基于“單元設(shè)計”的物理復(fù)習(xí)課架構(gòu)

彭夷　駱波

摘 要：要發(fā)展學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，必須充分把握學(xué)科特質(zhì)，了解“單元設(shè)計”的意圖，將課時設(shè)計進(jìn)行前后聯(lián)系，從而整體把握知識的建構(gòu)過程。尤其是在初三復(fù)習(xí)課中，需要以此為基礎(chǔ)建立“目標(biāo)—學(xué)習(xí)—評價”三位一體的學(xué)習(xí)架構(gòu)，提高復(fù)習(xí)的有效性。

關(guān)鍵詞：單元設(shè)計；初三物理復(fù)習(xí)；學(xué)習(xí)架構(gòu)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2017）11-0019-5

課程改革的目標(biāo)是培養(yǎng)全面發(fā)展的人，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。為了順應(yīng)課改的需求，一線教師應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識本學(xué)科的學(xué)科特點，全面了解本學(xué)科的學(xué)科素養(yǎng)。而落實學(xué)科素養(yǎng)的關(guān)鍵就在于了解本學(xué)科的單元設(shè)計意圖，將碎片化的課時設(shè)計進(jìn)行有效的聯(lián)系與整合，尤其是在初三復(fù)習(xí)課中，需要以此為基礎(chǔ)建立“目標(biāo)—學(xué)習(xí)—評價”三位一體的學(xué)習(xí)架構(gòu)。

1 初三復(fù)習(xí)課中單元目標(biāo)的建構(gòu)

單元目標(biāo)必須基于文本研讀的基礎(chǔ)之上，而研讀的內(nèi)容包括初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)、初中物理教材以及其他素材與資源。通過研讀建構(gòu)起單元復(fù)習(xí)的目標(biāo)，為復(fù)習(xí)課的有效開展提供可評價、可操作的目標(biāo)體系。

1.1 解讀課程標(biāo)準(zhǔn)

“壓強(qiáng)和浮力”是“運(yùn)動和相互作用”（一級主題）下 “機(jī)械運(yùn)動和力”（二級主題）的部分內(nèi)容。內(nèi)容要求如表1。

從知識與技能的掌握程度來看：對于“壓強(qiáng)”的描述是“理解”，對于“液體壓強(qiáng)”的要求是了解，對于“氣體壓強(qiáng)”的描述是“知道”，對于“浮力”的內(nèi)容要求是“認(rèn)識”。由此可見，本單元在整個力學(xué)學(xué)習(xí)體系中占有非常重要的位置。而三個科學(xué)內(nèi)容，都提到要“通過實驗”，可見“實驗”貫穿于知識建構(gòu)的整個過程之中，是概念與規(guī)律生成的必經(jīng)環(huán)節(jié)。[1]

1.2 解讀蘇科版初中物理教材

蘇科版初中物理教材在每一個單元的結(jié)束部分都安排有“小結(jié)與評價”環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)主要包括兩部分內(nèi)容：一是本單元的知識架構(gòu)圖示（如圖1），二是反思與評價的活動。由圖1可知，本單元主要學(xué)習(xí)的內(nèi)容包括兩個力——壓力和浮力，一個力的作用效果——壓強(qiáng)。而每一個知識點都標(biāo)注了“應(yīng)用”兩字，可見學(xué)以致用在本單元中的重要性。

與課程標(biāo)準(zhǔn)的要求相匹配，教材中設(shè)計了11個課堂學(xué)習(xí)活動（如表2），讓學(xué)生充分實驗、深入探究、生發(fā)問題、建構(gòu)知識與規(guī)律。

由表2可知，教材中每個活動環(huán)節(jié)都是相互呼應(yīng)且層層遞進(jìn)的關(guān)系，把握其中的主要活動就能對課堂的核心內(nèi)容有更加深刻的把握。

1.3 學(xué)情分析

初三復(fù)習(xí)階段，學(xué)生已對整個初中物理的知識體系有了初步的掌握。尤其是力學(xué)的內(nèi)容，隨著抽象思維能力的提升，他們對于力以及力與運(yùn)動的關(guān)系也已由最初的模糊狀態(tài)漸漸清晰起來。壓強(qiáng)概念的建立所需要理解的比值定義法學(xué)生已經(jīng)經(jīng)歷過多次，運(yùn)動狀態(tài)及相關(guān)受力分析的掌握為學(xué)生對沉浮條件的理解掃清了障礙，學(xué)生數(shù)學(xué)能力的提升尤其是字母運(yùn)算能力的發(fā)展也為復(fù)習(xí)活動中重新建構(gòu)概念與規(guī)律提供了有力支撐。因此，“壓強(qiáng)和浮力”初三復(fù)習(xí)課的思路可以是以應(yīng)用相關(guān)的活動為出發(fā)點，重新建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)；適當(dāng)進(jìn)行拓展訓(xùn)練，提升理解的層次與深度。

綜上所述，本單元復(fù)習(xí)時的單元目標(biāo)可描述為：

（1）通過學(xué)習(xí)活動，讓學(xué)生利用壓強(qiáng)公式進(jìn)行簡單計算和解釋相關(guān)現(xiàn)象從而加深對壓強(qiáng)概念的理解；

（2）通過學(xué)習(xí)活動，讓學(xué)生對液體壓強(qiáng)的應(yīng)用有更多的了解，對影響液體壓強(qiáng)的因素有更深刻的體會；

（3）通過學(xué)習(xí)活動，讓學(xué)生回顧標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的大小，知道流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系，知道相關(guān)應(yīng)用；

（4）通過學(xué)習(xí)活動，讓學(xué)生知道影響浮力大小的因素，能利用阿基米德原理進(jìn)行浮力的簡單計算，知道物體的浮沉條件。

本單元可以分解為兩個課時進(jìn)行復(fù)習(xí)，本文將以第一課時“壓強(qiáng)、液體壓強(qiáng)”的復(fù)習(xí)為例闡述相關(guān)的課堂學(xué)習(xí)過程。

2 初三復(fù)習(xí)課中學(xué)習(xí)活動與評價體系的建構(gòu)

學(xué)習(xí)活動以及相關(guān)的評價設(shè)計應(yīng)當(dāng)明確地指向單元目標(biāo)，讓學(xué)生能夠在情境中回顧舊知；在完成任務(wù)的過程中，理解知識與規(guī)律；在與同學(xué)、老師的交流中加深對知識的理解。

課前教師可以通過前測來判斷學(xué)生學(xué)習(xí)的原點。

前測題1 初中生站立時對地面的壓強(qiáng)約為16 000 Pa （ ）

前測題2 液體壓強(qiáng)與水的重力有關(guān)

（ ）

2.1 賦予教材活動以情境和任務(wù)——壓強(qiáng)的復(fù)習(xí)

教材中《壓強(qiáng)》這一節(jié)內(nèi)容設(shè)計了三個學(xué)習(xí)活動，其中層次最高、難度最大的就是壓強(qiáng)知識的應(yīng)用：估測人站立時對地面的壓強(qiáng)。因此，在本節(jié)復(fù)習(xí)課中設(shè)計了任務(wù)型活動：小小刑偵專家，將知識放置到情境中去，給學(xué)生提出任務(wù)和要求，激發(fā)興趣，收獲成功。

課前準(zhǔn)備：購買模具和石膏粉制作鞋模，展示鞋模并提出問題：刑偵專家通過鞋模的長度能推算出什么？通過鞋模的厚度能估計出什么？

例1 刑偵專家在案發(fā)現(xiàn)場松軟的泥地上發(fā)現(xiàn)了嫌疑人行走時留下的腳印，立即用石膏澆鑄了鞋模。測出了鞋模的平均厚度為2 cm，并用方格紙描下了嫌疑人的腳印，如圖2所示，已知方格紙每小格的邊長為3 cm。

（1）嫌疑人每只腳的面積為__________cm2（不滿一格的以半格計）；

（2）一般情況下人的身高大約是腳長的7倍，照此推算嫌疑人的身高大約為_________m。

關(guān)于第一問，學(xué)生估算出的腳印面積差異較大，通過小組合作，交流計算方法，初步達(dá)成了共識，腳印面積約為153 cm2。第二問的計算，發(fā)現(xiàn)嫌疑人身高僅為1.49 m左右，體貌特征非常明顯，追問嫌疑人究竟是個矮胖子還是一個矮瘦子？

（3）為了估測嫌疑人的質(zhì)量，刑偵專家從背包中拿出一個邊長為5 cm的正方體鋁塊，放在嫌疑人腳印旁的平地上，并在鋁塊上面加巖石塊，當(dāng)鋁塊陷入泥中的深度也為2 cm時，用測力計測出鋁塊和巖石塊的總重為65 N，據(jù)此專家算出嫌疑人的質(zhì)量為多少？（取g=10 N/kg）endprint

第三問可以回顧以下知識：1.壓力的作用效果——使物體發(fā)生形變，壓強(qiáng)是表示壓力作用效果的物理量，因此形變程度相同，壓強(qiáng)相同。用鋁塊對地面的壓強(qiáng)代替嫌疑人對地面的壓強(qiáng)。2.嫌疑人對地面壓力的計算，涉及到公式的運(yùn)用，受力面積的選擇等。3.回顧了重力與質(zhì)量的關(guān)系。最終計算得到嫌疑人的質(zhì)量約為39.78 kg，所以初步判斷是個矮瘦子。

對于第三問還可以進(jìn)行評估與反思，若嫌疑人背著個背包，則測量值偏大還是偏?。咳粝右扇怂┬哟罅艘淮a，則測量值偏大還是偏??？在鋁塊上加石塊能否非常精確地達(dá)到相同的深度，若要使實驗結(jié)果更加接近真實值，可以如何操作？要更加精確地測量鞋印面積，如何選擇方格紙？系列問題串的設(shè)計，有助于拓展學(xué)生的思維，使學(xué)生對增大和減小壓強(qiáng)的方法也有了更加深刻的認(rèn)識。

（4）若已知石膏的密度ρ=0.9×103 kg/m3，將鞋模放置在水平地面上，則鞋模對地面的壓強(qiáng)為多少Pa？

學(xué)生在推導(dǎo)的過程中得到了柱體壓強(qiáng)的公式p=ρgh，為接下來液體壓強(qiáng)公式的推導(dǎo)過程埋下伏筆。

將教材中活動10.2相關(guān)的探究題作為目標(biāo)檢測題，評估復(fù)習(xí)的效度。

目標(biāo)檢測1：圖3所示為小麗在“研究影響壓力作用效果的因素”實驗中所選用的器材在水平桌面上進(jìn)行的實驗過程圖示。

（1）本實驗的科學(xué)探究方法有：__________、

____________。

（2）小麗為了探究壓力作用的效果跟壓力大小的關(guān)系，應(yīng)該通過圖中的______兩次實驗進(jìn)行比較得出結(jié)論；為了探究壓力作用的效果跟受力面積大小的關(guān)系，應(yīng)該通過圖中的______兩次實驗進(jìn)行比較得出結(jié)論。

（3）通過實驗小麗得出結(jié)論：壓力作用的效果不僅跟壓力的大小有關(guān)，而且跟受力面積有關(guān)。小麗的結(jié)論_____（選填“正確”或“不正確”）。

（4）在生活中，書包的背帶做得又寬又大，這是利用了：________來減少壓力作用的效果；俗話說“磨刀不誤砍柴工”所蘊(yùn)含的物理知識是：________來增加壓力作用的效果。

2.2 模擬一個實驗、認(rèn)識一個工具——液體壓強(qiáng)的復(fù)習(xí)

教材在“信息庫”中介紹了帕斯卡的生平及成就，為復(fù)習(xí)課的開展提供了線索。為了讓學(xué)生對影響液體壓強(qiáng)的因素有更深刻的感受，體現(xiàn)教材知識結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)課中設(shè)計了演示實驗：模擬帕斯卡裂桶實驗；以及閱讀活動：認(rèn)識液壓千斤頂。

（1）模擬帕斯卡裂桶實驗

首先，利用自制器材模擬帕斯卡裂桶實驗。實驗儀器如圖4所示，將漏斗與塑料瓶用長橡膠軟管連接，用細(xì)針在塑料瓶上扎一些小孔，向漏斗中注水，逐漸提升漏斗的高度，發(fā)現(xiàn)從塑料孔中流出的水噴射得越來越遠(yuǎn)。說明液體壓強(qiáng)與液體的重力______，與液體的_______有關(guān)。

（2）認(rèn)識液壓千斤頂

閱讀：“加在密閉液體上的壓強(qiáng)，能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞”，這個規(guī)律叫做帕斯卡定律。在圖5所示的連通器中，如果活塞的質(zhì)量和液體本身所受的重力可以忽略不計，根據(jù)帕斯卡定律可以推得，作用在大、小活塞上的力和大、小活塞的面積有以下關(guān)系：

根據(jù)這一關(guān)系式：如果小活塞的面積較小，那么在小活塞上加一個較小的力，就可以在大活塞上得到一個較大的力?！耙簤呵Ы镯敗本褪歉鶕?jù)帕斯卡定律制成的。

例2 如圖6所示的是液壓千斤頂?shù)钠拭鎴D。它是汽車等運(yùn)輸機(jī)械常備的維修工具，只要對杠桿施加一個不大的作用力F，就可以把一輛汽車頂起來而便于更換和修理輪胎。如果圖示的千斤頂?shù)拇蠡钊娣e是40 cm2，小活塞面積是5 cm2時，杠桿上的OA=OB。不考慮機(jī)械自重與摩擦，若要使用該千斤頂將重為10 000 N的物體頂起一定的高度，則維修人員需要施加的力為___________N（g=9.8 N/kg）

設(shè)置該例題的目的在于檢測學(xué)生對閱讀材料的理解程度，提煉有用的信息。同時，可以復(fù)習(xí)杠桿平衡條件的知識。針對不同層次的學(xué)生，還能夠?qū)⒈纠}進(jìn)行改編與進(jìn)階練習(xí)。例如，進(jìn)階1：畫出F的力臂l1、A點受到的阻力l2；進(jìn)階2：不計機(jī)械的自重和摩擦，要將10 000 N的物體頂起一定高度，需要施加多大的力？進(jìn)階3：考慮機(jī)械自重和摩擦，若該千斤頂?shù)臋C(jī)械效率為80%，要將10 000 N的重物提升3 cm，則維修人員需要施加的力為多少？進(jìn)階4：該裝置在使用時發(fā)現(xiàn)，壓下杠桿時，雖然能把一個重物頂起來，但一放手，重物又降下來了，不能把重物長時間頂住，請補(bǔ)充一個零件在相應(yīng)的位置以達(dá)到長時間頂住重物的目的。

將教材中活動10.5相關(guān)的探究題作為目標(biāo)檢測題，評估復(fù)習(xí)的效度。

目標(biāo)檢測2：

1.某小組“探究影響液體壓強(qiáng)大小因素”，他們設(shè)計了如圖7所示的實驗探究方案，圖7（a）（b）（d）中金屬盒在液體中的深度相同。實驗測得幾種情況下U型管兩側(cè)液面高度差的大小關(guān)系是h4>h1=h2>h3。

（1）實驗中液體壓強(qiáng)的大小是通過比較___

來判斷的，這種方法通常稱為轉(zhuǎn)換法。

（2）由圖7（a）和圖______兩次實驗數(shù)據(jù)比較可以得出：液體的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大。

（3）由圖7（a）和圖7（d）兩次實驗數(shù)據(jù)比較可以得出：_________________________。

課后教師可以通過對前測題的再測來判斷學(xué)生學(xué)習(xí)的終點。

3 結(jié) 語

學(xué)校課程可以分為“計劃型課程”及“項目型課程”。[3]“計劃型課程”的單元編制是按照“目標(biāo)—達(dá)成—評價”的方式來設(shè)計的；“項目型課程”的單元編制是按照“主題—探究—表達(dá)”的方式來設(shè)計的。要提高初三物理復(fù)習(xí)的有效性，保持學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，則復(fù)習(xí)課的架構(gòu)方式應(yīng)主動向“主題—探究—表達(dá)”的方向靠攏。

在日常的教學(xué)中應(yīng)鼓勵學(xué)生制作項目產(chǎn)品、完成項目任務(wù)并進(jìn)行綜合實踐活動以積累課堂教學(xué)的素材，在復(fù)習(xí)課中充分利用積累的素材及其他資源，始終以提高學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)為出發(fā)點，設(shè)計并完善復(fù)習(xí)課的課堂教學(xué)架構(gòu)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部. 全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

[2]劉炳昇，李容.義務(wù)教育教科書 物理（八年級下冊）[M]. 南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社， 2015.

[3]鐘啟泉.單元設(shè)計：撬動課堂轉(zhuǎn)型的一個支點[J].教育發(fā)展研究，2015（24）：1-5.

（欄目編輯 劉 榮）endprint