焦彥平

(江蘇省南京市六合區(qū)程橋高級中學(xué)，江蘇 南京 211504)

1 問題的提出

“雙減”背景下的中學(xué)物理教學(xué)肩負(fù)著減負(fù)增效的使命，而要真正實現(xiàn)減負(fù)增效，必須解決學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中普遍存在的以下問題：一是碎片化，知識龐雜零散；二是站位低，下位知識居多；三是認(rèn)知淺，表層化理解多。[1]這三個問題的存在導(dǎo)致學(xué)生難以在更大范圍和更高層次遷移運(yùn)用自己所學(xué)知識，也制約著減負(fù)增效目標(biāo)的達(dá)成。如果在強(qiáng)調(diào)知識系統(tǒng)化、突出上位知識提煉、注重思維加深拓寬的高三物理復(fù)習(xí)階段，仍不能很好地解決此類問題，不僅“雙減”將舉步維艱，也難以切實提高學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

2 問題的解決

大單元教學(xué)是指以學(xué)科大概念為核心進(jìn)行整合性單元建構(gòu)的教學(xué)模式，它以學(xué)科大概念為引領(lǐng)，依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和教材，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)性單元建構(gòu)、進(jìn)階式教學(xué)設(shè)計與目標(biāo)達(dá)成評價，通過結(jié)構(gòu)化、情境化、項目化的學(xué)習(xí)方式開展教學(xué)。[2]崔允漷教授認(rèn)為：單純知識和技能的掌握不能直接轉(zhuǎn)化為學(xué)生的價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)倒逼教學(xué)設(shè)計的變革，教學(xué)設(shè)計要從設(shè)計一個知識點(diǎn)或課時轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計一個大單元，學(xué)科核心素養(yǎng)呼喚大單元教學(xué)設(shè)計。[3]

題組群教學(xué)是實施大單元教學(xué)、提升學(xué)生解決問題能力的一個重要抓手，是指將圍繞同一知識單元、針對不同物理模型的多個題組并列設(shè)置進(jìn)行的教學(xué)。每一個題組由基礎(chǔ)題、提高題、拓展題組成，有原型、有變式、有拓寬，按梯度層進(jìn)式排列，縱向加深提高。多個題組之間相對獨(dú)立、并列設(shè)置，互相補(bǔ)充完善，橫向加強(qiáng)拓寬。

在“多體平衡”大單元教學(xué)中，按多體的組合方式可分為：推、夾、彈、疊、掛、連6種模型。針對每個模型設(shè)置一個題組，由此形成并列推進(jìn)的6個題組，構(gòu)成題組群。本文以推、夾、疊三個題組為例，闡述題組群教學(xué)的途徑。

2.1 推(拉)

(1)基礎(chǔ)題：如圖1所示，質(zhì)量為m的物體置于傾角為θ的固定斜面上，物體與斜面之間的動摩擦因數(shù)為μ，先用平行于斜面的推力F1作用于物體上使其能沿斜面勻速上滑，若改用水平推力F2作用于物體上，也能使物體沿斜面勻速上滑，則兩次的推力之比為多少？

圖1

(2)提高題：如圖2所示，兩個相似的斜面體A、B在豎直向上的力F的作用下靜止靠在豎直粗糙墻壁上。關(guān)于斜面體A和B的受力情況，下列說法中正確的是( )。

圖2

A.A一定受到4個力

B.B可能受到4個力

C.B與墻壁間一定有彈力和摩擦力

D.A與B之間可能不存在摩擦力

(3)拓展題：如圖3所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O點(diǎn)為球心，一質(zhì)量為m的小滑塊在水平力F作用下靜止于P點(diǎn)，設(shè)滑塊所受支持力為FN，OP與水平方向的夾角為θ，下列關(guān)系中正確的是( )。

圖3

A.F=mgtanθ

針對多體平衡的推(拉)模型，先是選擇接觸面為斜面，由水平推動到傾斜推動、再豎直向上推動，后是選擇接觸面為弧面的題目，創(chuàng)設(shè)演化情境鏈，構(gòu)建縱深問題串，形成從基礎(chǔ)到提高、再到拓展的層進(jìn)式題組。

2.2 夾

(1)基礎(chǔ)題：圖4甲所示為某公司研制的“雙動力智能型救援機(jī)器人”(又被稱為“麻辣小龍蝦”)，其長長的手臂前端有兩個對稱安裝的“鐵夾”。在某次救援活動中，“麻辣小龍蝦”用鐵夾恰好能豎直抓取到重力為G的長方體水泥制品，水泥制品在空中處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖4乙所示，則下列說法中正確的是( )。

圖4

A.水泥制品受到的摩擦力大小一定等于G

B.水泥制品受到的摩擦力方向可能豎直向下

C.若鐵夾的位置稍向上移，水泥制品受到的摩擦力會變大

D.若增大鐵夾對水泥制品擠壓，水泥制品受到的摩擦力變大

(2)提高題：如圖5所示，內(nèi)壁光滑的“V”形容器AOB放在水平地面上，∠AOB為銳角，貼著內(nèi)壁放置一個鐵球，現(xiàn)將容器以O(shè)點(diǎn)為軸在豎直平面內(nèi)逆時針緩慢旋轉(zhuǎn)90°，則在轉(zhuǎn)動過程中( )。

圖5

A.球?qū)A的壓力逐漸增大

B.球?qū)A的壓力先增大后減小

C.球?qū)B的壓力逐漸增大

D.球?qū)B的壓力先增大后減小

(3)拓展題：如圖6所示，某同學(xué)參加“用筷子夾玻璃珠”游戲，夾起玻璃珠后，左側(cè)筷子與豎直方向的夾角θ為銳角，右側(cè)筷子豎直，且兩筷子始終在同一豎直平面內(nèi)使玻璃珠靜止，忽略筷子與玻璃珠間的摩擦。下列說法中正確的是( )。

圖6

A.兩側(cè)筷子對玻璃珠的合力比重力大

B.兩側(cè)筷子對玻璃珠的合力比重力小

C.左側(cè)筷子對玻璃珠的彈力一定比玻璃珠的重力大

D.右側(cè)筷子對玻璃珠的彈力一定比玻璃球的重力大

針對多體平衡的“夾”模型，先是對稱式左右夾，接著是上下夾，而后是緊密結(jié)合生活實際的非對稱式左右夾，創(chuàng)設(shè)演化情境鏈、構(gòu)建縱深問題串，形成從基礎(chǔ)到提高、再到拓展的層進(jìn)式題組。

2.3 疊

(1)基礎(chǔ)題：如圖7所示，是熱狗疊放的簡化模型：一根熱狗靜止在兩根水平放置的平行圓柱上，將熱狗視為質(zhì)量為m的勻質(zhì)圓柱體，若熱狗和圓柱截面的半徑均為R，兩柱軸心的間距為2.4R，不計摩擦，熱狗對每根圓柱的壓力大小為( )。

圖7

圖8

① 未拉A時，C受到B作用力的大小F；

② 動摩擦因數(shù)的最小值μmin。

(3)拓展題：如圖9所示，疊放在水平地面上的4個完全相同的排球質(zhì)量均為m，相互接觸，球與地面間的動摩擦因數(shù)均為μ，則( )。

圖9

A.上方球與下方三個球間均沒有彈力

B.下方三個球與水平地面間均沒有摩擦力

C.水平地面對下方三個球的支持力均為mg

D.水平地面對下方三個球的摩擦力均為μmg

針對多體平衡的“疊”模型，分成一般重疊、對稱重疊兩類。對于對稱重疊，從三體到四體，平衡力從豎直平面變化到立體空間，創(chuàng)設(shè)演化情境鏈，構(gòu)建縱深問題串，形成從基礎(chǔ)到提高、到拓展的層進(jìn)式題組。

針對推、夾、彈、疊、掛、連6種模型分別設(shè)計6個題組，并列構(gòu)成題組群，開展“多體平衡”大單元的題組群教學(xué)。在大單元視角下運(yùn)用題組群教學(xué)，每個題組內(nèi)縱向加深提高，多個題組間橫向加強(qiáng)拓寬，通過精心創(chuàng)設(shè)情境鏈、構(gòu)建問題串、搭建進(jìn)階點(diǎn)，使學(xué)生關(guān)鍵能力從單線向平面鋪開、從平面向空間擴(kuò)展，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，提高解題能力(圖10)。

圖10

3 結(jié)語

從以上大單元視角下高三物理題組群的教學(xué)設(shè)計案例中我們不難看出：大單元視角下的題組群教學(xué)有利于整合物理觀念。從整體進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，突出學(xué)科知識間的聯(lián)系，減少知識碎片化現(xiàn)象。有利于學(xué)生加深學(xué)科大概念的理解，形成以大概念為統(tǒng)攝的學(xué)科結(jié)構(gòu)化知識，并轉(zhuǎn)化為解決問題的關(guān)鍵能力。它是解決當(dāng)前學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識時普遍存在的問題的有效途徑，也是促成物理教學(xué)減負(fù)增效、提高學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要手段。