基于學習進階理論探索高考評價體系視域下的單元作業設計
——以《萬有引力定律及其航天》單元作業設計為例

李永程

（連江尚德中學，福建 福州 350514）

學生學業負擔過重是一個長期被關注的話題，而學生“減負”的重中之重就是減輕學生的課外作業負擔。2017 年9 月以來國家相關部門發布的《關于深化教育體制機制改革的意見》《關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》《關于印發中小學生減負措施的通知》等文件通知明確要求學校必須優化作業結構，嚴控作業數量，提高作業品質。以高考評價體系為指導，基于學習進階進行單元作業設計，是設計高品質作業的有效途徑。文章以《萬有引力定律及其航天》單元作業設計為例來探討高考評價體系視域下基于學習進階的單元作業設計。

一、理論基礎

（一）高考評價體系

2019 年11 月《中國高考評價體系》和《中國高考評價體系說明》出版社發行。“一核四層四翼”是中國高考評價體系高度概括表述，“一核”是核心功能、總體目標、考查目的，指明了“為什么考”，即：立德樹人、服務選才、引導教學；“四層”是高考的考查內容，要圍繞“一核”這個總體目標并遵循“四層”要求進行設計，是素質教育的目標在高考中的提煉，指明了“考什么”，即：核心價值、學科素養、關鍵能力、必備知識；“四翼”是素質教育的評價維度在高考中的體現，指出了“怎么考”，即：基礎性、綜合性、應用性、創新性。高考評價體系將核心價值、學科素養、關鍵能力、必備知識作為考查內容，就是將高校人才選拔要求和國家課程標準有機結合在一起，統一在選人和育人的根本任務上。［1］

（二）學習進階理論

學習進階是“對學生在一個時間跨度內學習和探究某一主題時，依次進階，逐級深化的思維方式的描述”。［2］基于學習進階理論開展由簡單到復雜、層層遞進、逐級深化的教育教學活動“能夠幫助教師更好地落實課程標準的要求，更準確合理地把握教學內容的深廣度與寬度。”［3］學者郭玉英、姚建欣研究團隊的“科學概念理解發展的層級模型”有五個發展層級：經驗、映射、關聯、系統、整合；姚建欣、郭玉英團隊研究發現，按進階的主題尺度（topicscope）可以將這些研究（注：指學習進階研究）分成“教學設計尺度上的進階”和“課程規劃尺度上的進階”兩類。［4］并指出真正服務于教學實踐時教學設計尺度上的學習進階推廣得非常快。本研究借鑒郭玉英團隊的“科學概念理解的發展層級模型”，在教學設計尺度上按四個層級（映射、關聯、系統、整合）設計“《萬有引力定律及其航天》單元作業設計層級框架”（見圖1）并進行教學實踐。單元作業是新課教學后的鞏固提升，學生對本單元的知識規律已經有了較理性的認識，因此本課題組設計的“單元作業設計層級框架”刪除了“經驗”層級。實踐結果表明，進階作業更符合學生的認知規律，能更有效鞏固學生的學習成效，能更好地落實新時代的育人要求。

（三）單元作業設計層級模型

單元作業設計，是指教師以單元為基本單位，依據一定的學習目的，選擇重組、改編完善或自主開發等多種形式形成作業的過程。［5］教師以單元為基本單位開展作業設計，能從單元整體視角思考作業的目標、類型、時間、難度，提高作業的針對性、目標性，實現作業的高質量；教師以單元為基本單位開展作業設計，能有效關注作業設計必備知識的關聯性、關鍵能力的綜合性、學科素養的遞進性、核心價值的全面性，提高作業的多樣性、系統性，實現作業的高品位；教師以單元為基本單位開展作業設計，能基于學生認知結構設計依次進階、逐級深化的基礎性、綜合性、應用性、創新性作業，提升作業的發展性和科學性，實現作業的高品質。

課題組通過研究與實踐，借鑒北京師范大學郭玉英物理教育研究團隊“科學概念理解的發展層級模型”，設計了高考評價體系視域下“單元作業設計層級模型”（見表1）來指導單元進階作業設計。基礎層級要求學生能建構事物與物理概念、規律之間的映射關系，綜合層級要求學生能關聯關鍵能力分析解決問題，應用層級要求學生能系統調用物理學科素養分析解決問題，創新層級要求學生能整合相關科學觀念完成開放型或者探究性任務。

表1 高考評價體系視域下“單元作業設計層級模型”

二、實例分析

實例是普通高中物理教科書（必修）第二冊第四章《萬有引力定律及其航天》的單元作業設計。層級框架見圖1。

（一）進階1：設計基礎性試題夯實必備知識映射關系

高考試卷中應該包含一定比例的基礎性試題，引導學生打牢知識基礎。［6］在單元作業中設計或者選用基本的、通用的、典型的問題情境，考查學生建構事物與物理概念、規律之間的映射關系的學業水平，引導學生夯實基礎知識。

例1（原創）電影《流浪地球》的故事中，科學家們發現太陽正快速膨脹，短時間內太陽將吞沒地球，人類為了自救在地球表面上建造了超過一萬座的發動機推動地球遠離太陽。若要確保地球在離開太陽的過程中勻速運動，則在地球奔往新家園的過程中，萬座發動機的推力需（ ）。

A.不變 B.越來越小 C.越來越大 D.無法確定

［解析］地球勻速運動：推力F 等于萬有引力

離太陽越來越遠，r 越來越大，F 越來越小。

答案：B。

［意圖］本題基于基本問題情境考查地球勻速運動與物體受力平衡、萬有引力與天體間距離兩個映射關系，引導學生從物理的視角（物理觀念）分析解決實際問題，夯實基礎知識。以反映我國太空探索事業的電影《流浪地球》為背景材料，滲透核心價值觀教育，培育民族自豪感，厚植愛國主義情感。是一道夯實必備知識映射關系的基礎性試題。

（二）進階2：設計綜合性試題貫通關鍵能力關聯關系

在命制試題時，要從研究對象或者事物的整體性、完整性出發，不僅要從學科內容上進行融合，凸顯對復合能力的要求，也要在試題呈現形式上豐富多樣，從而實現對學生素質綜合全面的考查。［6］在單元作業中設計或者選用復雜的、綜合層面的問題情境，建構事物與多個物理概念、多個物理規律的關聯關系，融會貫通解決復雜的、綜合層面的問題情境的關鍵能力的關聯關系，全面考查學生綜合運用知識、技能解決物理綜合問題的復合能力。

例2（原創）我國火星探測器“天問一號”在2020年7 月奔向火星。假設“天問一號”到達火星上空后，開展的兩項科學實驗——重新測定火星的半徑和質量。已知此時“天問一號”繞火星做勻速圓周運動，距火星表面的高度為H，運行的周期為T，火星對“天問一號”的張角θ 為600。請你：

（1）求出火星的半徑和質量的表達式。

（2）求出火星表面的重力加速度。

得：R=H

“天問一號”繞火星做勻速圓周運動：

［意圖］本題建構衛星環繞中心天體勻速圓周運動與周期、重力（萬有引力）、三角函數、圓周運動規律等多個概念、規律的關聯關系，融會貫通（關聯）信息整理能力、語言（物理）表達能力、演繹推理能力等關鍵能力。全面考查學生的復合能力，是一道關聯（融會貫通）關鍵能力的綜合性試題。

（三）進階3：設計應用性試題系統培育學科素養

發揮高考的正向引導作用，在命題時應堅持理論聯系實際的原則，使用貼近時代、貼近社會、貼近生活的素材，讓學生充分感受到課堂所學內容中蘊含的應用價值。［6］在單元作業中設計或者選用生活實踐問題情境，要求學生從系統層面上協調物理學科素養，并靈活應用來解決實際問題，在實際運用中從系統角度培育學生核心素養。

例3（原創）2020 年是火星年，在中國、美國、歐盟等至少有4 項火星探測發射任務。各個國家爭相在2020 年進行火星探測器發射的一個重要原因是：2020年10 月14 日前后太陽、地球與火星將成一條直線，地球與火星兩者距離最近（火星探測器發射的窗口期）。已知火星的公轉周期是687 天，請你根據物理知識和常識估算2020 年后的下一個火星探測器發射窗口期（ ）。

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］地球與火星兩者距離再次最近，則地球比火星繞太陽多轉1 圈，則：

又T地=365 天，T火=687 天，

解得：t=778.7 天，約26 個月，因此地球與火星兩者距離再次最近應該為2022 年12 月9 日前后。

答案：B。

［意圖］本題選用貼近時代的生活實踐問題情境，要求學生系統調用萬有引力定律、圓周運動、追及問題等學科知識；系統地調用物理觀念（運動觀念）、科學思維（模型建構），科學態度與責任（嚴謹認真），從物理的視角、選用恰當地物理模型通過嚴謹認真的計算分析解釋實際問題。是一道系統培育學科素養的應用性試題。

（四）進階4：設計開放性試題整合科學概念培育創新思維

高考試題應合理呈現情境，設置新穎的試題呈現方式和設問方式，促使學生主動思考，善于發現新問題，找到新規律，得出新結論。［6］在單元作業中設計或者選用開放性的綜合問題情境，要求學生基于物理核心概念整合相關科學觀念的理解（含跨學科概念之間的關聯），完成開放性或探究性任務。

例4（原創）2020 年4 月24 日，我國發送了“天問系列”行星探測任務的首個探測器——“天問一號”火星探測器。假設“天問一號”到達火星表面附近后，在火星表面做勻速圓周運動并開展一項科學實驗——重新測定火星的密度。請你根據所學知識設計一個求出火星的密度方案。（要求列出需要測出的物理量，寫成求解過程并求出火星的密度表達式。）

［解析］測出“天問一號”勻速圓周運動的周期T，并設火星半徑為R，則：

［意圖］本題設置開放性的綜合問題情境，要求學生基于天體圓周運動（核心概念）整合圓周運動、密度、質量、體積等科學概念，并進行科學假設、建構模型、科學推理，最終計算出密度表達式。題目雖然不難，卻是一道不錯的以核心概念統領整合科學概念培育創新思維的開放性試題。

三、總結與展望

（一）單元作業設計要牢固樹立核心價值的方向引領作用

在試題命制中要認真學習領會高考評價體系的內涵，要牢固樹立核心價值的方向引領作用，要積極創設情境全面滲透核心價值教育，如愛國主義情懷、正確的世界觀和方法論、奮斗精神、責任擔當、勞動精神等。案例中每一道幾乎都與我國航天事業相關，在試題中厚植愛國主義情感；同時在進階3 的示例中要求學生進行嚴謹認真的計算，較好地滲透了嚴謹認真的科學態度教育。

（二）基于學情建立學習進階層級框架極為重要

在單元作業設計前要認真做好學情分析，單元作業設計基于學情建立適合自己學生的學習進階層級框架。學習進階框架的大體可以為基礎（知識映射）、綜合（能力關聯）、應用（素養培育）、創新（思維啟迪）四個層級。四個層級要層層遞進，各層級的試題問題情境應該是由簡單（基本、通用、典型的問題情境）到復雜的逐步遞進關系，層級難度的設定應該因學情不同而有所差別。學習進階層級的設定要參照高考評價體系的考查要求（即“四層”），還可以參考普通高中物理課程標準中發布的學業質量水平等級。另外試題的總量要適當，通常每個層級設置3 道左右的試題，一份單元作業13 道左右試題。

（三）基于學習進階的單元作業設計研究大有可為且任重道遠

單元作業雖然已經不是新鮮事物，但基于中學一線的教育教學實踐提煉的可借鑒可參考的實踐成果不多。當前作業普遍還是難度趨同、重復性的試題偏多；基于學習進階的單元作業還少之又少。因此，高考評價體系視域下基于學習進階進行單元作業設計的研究、探討既有理論價值更有實踐意義，基于學習進階的單元作業設計研究大有可為且任重道遠。