以单元评价指引物理综合实践活动设计

建构物理观念、发展科学思维、培养科学探究能力并最终形成科学态度与责任需要落实到微观的课时教学之中。而中观的单元设计是学科素养与课时教学之间的关键纽带，做好单元设计有利于学生在物理学习中整体架构知识与能力体系。物理教学中的单元设计应当包括单元目标设计、单元活动设计、单元评价设计等。

基于单元评价的综合实践活动设计可以通过项目任务的设计使学生在完成任务群的过程中回顾和应用所学知识，也可以通过设计和制作项目产品并在不断的评估与交流的过程中锻炼学生的高阶思维。其实现途径包括“问题—探究—表达”以及“设计—制作—评价”。下面以“水果电池”的制作为例，详细阐述基于单元评价的综合实践活动的设计思路。

一、“电路初探”单元评价要点分析

在初中物理学习完“电路初探”这一单元后，可以让学生去制作与探究“水果电池”。通过分析单元评价要点（见下页表1），将该活动进行拓展，使学生对电源的概念有更深刻的认识，形成电源及电压的物理观念；通过不同项目任务的设计，使学生对电压表的使用、串联电池组的电压规律、二极管的特性等知识有更深刻的认识。

二、项目任务设计

基于单元评价分析，可以将制作“水果电池”这一项目任务进行重新设计以达到巩固和应用单元学习的目的。设计流程如下页图1所示。具体教学过程如下。

1.“设计—制作—评价”形成物理观念。

表1“电路初探”单元评价要点

（图1）

介绍意大利物理学家伏打用锌片和铜片放入不同的导电液中制成了最早的电池。同时给学生展示一个类似的装置。

（1）活动一：电池是提供电压的装置

制作材料：小烧杯、白醋、铜片、锌片。在小烧杯中放入铜片和锌片并倒入白醋，向学生介绍这就是一个电池（如图2）。学生一般无法理解为什么。此时需要让学生回忆电池的功用，即电池是提供电压的装置，电池是提供电能的装置。

（图2）

（图3）

教师介绍如图3所示数字电表：有示数表明该装置能够提供电压，示数为负时表示电压表正负接线柱接反了，用教学电表可检测图2装置就是一个电池。

（2）活动二：电池是提供电能的装置

使学生回忆串联电池组总电压与各电池电压之间的关系，然后将4个图2所示电池串联，测得总电压约为3.4V。

观察石英钟（如图4），让学生观察并思考指针不转动的原因。

教师将串联电池组作为电源连接到石英钟的电池盒中，石英钟的指针转动了起来。（为了保证实验的成功，秒针的初始位置最好在3的位置）请学生分析其中能量的转化过程。

从单元的角度来设计这两个简单的活动，不仅能激发学生的兴趣，同时对学生建立并理解电池的概念，从两个不同的角度去认识电池收到了非常好的效果。同时也给学生接下来制作水果电池做好了铺垫和示范。

（3）活动三：项目产品的制作与评价

项目产品：水果电池。

步骤：取一个水果（如柠檬），先用手掌将柠檬压在桌面上滚几下（破坏水果的内部组织，产生更多的汁液），然后将铜片、锌片插入其中，这样就制成了水果电池。

（图4）

制作注意点：①插入金属片前，应尽量破坏水果的内部组织；②插入金属片应相互靠近且平行；③金属片不能相互接触。

项目任务：判断水果电池的正负极。

学生测量典型数据如表2和表3所示。

（表2）

（表3）

2.“问题—探究—表达”体悟探究的深度与广度。

比较表2和表3中的测量数据，你认为水果电池的电压与哪些因素有关？

（1）项目任务一：水果电池的电压与哪些因素有关

猜想：电极的材料、电极间的距离、电极插入水果的深度、水果水分的多少、水果的成熟程度、水果的酸度、水果的种类……

根据选择的器材，选择能够探究的因素：水果的种类、电极间的距离和电极插入水果的深度。研究方法可用控制变量法。

设计并进行实验，学生记录典型数据如表4和表5所示。

表4 影响因素1：深度

结论：电极种类相同，同种水果，电极间距离相同，电极插入水果深度越大，电压越大。

表5 影响因素2：距离

结论：电极种类相同，同种水果，电极插入水果深度相同，电极间距离越大，电压越小。

（2）项目任务二：用水果电池点亮LED灯

器材：发光二极管（长的引脚接电源正极）、水果电池、导线若干。

已知发光二极管的工作电压为3V或1.5V，请思考如何用水果电池点亮LED灯。

思考并测量：水果电池串联起来形成的电池组，总电压与单个水果电池电压大致有什么关系。

回顾并观察电池串联的连接方式，让学生上台连接实物图。提醒学生可以先用电压表测量串联水果电池组的总电压，然后连接LED二极管的两个引脚。

现象：部分小组，LED灯亮了；另一些小组不亮。

建议：不亮的小组可以改变电源正负极与LED引脚连接的位置。

结论：LED二极管有单向导电性。

拓展实验：将锌片和铜片放入可乐中同样能够制成原电池。这是因为可乐中含有碳酸。介绍碳酸饮料中主要含有碳酸以及柠檬酸等，过量饮用易引起骨质疏松等。

基于单元评价的教学设计，提倡将评价点进行前置预设并进行逆向设计，这样做的好处不仅能使课堂教学目标更加明确、教学评价更易开展，而且还能使教师更从容地应对评价预设之外的课堂生成。而上述综合实践活动案例正是对上述理念的实践与尝试。虽然在教学实践过程中也出现了课时不足、思维强度不适恰等问题，但是这正是实践、反思、改进这一教学评价流程的真实体现。通过观察、评估等反思手段，突出评价的核心要素，理顺和完善问题链的设计，提供更有利的实验条件等，就能够设计出更加优化的综合实践活动，使学生在学习活动中，感受科学探究的魅力，提升物理学科素养。