螺釘落到行人身上，將造成意外傷害（據(jù)研究，人體皮膚所能承受的壓強為p＝20.89±4.11MPa）?！?0倍”和“6×107Pa”這組數(shù)字給學生帶來巨大的震撼。通過實驗和具體的數(shù)字將高空拋物的危害直觀地顯化出來，使安全教育效果更顯著。

生命安全教育與物理教學聯(lián)系緊密，呵護每個學生健康快樂地成長，讓每個學生發(fā)揮個體特性和煥發(fā)生命的活力，是每一個教師的責任。高中物理的教學中，可通過設計實驗探究類作業(yè)，開展生命安全教育的內(nèi)容還有防溺水教育中“視深”和“實深”的關系、安全用電、靜電防護等。

5結語

新一輪基礎教育課程改革和“雙減”背景下的物理教學，應將立德樹人作為教學的首要目標。新時代的物理教師，應當發(fā)揮物理學科特色，不斷優(yōu)化物理作業(yè)設計，在提升作業(yè)質(zhì)量、減輕學生作業(yè)負擔的同時，不忘育人初心，將安全教育等德育工作融入作業(yè)設計中。

參考文獻

［1］楊梅芬，晏廷飛.在物理習題教學中滲透交通安全意識的探索［J］.物理教學探討，2011，29（5）：21-22.

［2］［3］馬雷軍. 我國中小學安全教育的形勢、問題與策略［J］.中國德育，2022（18）：21-24.

［4］杜麗梅．生命安全教育與物理教學［J］．現(xiàn)代教育科學 ，2020（S1）：158-159.

*基金項目：本文系福建省教育科學“十四五”規(guī)劃2022年度課題“基于‘雙減’政策的高中物理‘大作業(yè)’設計研究”（課題編號：FJJKZX22-454）及福建省教育科學“十四五”規(guī)劃2022年度課題“新課標指導下科學教育中跨學科素養(yǎng)的評價體系構建與培育研究”（課題編號：FJJKBK22-069）的階段性研究成果。