四构协同：新课标视域下的单元作业设计路径*——以《简单机械》为例

孙丽莉 浙江省杭州市崇德中学

作业是连接课程、教学和评价的关键环节，是课程改革不可或缺的关键领域［1］。传统的课时作业设计存在以下问题：（1）结构化不足，仅关注知识间的线性关系，而忽略了学科本身的融通和网状知识结构，很少考虑学科内及跨学科的目标整合；（2）思维度不深，缺少将科学知识运用到复杂问题中的高阶思维，更加缺少对推理论证的训练；（3）情境性不强，情境单一且固化，缺乏多重情境的互动，不能使学生从“获得”概念转向“参与”概念的建构；（4）驱动性不强，诊断评价形式单一，往往以考试的形式呈现，使学生备感压力。要解决以上问题，教师可使用单元作业设计。单元作业是以单元为基本单位，依据一定的学习目标，通过重组、改编或自主开发等形成的作业。经过实践探索，笔者提炼出了“四构协同”初中科学单元作业设计策略，即通过建构目标、重构网络、筑构情境、缔构评价，使单元作业更好地实现结构化、具有关联性、体现成长性。下面以浙教版义务教育教科书《科学》（以下简称“浙教版《科学》”）九年级上册第3章《能量的转化与守恒》第4节《简单机械》为例具体阐述。

一、建构单元作业目标，完善作业系统结构

王月芬在《重构作业》一书中指出，作业结构是衡量作业质量最关键的指标之一［2］。作业的结构包括内向结构、纵向结构、横向结构。笔者认为要设计结构合理的作业，首先要明确单元教学目标，其次要提炼单元大概念，最后要设置多维细目表。具体操作如下。

（一）依据课标和教材，确立单元教学目标

单元教学目标可以在分析课标、吃透教材、了解学情的基础上逐层细化。教学《简单机械》时，笔者抓住科学核心素养，依“标”循“本”，根据学情，逐层细化教学目标，具体如表1所示。

表1 《简单机械》教学目标细化表

（二）提炼单元大概念，统整单元作业目标

对于单元作业的设计，教师应以大概念为锚点，借助其具有的中心性、可持久性、网络状及可迁移性等特征充分揭示学科之间的纵横关系，促进学生建构学科知识体系，理解学科大概念，从而解决社会生活中的真实问题，达成学习要求［3］。例如，在《简单机械》教学中，教师可根据课标、教材、重难点分析提炼大概念。

根据《义务教育科学课程标准（2022 年版）》（以下简称“《课程标准》”），《简单机械》这部分内容归类于核心概念“能的转化与能量守恒”，此处“功是能量转化的量度”这个概念可以统领该章很多下位概念，如：重力做功是重力势能变化的量度；弹力做功是弹性势能变化的量度；摩擦力做功是机械能变化的量度；电流做功是电能与其他形式能转化的量度［4］。

教材中，用剪刀剪纸、用道钉撬撬动道钉、用滑轮组提升重物、用斜面搬运重物等实际情境，都可以通过“力”的变化去整合，通过受力分析把杠杆平衡条件、杠杆分类以及机械效率等有机结合起来，使知识结构化。

教学中，笔者发现学生对杠杆的平衡、滑轮组的受力分析、斜面的拉力大小、机械效率等感到不易理解，而这些难点可利用有用功、额外功、总功三个概念来突破。

基于以上分析可提炼出大概念：基于“力”和“功”的观念理解和应用简单机械及开展相应的计算。提炼出大概念后，要确定大概念的学习要求，即学生在理解和运用大概念上的具体表现。为了理解和运用大概念，学生必须探索核心问题，进而获得达成大概念学习要求所需要的科学核心素养。大概念统领下的《简单机械》单元作业目标体系如图1所示。

图1 大概念统领下的《简单机械》单元作业目标体系

（三）设置多维细目表，细化单元作业目标

对作业的系统规划，需要教师做到心中有数。教师可依据单元教学目标和单元大概念，对单元作业目标进行细化，通过作业样式、作业内容、作业目标、作业类型、完成方式等多维细目梳理作业，设置如表2 所示的细目表。

表2 《简单机械》单元作业目标多维细目表

二、重构单元作业网络，促进深度思维

（一）纵向衔接，“，“提”整合思维

初中科学学科内容繁多，且散落在六册课本中。比如，力学的知识是浙教版《科学》七年级下册第3章的内容，而简单机械的内容出现在浙教版《科学》九年级上册第3 章。从力学的角度来说，简单机械就是初中力学最综合的部分，教师可将这些知识纵向衔接起来，加深学生对力学的理解与应用，并通过不同年级知识的贯通，提升学生的整合思维。

例1：如图2-甲，A、B、C（mA＝3千克，mB＝2千克，mC＝1千克）三个物体与桌面粗糙程度均相同，叠放在水平桌面，水平拉力F1（F1＝6牛）作用于B上，A、B、C整体一起向右做匀速直线运动。如图2-乙，用轻绳跨过定滑轮将A、C相连，水平拉力F2作用于B，B相对于地面做匀速直线运动，A、C保持静止，已知粗糙程度一定时，滑动摩擦力与压力成正比。求图2-乙中：F2等于多少牛？地面对C的摩擦力为多少牛？

图2

要解答此题，学生首先要突破受力分析这个难点。对于图2-甲，通过整体分析，向右的力是6牛，向左的力也一定是6牛，并且是由地面提供的摩擦力。根据滑动摩擦力与压力成正比可知，对于图2-乙，A的重力为30牛，A受到的B给A向右的摩擦力为3牛。由此可知绳子的拉力为3 牛，根据力的作用是相互的，得出B受到A给的向左的摩擦力为3牛。同理可以得出B受到C给的向左的摩擦力为5 牛，根据受力平衡知道F2等于8 牛。对C进行受力分析可知，地面给C的摩擦力为2牛。此题要根据滑动摩擦力与压力成正比来分析各物体间摩擦力具体为多少，综合性强，可以训练学生的整合思维。

（二）横向联合，“，“增”跨学科思维

初中科学涉及物质科学，生命科学，地球与宇宙科学，技术、工程与社会等多个领域，本身就具有跨学科学习的特点。因此科学的跨学科既可以是多个领域内的融合，也可以是和其他不同学科之间建立关联。教师可将不同领域或学科的相关核心概念整合，以此为统领设计作业，通过问题的解决增强学生的跨学科思维。例如，教学《简单机械》时，常可以和技术工程、艺术、劳动等结合，引导学生通过动手实践体验工程思想。

例2：某品牌胶棉拖把的主要结构包括拉手、拖把杆、胶棉夹、棉头等。使用前将棉头浸泡于水中吸水，再向后拉动“拉手”，使之转动，胶棉夹就会将棉头中的多余水分挤出。

（1）拖把中的“拉手”属于简单机械中的____________。

（2）该棉头的主要成分由乙烯醇分子聚合而成，乙烯醇分子化学式为C2H3OH，则乙烯醇中碳元素和氢元素的质量比为___________。

此题把简单机械和化学模型、化学计算结合在一起，通过生活中常见的劳动工具，引导学生抽象出杠杆模型，能让学生在对模型进行分析的过程中，培养读图能力及化学计算能力。通过多领域的融合，学生可建立知识间的关联，并认识到生活中处处有科学。

（三）双向交错，“，“引”论证性思维

推理论证主要体现在基于证据与逻辑，使用归纳演绎等思维方法，建立证据与解释之间的关系并提出合理见解。科学中常见的理论证明、科学探究等都能体现论证性思维。教师需要设计能引导学生找到证据，进而结合证据进行正向或反向推导（论证）的作业，提升学生的论证思维。

例3：如图3，光滑的圆弧轨道AB与粗糙平面BC相连，物块由静止开始从A点滑下，最后静止在C点，若物块的质量为m，A点的高度为h，水平面上所受阻力为f，从A点到C点重力所做的功全部用来克服阻力做功，请证明BC的长度

图3

此题据浙教版《科学》九年级上册第77页“活动·3”改编，需要学生用能量之间的转化关系建立等式，通过推理演绎得到最后的结果，能引导学生增强论证能力。

三、筑构单元作业情境，深化实践应用

作业可以包含基本作业、思维训练作业、实验探究作业、跨学科作业、长周期作业等类型。教师可根据学情，采用必做、选做相结合的分层思想来设计作业。

（一）开放性问题探究，促观念辩证

所谓开放性问题，就是没有标准答案的问题，学生可以根据自己的理解去回答。解决开放性问题时，学生往往是基于自己的知识和生活积累，从而呈现出多角度、多层次、多方面的考虑。

例4：翻阅科学史或者观看电影《奥本海默》等，了解核能利用的发展史以及放射性物质的应用。请你根据获取的信息，说说对于核电站、放射性物质的看法。然后，请你结合社会热点问题（比如福岛核污染水排海事件），通过网络查询、专家采访、小组交流等形式充分收集资料，编制一篇新闻稿。

对这种开放性的问题，学生会站在不同的角度发表观点，而不同观点的碰撞可以使学生学会辩证地看待问题，培养辩证思维，为将来面对社会问题拥有独到的见解打下基础。

（二）真实性情境应用，促素养发展

科学观念的建立不仅需要学生记忆基本的科学概念，而且要让学生在情境中应用概念，实现知识的迁移，从而发展核心素养。因此在设计单元作业时，教师要聚焦核心概念，创设真实情境，将培育学生核心素养这一目标细分成一个个真实的问题，并引导学生解决，提高实效性。教师可利用常见的生活场景设计如下作业，让学生利用杠杆平衡的知识去解决问题，同时通过实际情境的应用建构所学的知识。

例5：如图4-甲所示，晾晒三条相同的湿毛巾，四种做法中最有可能让衣架保持平衡的是哪种？如图4-乙所示，请分析阳台上的晾衣架中A、B分别属于什么类型的滑轮，并推导出晾衣架的拉力F与所晾衣服及晾衣架总重力之间的关系（忽略绳重及摩擦）。

图4

（三）长周期作业支持，促能力落地

科学核心素养及科学能力的培养离不开实验，但是在校期间并不能完成所有的实验，因此可在节假日期间布置一些长周期作业作为补充，促进学生动手能力的真正落地。

例6：根据书本中介绍的古代杠杆的应用，请查阅相关资料，利用身边常见的材料，自行设计或小组合作设计与杠杆等简单机械相关的家庭实验，制作出相关模型，课堂上进行展示并说明设计步骤及原理。

学生有的利用乐高积木实现了简单机械的应用，有的自制了双量程杆秤，有的自制了简易塔吊等。笔者发现，长周期作业不仅能培养学生的实验能力，还能让学生体会科学家寻找规律时所需要的耐心和毅力，激发其对科学精神的探寻。

四、缔构单元作业评价，发挥作业诊断功能

作业的设计离不开评价这一环节，只有通过评价，作业的育人价值才能得到体现。教师要建立以《课程标准》为指导的作业评价机制，从科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等方面对学生进行适切的评价，同时注重单元评价的阶段性特征，对学生作业的过程、结果等方面进行关注。

（一）多主体评价，诱发学生内驱力

传统的教育往往以教师的评价为主，主要关注学生的学业成绩，但实际上，教师、学生、家长等都可以成为评价的主体。多主体加入评价，可从不同的视角把握学生的发展状态，更客观、综合地认识学生。多主体评价能让学生感到自己被看见，并关注到自己的成长，从而提升内心的价值感，增强学习的内驱力。如通过学生之间的评价，把较好的作业展示出来，既可充分发挥学生的积极性，又可树立同伴导师，使学生更有内驱力把作业做好。

（二）多元化评价，研制标准与量表

不同的作业类型对应不同的评价方式。对于书面作业，教师可以根据学生的准确率、解题过程、书写格式、作业整洁度等使用A、B、C、D 等级进行评价。对于探究性、实践性作业，教师可以根据活动过程尝试编制评价量表、总结量表等。量表需要体现制订计划、操作准备、制作过程、结果反馈等环节的自评或互评，充分发挥评价的激励、诊断作用［5］。以“简易升降机模型制作”为例，其评价量表如表3所示。

表3 “简易升降机模型制作”评价量表

（三）全程化评价，监测过程与成效

结果性评价客观简便，但过度强调学科知识体系，评价形式单一，让学生始终处于消极被动的地位，不利于培养学生的综合能力。全程化评价是教、学和评的整合过程，以将所搜集的信息用于改进为本质特点，以提升学生学业成就为价值，可以对学生进行全面、完整的评价。教师既可利用智学网的相关数据对学生进行跟踪评价，也可利用希沃白板对某学生的课堂反馈结果作出分析总结。需要注意的是，结果性评价可为全程化评价提供依据，全程化评价则为结果性评价提供诊断信息，二者交替循环，可促进学生和教师的共同成长。

五、初中科学单元作业设计小结

开展新课标视域下的科学单元作业设计，教师要有清晰的概念体系以及教学目标，能利用大概念调整教学内容，整合学习材料。在此过程中，教师需要重点关注以下两点。

（一）聚焦科学目标，关注概念间融合

教师要关注课时内概念、单元内概念、单元间概念、跨学科概念之间的联系，不断地抽象整理出核心的大概念，并根据《课程标准》的要求，确定合理的单元目标，从而设计出适合学生螺旋式成长的作业清单。

（二）聚焦科学思维，关注实践性成长

在作业设计中，教师要融入科学思维和实践成长的理念，设计探究式或项目式任务，设置开放性问题以及贴近学生生活的调查实践活动，引导学生在完成作业的过程中，深入理解和掌握科学知识，不断提升实践能力和创新思维，最终实现知识和技能的深度融合以及全面发展。