基于学习进阶理论探索高考评价体系视域下的单元作业设计——以《万有引力定律及其航天》单元作业设计为例

李永程

（连江尚德中学，福建 福州 350514）

学生学业负担过重是一个长期被关注的话题，而学生“减负”的重中之重就是减轻学生的课外作业负担。2017 年9 月以来国家相关部门发布的《关于深化教育体制机制改革的意见》《关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》《关于印发中小学生减负措施的通知》等文件通知明确要求学校必须优化作业结构，严控作业数量，提高作业品质。以高考评价体系为指导，基于学习进阶进行单元作业设计，是设计高品质作业的有效途径。文章以《万有引力定律及其航天》单元作业设计为例来探讨高考评价体系视域下基于学习进阶的单元作业设计。

一、理论基础

（一）高考评价体系

2019 年11 月《中国高考评价体系》和《中国高考评价体系说明》出版社发行。“一核四层四翼”是中国高考评价体系高度概括表述，“一核”是核心功能、总体目标、考查目的，指明了“为什么考”，即：立德树人、服务选才、引导教学；“四层”是高考的考查内容，要围绕“一核”这个总体目标并遵循“四层”要求进行设计，是素质教育的目标在高考中的提炼，指明了“考什么”，即：核心价值、学科素养、关键能力、必备知识；“四翼”是素质教育的评价维度在高考中的体现，指出了“怎么考”，即：基础性、综合性、应用性、创新性。高考评价体系将核心价值、学科素养、关键能力、必备知识作为考查内容，就是将高校人才选拔要求和国家课程标准有机结合在一起，统一在选人和育人的根本任务上。［1］

（二）学习进阶理论

学习进阶是“对学生在一个时间跨度内学习和探究某一主题时，依次进阶，逐级深化的思维方式的描述”。［2］基于学习进阶理论开展由简单到复杂、层层递进、逐级深化的教育教学活动“能够帮助教师更好地落实课程标准的要求，更准确合理地把握教学内容的深广度与宽度。”［3］学者郭玉英、姚建欣研究团队的“科学概念理解发展的层级模型”有五个发展层级：经验、映射、关联、系统、整合；姚建欣、郭玉英团队研究发现，按进阶的主题尺度（topicscope）可以将这些研究（注：指学习进阶研究）分成“教学设计尺度上的进阶”和“课程规划尺度上的进阶”两类。［4］并指出真正服务于教学实践时教学设计尺度上的学习进阶推广得非常快。本研究借鉴郭玉英团队的“科学概念理解的发展层级模型”，在教学设计尺度上按四个层级（映射、关联、系统、整合）设计“《万有引力定律及其航天》单元作业设计层级框架”（见图1）并进行教学实践。单元作业是新课教学后的巩固提升，学生对本单元的知识规律已经有了较理性的认识，因此本课题组设计的“单元作业设计层级框架”删除了“经验”层级。实践结果表明，进阶作业更符合学生的认知规律，能更有效巩固学生的学习成效，能更好地落实新时代的育人要求。

（三）单元作业设计层级模型

单元作业设计，是指教师以单元为基本单位，依据一定的学习目的，选择重组、改编完善或自主开发等多种形式形成作业的过程。［5］教师以单元为基本单位开展作业设计，能从单元整体视角思考作业的目标、类型、时间、难度，提高作业的针对性、目标性，实现作业的高质量；教师以单元为基本单位开展作业设计，能有效关注作业设计必备知识的关联性、关键能力的综合性、学科素养的递进性、核心价值的全面性，提高作业的多样性、系统性，实现作业的高品位；教师以单元为基本单位开展作业设计，能基于学生认知结构设计依次进阶、逐级深化的基础性、综合性、应用性、创新性作业，提升作业的发展性和科学性，实现作业的高品质。

课题组通过研究与实践，借鉴北京师范大学郭玉英物理教育研究团队“科学概念理解的发展层级模型”，设计了高考评价体系视域下“单元作业设计层级模型”（见表1）来指导单元进阶作业设计。基础层级要求学生能建构事物与物理概念、规律之间的映射关系，综合层级要求学生能关联关键能力分析解决问题，应用层级要求学生能系统调用物理学科素养分析解决问题，创新层级要求学生能整合相关科学观念完成开放型或者探究性任务。

表1 高考评价体系视域下“单元作业设计层级模型”

二、实例分析

实例是普通高中物理教科书（必修）第二册第四章《万有引力定律及其航天》的单元作业设计。层级框架见图1。

（一）进阶1：设计基础性试题夯实必备知识映射关系

高考试卷中应该包含一定比例的基础性试题，引导学生打牢知识基础。［6］在单元作业中设计或者选用基本的、通用的、典型的问题情境，考查学生建构事物与物理概念、规律之间的映射关系的学业水平，引导学生夯实基础知识。

例1（原创）电影《流浪地球》的故事中，科学家们发现太阳正快速膨胀，短时间内太阳将吞没地球，人类为了自救在地球表面上建造了超过一万座的发动机推动地球远离太阳。若要确保地球在离开太阳的过程中匀速运动，则在地球奔往新家园的过程中，万座发动机的推力需（ ）。

A.不变 B.越来越小 C.越来越大 D.无法确定

［解析］地球匀速运动：推力F 等于万有引力

离太阳越来越远，r 越来越大，F 越来越小。

答案：B。

［意图］本题基于基本问题情境考查地球匀速运动与物体受力平衡、万有引力与天体间距离两个映射关系，引导学生从物理的视角（物理观念）分析解决实际问题，夯实基础知识。以反映我国太空探索事业的电影《流浪地球》为背景材料，渗透核心价值观教育，培育民族自豪感，厚植爱国主义情感。是一道夯实必备知识映射关系的基础性试题。

（二）进阶2：设计综合性试题贯通关键能力关联关系

在命制试题时，要从研究对象或者事物的整体性、完整性出发，不仅要从学科内容上进行融合，凸显对复合能力的要求，也要在试题呈现形式上丰富多样，从而实现对学生素质综合全面的考查。［6］在单元作业中设计或者选用复杂的、综合层面的问题情境，建构事物与多个物理概念、多个物理规律的关联关系，融会贯通解决复杂的、综合层面的问题情境的关键能力的关联关系，全面考查学生综合运用知识、技能解决物理综合问题的复合能力。

例2（原创）我国火星探测器“天问一号”在2020年7 月奔向火星。假设“天问一号”到达火星上空后，开展的两项科学实验——重新测定火星的半径和质量。已知此时“天问一号”绕火星做匀速圆周运动，距火星表面的高度为H，运行的周期为T，火星对“天问一号”的张角θ 为600。请你：

（1）求出火星的半径和质量的表达式。

（2）求出火星表面的重力加速度。

得：R=H

“天问一号”绕火星做匀速圆周运动：

［意图］本题建构卫星环绕中心天体匀速圆周运动与周期、重力（万有引力）、三角函数、圆周运动规律等多个概念、规律的关联关系，融会贯通（关联）信息整理能力、语言（物理）表达能力、演绎推理能力等关键能力。全面考查学生的复合能力，是一道关联（融会贯通）关键能力的综合性试题。

（三）进阶3：设计应用性试题系统培育学科素养

发挥高考的正向引导作用，在命题时应坚持理论联系实际的原则，使用贴近时代、贴近社会、贴近生活的素材，让学生充分感受到课堂所学内容中蕴含的应用价值。［6］在单元作业中设计或者选用生活实践问题情境，要求学生从系统层面上协调物理学科素养，并灵活应用来解决实际问题，在实际运用中从系统角度培育学生核心素养。

例3（原创）2020 年是火星年，在中国、美国、欧盟等至少有4 项火星探测发射任务。各个国家争相在2020 年进行火星探测器发射的一个重要原因是：2020年10 月14 日前后太阳、地球与火星将成一条直线，地球与火星两者距离最近（火星探测器发射的窗口期）。已知火星的公转周期是687 天，请你根据物理知识和常识估算2020 年后的下一个火星探测器发射窗口期（ ）。

A.2021 年12 月9 日前后

B.2022 年12 月9 日前后

C.2023 年12 月9 日前后

D.2024 年12 月9 日前后

［解析］地球与火星两者距离再次最近，则地球比火星绕太阳多转1 圈，则：

又T地=365 天，T火=687 天，

解得：t=778.7 天，约26 个月，因此地球与火星两者距离再次最近应该为2022 年12 月9 日前后。

答案：B。

［意图］本题选用贴近时代的生活实践问题情境，要求学生系统调用万有引力定律、圆周运动、追及问题等学科知识；系统地调用物理观念（运动观念）、科学思维（模型建构），科学态度与责任（严谨认真），从物理的视角、选用恰当地物理模型通过严谨认真的计算分析解释实际问题。是一道系统培育学科素养的应用性试题。

（四）进阶4：设计开放性试题整合科学概念培育创新思维

高考试题应合理呈现情境，设置新颖的试题呈现方式和设问方式，促使学生主动思考，善于发现新问题，找到新规律，得出新结论。［6］在单元作业中设计或者选用开放性的综合问题情境，要求学生基于物理核心概念整合相关科学观念的理解（含跨学科概念之间的关联），完成开放性或探究性任务。

例4（原创）2020 年4 月24 日，我国发送了“天问系列”行星探测任务的首个探测器——“天问一号”火星探测器。假设“天问一号”到达火星表面附近后，在火星表面做匀速圆周运动并开展一项科学实验——重新测定火星的密度。请你根据所学知识设计一个求出火星的密度方案。（要求列出需要测出的物理量，写成求解过程并求出火星的密度表达式。）

［解析］测出“天问一号”匀速圆周运动的周期T，并设火星半径为R，则：

［意图］本题设置开放性的综合问题情境，要求学生基于天体圆周运动（核心概念）整合圆周运动、密度、质量、体积等科学概念，并进行科学假设、建构模型、科学推理，最终计算出密度表达式。题目虽然不难，却是一道不错的以核心概念统领整合科学概念培育创新思维的开放性试题。

三、总结与展望

（一）单元作业设计要牢固树立核心价值的方向引领作用

在试题命制中要认真学习领会高考评价体系的内涵，要牢固树立核心价值的方向引领作用，要积极创设情境全面渗透核心价值教育，如爱国主义情怀、正确的世界观和方法论、奋斗精神、责任担当、劳动精神等。案例中每一道几乎都与我国航天事业相关，在试题中厚植爱国主义情感；同时在进阶3 的示例中要求学生进行严谨认真的计算，较好地渗透了严谨认真的科学态度教育。

（二）基于学情建立学习进阶层级框架极为重要

在单元作业设计前要认真做好学情分析，单元作业设计基于学情建立适合自己学生的学习进阶层级框架。学习进阶框架的大体可以为基础（知识映射）、综合（能力关联）、应用（素养培育）、创新（思维启迪）四个层级。四个层级要层层递进，各层级的试题问题情境应该是由简单（基本、通用、典型的问题情境）到复杂的逐步递进关系，层级难度的设定应该因学情不同而有所差别。学习进阶层级的设定要参照高考评价体系的考查要求（即“四层”），还可以参考普通高中物理课程标准中发布的学业质量水平等级。另外试题的总量要适当，通常每个层级设置3 道左右的试题，一份单元作业13 道左右试题。

（三）基于学习进阶的单元作业设计研究大有可为且任重道远

单元作业虽然已经不是新鲜事物，但基于中学一线的教育教学实践提炼的可借鉴可参考的实践成果不多。当前作业普遍还是难度趋同、重复性的试题偏多；基于学习进阶的单元作业还少之又少。因此，高考评价体系视域下基于学习进阶进行单元作业设计的研究、探讨既有理论价值更有实践意义，基于学习进阶的单元作业设计研究大有可为且任重道远。