基于学科核心素养下的高中物理单元作业设计教学研究

摘 要：在教育不断革新的当下，培养学生的学科核心素养已成为教育界的重要使命。高中物理作为一门极具逻辑性与实践性的学科，对于学生科学思维和综合素养的塑造至关重要。而单元作业设计作为教学过程的关键环节，是落实核心素养培养的重要载体。然而，传统作业往往形式单一、缺乏深度，难以满足素养培育的需求。本文聚焦于学科核心素养下的高中物理单元作业设计，深入探讨如何通过创新作业设计，如依托情境任务、设计开放问题等，助力学生深化知识理解，激发创新思维，提升物理学科核心素养，为高中物理教学改革提供有益参考。

关键词：核心素养；高中物理；单元作业设计；教学

高中物理知识抽象复杂，学生在学习过程中常面临理解困难、应用能力不足等问题。学科核心素养的提出，为高中物理教学指明了新方向，要求教学不仅要传授知识，更要注重学生思维、能力与素养的全方位发展。单元作业作为教学的延伸与巩固手段，其设计的合理性直接影响着教学效果。但目前部分物理作业存在与实际脱节、思维训练不足等弊端。因此，探索基于学科核心素养的高中物理单元作业设计意义重大。接下来，本文将详细阐述如何借助情境任务和开放问题，优化作业设计，推动高中物理教学质量的提升 。

一、依托情境任务，深化概念理解

高中物理知识体系庞大且复杂，核心概念如同串联珍珠的丝线，贯穿于各个知识模块之中。紧扣核心概念设计作业，本质上是引导学生把握知识的内在逻辑与关键要点，将零散的知识点进行整合与归纳，从而构建起层次分明、结构清晰的知识网络。例如牛顿运动定律、电磁感应定律等核心概念，是理解众多物理现象和解决实际问题的基础。而依托情境任务，则是为学生搭建起从理论到实践的桥梁。真实且贴近生活的情境，能够激发学生的学习兴趣和探究欲望，让抽象的物理概念在具体的情境中 “活” 起来。学生在分析和解决情境任务的过程中，不仅能加深对概念的理解，还能学会灵活运用概念，将物理知识内化为自身的物理观念素养，真正实现知识的迁移与应用，为后续更高层次的学习奠定坚实基础。

在人教版高中物理必修第一册 “牛顿运动定律” 单元作业中，为学生精心设计了极具现实意义的情境任务：在北方寒冷的冬季，常常出现道路积雪结冰的情况，汽车在干燥路面和冰雪路面刹车时表现出截然不同的运动状态。让学生以物理研究者的视角，深入分析这一现象背后的物理原理。学生首先要回顾牛顿第二定律，明确力与加速度的关系，同时结合摩擦力相关知识，考虑不同路面条件下摩擦力的差异。在干燥路面，汽车刹车时受到较大的摩擦力，加速度较大，能较快停下；而在冰雪路面，由于摩擦力较小，加速度变小，刹车距离显著增加。学生还需进一步思考，若汽车配备防滑链、改变轮胎花纹等，又会对刹车过程产生怎样的影响。通过对这一复杂情境的全面分析，学生不仅熟练运用牛顿运动定律和摩擦力等核心概念，还将力学知识相互关联，构建起完整的力学知识网络，深化了对物理规律的理解与掌握 。

二、设计开放问题，激发创新思维

科学思维作为物理学科核心素养的关键支柱，涵盖了模型建构、科学推理、科学论证等多个维度，而逻辑推理能力则是其重要基石。在物理学习中，学生面对复杂的物理现象和问题，需要通过严谨的逻辑推理，从已知条件出发，遵循物理规律和原理，逐步推导得出结论，这一过程能帮助他们掌握科学的思维方法，形成理性的思维习惯。设计开放性问题的作业，突破了传统封闭性问题的单一解题路径，为学生提供了广阔的思维空间。学生在探索多种可能的解决方案时，需要打破固有思维定式，运用发散性思维，对知识进行重新整合与创新运用，在分析、综合、推理等思维活动中，不断激发创新思维，提升科学思维水平，从而真正理解物理知识的本质，培养独立思考和解决复杂问题的能力。

在人教版高中物理选修 3 - 1 “恒定电流” 单元作业中，布置开放性问题：现有一个未知电阻（阻值约为 50Ω）、电动势为 6V 的电源（内阻约为 1Ω）、量程为 0 - 3A 的电流表（内阻约为 0.1Ω）、量程为 0 - 15V 的电压表（内阻约为 15kΩ），以及若干不同规格的滑动变阻器、开关和导线，要求设计一个电路测量未知电阻的阻值，并尽量减小实验误差。学生在解决该问题时，需要先分析电流表外接法和内接法的适用条件，根据电表内阻与待测电阻阻值的关系，判断测量电路的选择；再思考滑动变阻器分压式和限流式接法对实验的影响，结合电源电动势和待测电阻的工作要求，确定控制电路的方案。有的学生可能采用常规的电流表外接、滑动变阻器分压式电路；有的学生则可能另辟蹊径，利用 “替代法” 或 “半偏法” 设计电路。在这一探索过程中，学生通过不断地逻辑推理和方案优化，不仅加深了对电路知识的理解，还在创新设计中培养了科学思维能力。

三、结语

综上所述，依托情境任务深化概念理解，以及设计开放问题激发创新思维，是基于学科核心素养的高中物理单元作业设计的有效策略。通过真实情境的创设，能让学生将抽象物理概念与生活实际紧密相连，构建知识网络，提升物理观念素养；开放问题则打破学生思维局限，培养科学思维与创新能力。希望广大教育工作者能重视单元作业设计，持续探索更多创新策略，让作业成为学生提升物理素养的有力工具，助力学生在物理学习道路上不断探索、成长，为培养具有创新精神和实践能力的高素质人才贡献力量。

参考文献：

[1]李福阳.学科核心素养培养视域下的高中物理单元作业设计策略[J].数理化解题研究，2024，（33）：83-85.

[2]颜文彬.物理学科核心素养视角下的高中物理单元教学设计研究[J].安徽教育科研，2023，（18）：62-64.