一种紧凑高隔离度的双极化微带天线单元设计

第一篇：一种紧凑高隔离度的双极化微带天线单元设计

一种紧凑高隔离度的双极化微带天线单元设计

张

杰

尹应增

任学施

苏振华

席

磊

（西安电子科技大学天线与微波技术国家重点实验室，西安 710071）

摘要：本文运用临近耦合与口径耦合的馈电方式，设计了一种工作于Ku波段、高端口隔离度、低交叉极化和低后向辐射的双极化微带贴片单元。采用四层介质板结构，剖面为1.27mm，两个端口的馈线分别位于接地板两侧，减小了馈线的寄生辐射对方向图的影响。仿真结果表明，在500MHz（VSWR<1.5）的工作带宽内，增益为7.15dB，单元的端口隔离度低于-53dB，极化隔离度低于-55dB，前后比低于-22dB，为实现高隔离度的双极化微带天线阵打下基础。

关键词：双极化，口径耦合馈电，隔离度，交叉极化，后向辐射

Design of a Compact Dual-polarization Microstrip Antenna Element with

High Isolation Zhang Jie Yin Yingzeng Ren Xueshi Su Zhenhua Xi Lei(Institute of Antennas and Electromagnetic Scattering，Xidian University, Xi'an 710071，China)Abstract: In this paper, a Ku-band compact dual-polarization microstrip antenna element with high isolation, low cross-polarization and low back-radiation is presented.This antenna is fed by the method of cross-slot coupling to realize dual-polarization.By using four medium flies, the section plane of antenna is 1.27mm.To reduce the affect of feed lines on radiation, two feed lines are placed on the side of earth-plate.In the bandwidth(VSWR<1.5)of 500MHz, the gain is 7.15dB, the isolation of two ports is under-53dB, the isolation of polarization is under-55dB, the back-radiation is under-22dB.The design of high isolation dual-polarization microstrip antenna array can base on this element.Keywords: Dual-polarization;Aperture-coupled;Isolation;Cross-polarization;Back-radiation

将通信容量提高一倍。在地面通信中可实现极化分1 引言

集和抗多径衰落；在合成孔径雷达中，多极化可以获得更加详尽的各种散射体的信息，易于对目标的随着现代无线通信技术的快速发展，全球定位

探测和识别，随着分辨率要求的提高，极化隔离度系统(GPS)、卫星通信、合成孔径雷达(SAR)、无线

要求越来越高。

个人通信(WLAN)等领域都需要重量轻、剖面低、易

通常用微带线直接给方形贴片馈电的双极化微共形的双极化天线。而微带天线天线具有馈电方式

带天线，端口隔离度和极化隔离度一般只有和极化形式多样化的优点，并且易与馈电网络和有

-20dB~-25dB左右。本文分析并设计了一种十字型口源电路集成一体化，已成为印刷天线类的主角。

径耦合馈电的双极化贴片天线，馈线采用分支线型天线的极化指天线在最大辐射方向上电场矢量

结构，并分别位于接地板的两侧，具有较高的端口的取向，频谱资源日益紧张的现代卫星通信领域迫

隔离度、低交叉极化和低后向辐射特性。作为双极切需要天线具有双极化功能。因为双极化天线能发

化微带阵列天线的单元，非常适合双极化工作模式射或接收两个正交的电磁波，在同一带宽内可以发的合成孔径雷达天线应用和抗多径干扰高要求的移射两种信号，这有利于实现频率复用和收发一体，动通信系统的需要。

天线单元的结构设计

本单元采用正方形微带贴片，因为正方形微带贴片具有良好的极化辐射对称性且易于加工制造。口径耦合的馈电方式是Pozar于1985年提出的，与共面微带线和同轴探针馈电相比，口径耦合馈电具有如下优点：辐射贴片与馈电网络可以置于地板两侧，减小了馈线对辐射贴片的影响；采用耦合馈电能增大天线的带宽，较好的实现阻抗匹配；辐射贴片和馈电网络可以选择不同的介质板，并能单独进行优化设计，增大了设计的灵活性和自由度。

该天线单元的结构如图1所示，由四层微带介质板构成。辐射贴片蚀刻在第一层介质板上面，边长为a；水平极化端口（port1）的微带馈线蚀刻在第二层介质板上面，主馈线为50微带线，两分支馈线长为l1，宽为w1；第三层介质板上为位于贴片正下方的开有十字槽的金属地板，槽长为m，槽宽为n；垂直极化端口(port2)的微带馈线蚀刻在第四层介质板上面，两分支线长为l2，宽为w2。介质板材料选用相对介电常数为2.2的RogerRT/Duroid5880，其中第一，二层介质板的厚度为0.381mm，第三，四层介质板的厚度为0.254mm，天线的总厚度为1.27mm，实现了低剖面特性。

天线通过两个端口在不同层上的正交馈电实现了水平/垂直双极化辐射，水平极化和垂直极化端口的激励分别通过临近耦合和缝隙耦合实现。耦合缝隙位于贴片单元的正下方，微带馈线采用分支线结构，使得天线在结构上具有很高的对称性，减小了因不对称结构造成的电磁场畸变对天线性能的恶化；两端口馈线分别位于接地板两侧，减小了其寄生辐射的相互干扰和对天线方向图的影响，所以这种结构的微带天线具有较高的端口隔离度和低交叉极化特性。天线单元的仿真及结果分析

基于上述的分析和设计方法，利用仿真软件HFSS对单元结构进行电磁全波仿真优化。得到各几何参数为：a5.24mm，l15.3mm，w10.4mm，m3.2mm，n0.2mm，l25mm，w20.7mm，仿真模型如图2所示。

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图1 单元的仿真建模结构

图2 单元结构俯视图

天线单元工作的中心频率为17GHz，通过仿真优化，可以得到两个端口的电压驻波比、端口隔离度、方向图及交叉极化特性曲线如图3~图6所示：

图3 两个端口的驻波曲线

图4 端口隔离度曲线

图5 水平极化端口E面及交叉极化方向图

图6 水平极化端口H面及交叉极化方向图

由图3所示的天线驻波比曲线可以看出，单元两个端口的驻波在16.75GHz~17.25GHz的500MHz带宽内小于1.5。由图4可以看出，17GHz时单元的端口隔离度为-54.22dB，在带宽内端口隔离度的变化范围是-55.25dB~-53.31dB。由图5和图6可以看出，天线单元在17GHz的增益为6.84dB，E面和H面的极化隔离度都达到-60dB，前后比为-14dB。垂直极化端口的辐射方向图与水平极化端口的方向图具有相似的特性，不再一一列出。从仿真结果可以看出，天线单元实现了较高的端口隔离度和极化隔离度特性，保证两种极化工作模式不相互干扰，实现了良好的双极化性能。单元结构的改进与分析

为了减小后向辐射，提高前后比，在第四层介质板下面可以放置一个与介质板大小相等的金属地板，垂直极化端口成为带状线馈电。通过仿真优化，在端口隔离度和极化隔离度基本不变的情况下，单元的前后比可以提高到-22dB，但垂直极化端口的电压驻波比带宽减小到400MHz。

微带天线是一种谐振式天线，等效为一个高Q

值的并联谐振电路，对于薄微带天线，其驻波不大于的相对带宽为[5]：

BW1Q100%

此式说明，降低谐振电路的Q值可以展宽微带天线的工作频带。在金属接地板的适当位置“开窗”可改变微带天线的辐射条件和阻抗特性，降低谐振电路的Q值而展宽频带。为了提高前后比的同时不减小带宽，可以在第四层介质板下面放置一个开孔的金属地板，如图7所示。通过仿真优化，圆孔半径为1.5mm时两个端口的电压驻波比、端口隔离度、方向图及交叉极化特性曲线如图8~图10所示：

图7 加开孔地板的单元结构

图8 地板开孔后两个端口的驻波曲线

图9 加开孔地板后的端口隔离度曲线

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四层介质板下面加金属地板可以将辐射方向图的前后比提高8dB，但驻波比带宽下降到400MHz。在保证驻波带宽、端口隔离度和极化隔离度基本不变的情况下，加开孔地板可以将前后比提高3.28dB，从而有效地降低了后向辐射并提高了单元增益。结论

图10 加开孔地板后水平极化端口E面及交叉极化方向图

由图8所示的天线驻波比曲线可以看出，加开孔地板后单元两个端口的驻波在16.75GHz~17.25GHz的500MHz带宽内小于1.5。由图9可以看出，17GHz时单元的端口隔离度为-53.75dB，在带宽内端口隔离度的变化范围是-54.96dB~-53.75dB。由图10可以看出，天线单元在17GHz的增益为7.16dB，极化隔离度达到-55.68dB。单元加开孔地板后的前后比为17.28dB，提高了3.28dB，有效地降低了后向辐射。

通过对改进单元结构后的仿真分析可知，在第本文基于仿真计算设计了一个工作在中心频率17GHz，带宽为500MHz的双极化微带天线单元。采用分支线型馈线和十字型口径耦合的馈电方式，实现了高端口隔离度、极化隔离度和低后向辐射特性。单元采用四层介质板结构，厚度为1.27mm。两个端口的馈线分别位于地板两侧，减小了馈线的寄生辐射对天线方向图的影响，并可以单独对馈电网络进行设计，为实现高隔离度的双极化微带天线阵打下基础。

参 考 文 献

[1] K.Ghorbani and R.B.Waterhouse, Dual Polarized Wide-Band Aperture Stacked Patch Antennas, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol.52, NO.8, August 2004.[2] S.Gao and T.S.Yeo, A Broad-Band Dual-Polarized Microstrip Patch Antenna With Aperture Coupling, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol.51, NO 4, April 2003.[3] Luis Inclan, Jose-Luis and Eva Rajo-Iglesias, High Isolation Proximity Coupled Multilayer Patch Antenna, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol.56, NO 4, April 2008.[4] S.Gao and A.Sambell, Dual-polarized broad-band microstrip antenna fed by proximity coupling, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol.53, pp.526-530, Jan 2005.[5] 钟顺时.微带天线理论与应用.西安电子科技大学出版社，1991.·4·

双面印刷C形超宽带天线

肖金祥

李国剑

（西北民族大学电气工程学院）

摘要：本文提出了一种新型双面印刷超宽带天线。该天线以相互对称的两个C形臂作为偶极子天线的谐振单元，采用微带线馈电，利用多级阻抗变换实现超宽带特性。通过数值仿真和实验测量，对天线的阻抗特性、方向图和传输特性进行了研究。结果显示该天线在3.1-10.6GHz内VSWR＜2，方向图在此频段内保持一致性并且接近全向，传输函数幅度及传输时延较为平坦，相位近似呈线性关系，有利于UWB信号的传输。关键词：偶极子；超宽带天线；印刷天线

Double-printed C-shape Ultra-wideband Antenna

Xiao Jinxaing Li Guojian

(School of Electrical Engineering Northwest University for Nationalities,Lanzhou,Gansu,730030)Abstract: A double-printed u-shape antenna for ultra-band application is proposed in this paper.With two C-shape dipole arms printed on the dielectric substrate and fed by a microstrip line, the antenna realized it’s ultra-wideband character by multistage impedance conversion.The impedance characteristic, radiation patterns and the transmission characters are studied both by numerical simulation and experiment.The radiation patterns are approximately omni-directional with the VSWR<2 from 3.1 to 10.611.57Ghz.Both transmission function and time delay are smooth with linear phase which is valuable for the transmission of UWB signal.Keywords: Dipole;Ulra-wideband antennas;printed antennas

带天线。通过优化调整 1 引言

C形臂的大小使天线满足超宽带的要求[7-15]。通过数值仿真和实验测量，对天线的驻波系数、方随着超宽带（UWB）无线电技术的发展，UWB

向图和传输特性进行了分析。

天线一直是近几年来通信领域研究的热点之一。偶极子天线是一种最基本的天线形式，具有全向辐射 天线结构与设计原理 特性，由于其结构简单、造价低廉被广泛应用于各种无线通信系统中。但是由于偶极子是一种驻波天线，一般而言频带非常窄（约1%－5%），这使其应天线结构如图1所示。整个天下采用微带馈电用受到限制[1-6]。目前已经发展了很多展宽偶极子方式，辐射单元和地板印刷在介质板的两侧。（偶极频带的技术，形成了许多新型偶极子天线，比如锥子的两个单元分别印刷在介质板的两侧）。微带线馈天线、双偶极子天线虽然阻抗带宽得到明显改善，电部分首先是宽度为W1，长度为L1的微带线，然但是仍然不能满足UWB系统7.5GHz的带宽要求，后通过宽为W2长为L2和 宽为W3长为L3的平行并且结构复杂（大多为立体结构），体积较大，不适双线对偶极子的两个辐射单元进行馈电。微带线和合用于UWB系统。因此能做到同时具有超宽带特性平行双线构成宽带阻抗变换结构。天线的辐射单元和简单结构的偶极子天线并不多见。基于以上研究是两个C形臂构成的偶极子天线。该C形臂是在一背景，本文提出一种双面印刷的C形臂偶极子超宽个较大的辐射体上解掉一个小圆而得到的。

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设计成C形臂的构思来源：用HFSS仿真发现，5双面印刷偏馈平面偶极子的电流密度主要集中在偶极子辐射体边沿，且馈电间隙处最强，而中间部分电流密度比较小。所以尝试将中间部分去掉，仅保留三个边缘。偶极子臂类似U形。这样可降低天线的重量。该天线是一种结构简单，易于集成的超宽带天线。

图1 天线结构图 实验研究

通过基于有限元法的电磁仿真软件Ansoft HFSS对上述天线进行了数值模拟。优化后的天线尺寸为：W = 46 mm,L = 48 mm,W1 = 2.2 mm,L1 = 16 mm,W2 =2.6 mm, L2 = 9 mm,W3 = 1.5 mm,L3 =6m,R = 7.8 mm, r = 4 mm,d = 3.2 mm, g = 0.35 mm, p = 1 mm.。实际加工制作的天线选用相对介电常数为2.78，厚度为0.8mm的基板。用HP8722ES矢量网络分析仪对天线进行了测量。

图2 是优化后天线的仿真和实测驻波比。从图中看出两者吻合较好，且实测值比仿真值有更宽的频带范围。实测结果表明在3.1GHz-10.6GHz的范围内其驻波比VSWR<2.0。取得了很好的阻抗匹配。

图3给出了g对天线的驻波比的影响，由图可知g=0.35mm为最佳匹配。

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measured4 simulatedRWS3V2124681012Frequency/GHz

图2 天线的仿真和实测驻波比

g=0.35mm g=0.60mmR g=0.75mmW g=0.20mmS3V***2Frequency/GHz

图3 g对驻波比的影响

图4所示为微波暗室内双面印刷偶极子的实测方向图。由图可知在3.5GHz，6GHz，9GHz天线的辐射特性具有较好的一致性且接近全向。

超宽带系统采用短时脉冲传播信号，因此天线的传输特性对系统的信号传输至关重要。对超宽带天线传输特性的研究有利于超宽带天线性能的全面评价以及传输脉冲信号的设计。把天线系统看作一个二端口空间滤波器，为了能够保证波形在时域不变形，要求其传输特性S21在工作频带内具有幅度平坦、相位线性以及群时延小等特点。由于S21与天线的空间特性有关，因此改变天线的放置方式和两天线间的距离都将对S21产生影响。实验中选定结构参数相同、性能一致的两个天线，分别按照图5所示的两种放置方式在室内环境下进行测量。

图4 天线的方向图

图5 两种传输特性测试方式

测得在两天线相距10cm时“面对面”和“边对边”放置时的传输特性以及时延如图6和图7所示。

图6 传输幅度与相位

图7 传输时延 结论与分析

提出了一种可用于超宽带(UWB)系统的双面印刷C形超宽带天线。该天线以相互对称的两个C形臂作为偶极子天线的谐振单元，采用微带线馈电，同时采用多级阻抗变换使天线获得超宽频带特性。实际加工制作的天线在3.1GHz-10.6GHz范围内有良好的阻抗特性。不同频点的方向图说明天线有较稳定的全向辐射特性。传输实验表明天线的传输函数幅度及传输时延较为平坦、相位近似呈线性关系，这有利于超宽带信号的传输。该天线易于与电路集成，可用于UWB无线通信系统。

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参 考 文 献

[1] Zhang, J.and F.Wang, “Study of a double printed UWB dipole antenna,” Microwave and Optical Technology Letters, Vol.50, No.12, Dec.2008.[2] Lu, Y.-M., X.-X.Yang, and G.-X.Zheng, “Analysis on a novel ultra-wide bandwidth antenna of doublepr-printed circular disc,” Microwave and Optical Technology Letters, Vol.49, No.2,Feb.2007.[3] Gao, G., X.Yang, J.Zhang, J.Xiao, and F.Wang, “Doubleprinted rectangular patch dipole antenna for UWB applications,” Microwave and Optical Technology Letters, Vol.50, No.9, Sep.2008.[4] Xiao, J.X., X.X.Yang, G.P.Gao, and J.S.Zhang, “Doubleprinted U-shape ultra-wideband dipole antenna,” Journal of Electromagnetic Waves and Applications, Vol.22, No.8–9, 1148–1154, 2008.[5] Zaker, R., Ch.Ghobadi, and J.Nourinia, “A modified microstripfed two-step tapered monopole antenna for UWB and Wlan applications,” Progress In Electromagnetics Research, PIER 77, 137–148, 2007.[6] Lin, C.C.and H.R.Chuang, “A 3–12 GHz UWB planar triangular monopole antenna with ridged ground-plane,” Progress In Electromagnetics Research, PIER 83, 307–321, 2008.[7] Sadat, S., M.Fardis, F.G.Gharakhili, and G.Dadashzadeh, “A compact microstrip square-ring slot antenna for UWB applications,” Progress In Electromagnetics Research, PIER 67, 173–179, 2007.[8] Sadat, S., M.Houshmand, and M.Roshandel, “Design of a microstrip square-ring slot antenna filled by an H-shape slot for UWB applications,” Progress In Electromagnetics Research, PIER 70, 191–198, 2007.[9] Wang, F.J., J.S.Zhang, X.X.Yang, and G.P.Gao, “Time domain characteristics of a double-printed UWB dipole antenna,” Progress In Electromagnetics Research Letters, Vol.3, 161–168, 2008.[10] Fallahi, R., A.A.Kalteh, and M.G.Roozbahani, “A novel UWB elliptical slot antenna with band-notched characteristics,”Progress In Electromagnetics Research, PIER 82, 127–136, 2008.[11] Wang, F.J.and J.S.Zhang, “Study of a band-notched double printed dipole antenna,” Microwave and Optical Tech.Lett., Vol.50, No.11, 2986–2989, 2008.[12] Zheng, G., A.A.Kishk, A.W.Glisson, and A.B.Yakovlev, “A broadband printed bow-tie antenna with a simplifide balanced feed,” Microwave and Optical Technology Letters, Vol.47, No.6, Dec.2005.[13] Antonino-Daviu, E., M.Cabedo-Fabre’s, M.Ferrando-Bataller, and A.Valero-Nogueira, “Wideband double-fed planar monopole antennas,” Electronics Letters, Vol.39, No.23, 1635–1636, Nov.13, 2003.[14] Lee, S.S., S.S.Choi, J.K.Park, and K.R.Cho, “Experimental study of UWB antenna in time domain,” Microwave and Optical Technology Letters, Vol.47, No.6, 554–558, Dec.20, 2005.[15] Klemm, M.and G.Troester, “Textile UWB antennas for wireless body area networks,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol.54, No.11, 3192–3197, Nov.2006.作者简介：

肖金祥，男，硕士，2009年6月毕业于兰州大学信息科学与工程学院无线电物理专业，现任职于西北民族大学电气工程学院，主要研究方向为无线通信与天线技术。

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第二篇：双减下跨学科大单元作业设计与实施

双减下跨学科大单元作业设计与实施

一、跨学科类作业的内涵价值

1、对跨学科类作业的认识 跨学科作业是对学习资源的一种重新整合，是将新课程理念转变为一种具体的可操作的教学举措。这类作业有利于拓展知识视野、淡化学科界限，有利于灵活运用知识解决实际问题，能较好地实现新课标提出的“应拓宽学科学习和运用的领域，注重跨学科的学习”“使学生在不同内容和方法的相互交叉、渗透和整合中开阔视野，提高学习效率，初步获得现代社会所需要的实践能力”的目的，从而为学生的全面而可持续发展奠定基础。所以说，跨学科是一种非常重要且比较新的视角。

2、跨学科类作业的作用（1）丰富跨学科现场体验，提升问题解决能力 跨学科实践性作业引导学生在真实情境中，综合运用各学科知识解决问题，提升信息提取与处理能力、问题分析与质疑能力以及结论阐述与创新能力。同时，拓宽学生学习时空，丰富学习跨学科的现场体验，让学生充分经历跨学科的学习。（2）有利于培养学生联系实际的能力 我们的目的还是培养学生解决问题的能力，靠单一的知识培养的能力是有限的，学科知识要和我们的生产生活联系起来。许多跨学科类作业的设计不仅有利于学生掌握学科知识，而且有利于学生将所学知识变成自己的本领，掌握一定的技术及实际工作能力。如通过开展“自制显微镜（物理和生物融合）”“自制望远镜”“制作模拟潜水艇（物理和地理融合）”等课外实践活动，不仅让学生印证和掌握了有关知识，学会了实用技巧，还培养了学生理论联系实际的能力。（3）整合各种资源，培养跨学科迁移 跨学科思维是一种迁移性极强的素养和思维品质，是整体思维与分析思维有机融合的高阶思维，是能够有效分析和成功解决复杂问题的思维。我们在解决问题的时候，这个问题往往是复杂的，用到的知识也比较复杂。所以一定要从跨学科的角度思考实际问题，这有助于学生打破学科之间的壁垒，丰富思考问题的路径，提升解决实际问题的能力。

3、跨学科类作业的类型（1）相同范畴学科的融合 新课程条件下学科课程目标趋向多维，为实现这一教学目标的教学内容也具有多样性，寻找本学科与相关合作学科的切换点，探讨本学科与不同学科的相互结合。美术、音乐学科教学就有共性的一面，如五年级《叮铃铃》，将音乐课欢快歌曲的内容与美术课色彩教学以综合的方式呈现出来共同授课，在“看得见的声音，听得见的画面”的气氛中，学生以小组合作的方式，探究自己喜爱的主题，以自己喜爱的方式呈现所习得的知识，有的以音乐为线索建构美术作品，有的以画面为背景进行音乐创作，学科间融合得完整自然。（2）多学科融合的合作 同一教学任务，多科教学方式介入，这种打通实施的教学模式，既能使学生牢固地掌握学科教学的知识点，更能在实践活动的探索中培养能力，掌握技能，习得学习方式，培养探索精神。

二、跨学科类作业的设计策略

还是以物理学科为例，新课标要求“从生活走向物理，从物理走向社会”，要求联系生活实际、科技发展、社会热点问题、相关学科，要求关注提供宽广的人文背景，从而使学生获得态度情感与价值观的教育。让科学思想、科学观念、科学的美成为科学课程的重要目标和内容，发挥科学的人文教育功能。跨学科不止是学科内可以跨，学科外也可以跨，可以和生活、科技、社会相融合。

1、设计策略（1）串联法 所谓串联，就是横向联系不同学科中的相关内容。部分学科有一些相似或相近的教学内容，虽然各学科在具体的教学目标上存在着差异，但其他学科的知识可以作为学生学习的背景，比如作为课文内容的延续，或者为难以理解的疑难点提供突破口等。通俗来讲，就是把不同的学科内容迁移在一起。比如物理与语文的融合。在讲到物体的运动时，可以结合语文学科中的诗句。“朝辞白帝彩云间，千里江陵一日还。两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山。”讲的是运动中的参照物。

“满眼**多闪灼，看山恰似走来迎。仔细看山山不动，是船行。”山和船是谁动了？是船动了。

“楚人有涉江者，其剑自舟中坠于水，遂契其舟曰:‘是吾剑之所坠’。舟止，从其所契者入水求之。……”这便是《吕氏春秋·察今》中著名的“刻舟求剑”的故事，你认为“楚人”找不到剑的原因是什么？

2、渗透法 渗透，顾名思义，比喻一种事物或势力逐渐进入到其他方面（多用于抽象事物）。渗透法是一种新方法，该方法通过渗透的方式让其他学科与本学科充分融合，如科学、美术、音乐等，并成为作业设计和安排的主要一项，以此来丰富内容的呈现方式。1）物理与生命健康融合 例1：《人体杠杆平衡》 小明乘坐地铁时发现，乘客中有很多“低头族”，他们长时间低着头看手机。他记起物理课上老师讲过，长时间低头会引起颈部肌肉损伤。当头颅为竖直状态时，颈部肌肉的拉力为零；当头颅低下时，颈部肌肉会产生一定的拉力。为了探究“颈部肌肉的拉力与低头角度大小的关系”，小明跟课外小组的同学们制作了一个头颅模型来模拟实验。如图甲所示，把人的颈椎简化成支点0，头颅模型的质量为1kg，头颅模型在重力作用下可绕支点0转动，点为头颅模型的重心，B点为肌肉拉力的作用点。将细线的一端固定在B点，用测力计拉着细线模拟测量肌肉的拉力，头颅模型在转动过程中，细线拉力的方向始终垂直于OB，如图乙所示，让头颅模型从竖直状态开始转动，通过实验同学们记录了低头角度0与细线拉力F的数据，如下表，当角度是15°时，拉力是7.3N；当角度是30°时，拉力是14N。

回答下列问题：

1）若头颅质量为6kg，当低头角度为60°时，根据实验表中数据及相关物理知识推测，颈部肌肉承受的拉力为___N。

2）请通过实验数据记录分析：人低头的角度越大，颈部肌肉的拉力____，其主要原因是：______。

3）根据实验，请你关于“预防和延缓颈部肌肉损伤”提出一个合理化的建议：______。这道题的意义，是让学生通过自己的计算，改正生活中的不良习惯。例2：《对人的听力的探究》 听力对一个人来说是十分重要的。不同人的听力不一样，一个人左右耳的听力也常不一样。假定我们以响度作为比较听力的标准，能否提出一种比较人耳听力的实验方案，并提出可能影响一个人听力的因素有哪些，从而可以去开展这方面课题的研究？ 要想研究耳朵的响度，需要开展实验探究，控制变量，重点考察学生会不会设计实验，能不能通过控制一些因素来研究另外一个因素。本来是研究物理知识，结果又发生了化学反应，负极产生氯气，正极产生氢气。物理跟化学进行了融合。

例2：《制作水果电池》 在学习“电压与电源”时，学生“制作水果电池”的实践作业，从水果种类的选择，金属电极片的制作，到电压获得直观证明，以及如何获得较大的电压，从实践活动发起到最终展示，从课内到课外，从初步成功到继续改良，前后持续近两周，学生充分参与，体验了实验及实践的全过程。

3）地理与物理融合 比如有这样一道题： 太阳从东边升起、西边落下是地球上的自然现象，但在某些条件下，在纬度较高地区上空飞行的飞机上，旅客可以看到太阳从西边升起的奇妙现象，其条件是（）

A.时间必须是在清晨，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度必须较大B.时间必须是在清晨，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度必须较大C.时间必须是在傍晚，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度必须较大D.时间必须是在傍晚，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度不能太大 只有在具备太阳东升西落、地球自西向东自转的地理知识前提下，才能运用物理原理解答本题。太阳从西边升起，可见太阳处在西面，必须是傍晚，而且飞机的飞行方向必须跟地面上的物体即地球的自转方向相反，且飞行速度大于该处地球自转线速度的大小，故选C。4）语文与艺术融合 讲授完语文课文《春天》后，联合美术、科学、音乐等学科，布置带有综合色彩的融合性作业——“找春天”。学生要到户外欣赏大自然风光，画春天美景，探究万物生长的秘密，歌唱春天、描绘春天、享受春天，完成作业的过程也成为了感悟自然、享受生活的过程。各学科布置作业是纵向的，融合性作业是横向的，纵横交错便形成独特的、深受学生喜爱的作业布置模式。尝试设计互补性作业、对比性作业、替代性作业、矫正性作业等等。跨学科作业设计的学科间合作，使得作业布置实现学科间的平衡，真正达到减负的效果，有利于拓展学生知识视野，重新整合学生的学习资源，促进学生知识积累与运用。

3、主题法 主题法主要是针对某一问题展开，且问题本身的设计具有普适性和概括性的特征，在选择主题之后通常会超越某一学科的局限性，让其他学科的魅力凸显出来。教师围绕某个主题，多角度、多维度组织教学材料，从不同学科、不同领域深度解读主题的作业。问题式作业是以问题为线索，围绕内容提出问题、解决问题的作业。这两类作业能有效扩大学生语言接触量，为语言内化创造基础条件，促进学生高阶思维能力发展。1）科学与技术、社会融合 例1：《一度电的意义》

题目中提到的电的来源、在科技馆骑单车发电是物理知识。后面提到的写倡议是语文知识。2）语文与多学科融合 例如，编写一份报纸。要求： 1）自找合作伙伴。2）自拟报名，注意特色。3）内容包括语文、数学、科学等学科和其他综合性知识。插图与版面设计可借助计算机完成。4）在自办小报展览会上介绍。每份报纸派出一人做主讲，讲解的内容为编写过程、报纸特点、版面设计等，编写组其他同学可作补充。这一作业的合作方式，由正式群体、非正式群体和虚拟群体（网络）共同完成，涉及的知识面较为广泛，单靠一个学科的知识，学生是不能完成任务的。大家想在生活中完成一个真实的任务，都需要跨学科的意识理念，因为生活中的问题不可能分为物理的问题、数学的问题，肯定都需要综合性地解决。

2、实施建议（1）提供思辨素材 思辨素材创设主题情境，激发学生参与活动的兴趣，调动学生己有的基于该主题的经验，帮助学生建构和完善新的知识结构，深化对该主题的理解和认识。学科知识可以促进学生对思维主题或问题的深层次分析。这些知识内容，可以成为思辨的素材，如成为思辨的观点、具体的例子、引用材料等。（2）搭建思维支架，引导深层分析 没有思维的支架，仅仅进行知识的罗列，是没有意义的。在作业中适当给予学生思维支架，可以引导学生进行思辨。跨学科的思辨作业主要从思维能力、责任意识和文化等方面展开。通过运用思维支架，学生的思辨与其他学科不断连接，最终学生的思维得以发散与发展，并且能够挖掘特定主题所承载的信息。（3）设计驱动性核心问题 作业中，有一些核心的问题更为关键。核心问题要能引起学生的讨论，要具有挑战性。真实的驱动性问题可以连接各个学科与学生现实生活，构建真实的情景，为跨学科学习提供内在动力，促进学生思辨能力的提高。跨学科作业指向学生的高阶思维能力，高阶思维的发生建立在问题的解决上，问题强调真实情境、开放环境下具有挑战性的任务。有挑战的核心问题建构了复杂真实的学习情境，促使学生在问题解决的过程中开展多样化的跨学科学习实践活动，促进高阶思维的发展，确保项目化学习的持续性。（4）设计跨学科问题链 具有驱动性和挑战性的核心问题，也许会让学生无从下手。因此，为了使跨学科的项目式作业能够促进学生的思辨能力，项目化作业不仅要设计核心问题，还应基于核心问题，设计问题链，从而由浅入深地引导学生进行跨学科思辨。

三、跨学科类作业的反思评价

1、策略一：问题表达 比如，物理与音乐的融合。《自制乐器》 学习声现象时，进行课外拓展实验，让学生自制乐器，并布置以下任务： 选项一：自制简易的管乐器，如横笛、竖笛、梳琴、葫芦丝等。选项二：自制简易的弦乐器，如吉他、提琴、琵琶、钢琴、古筝等。选项三：自制简易的打击乐器，如鼓、镲、沙锤、串铃、水瓶琴等。让学生自制乐器时，设计以下评价问题： ①是否展示自制乐器的过程？

②是否清楚地介绍科学探究的思路和方法？有评估实验的意识吗？③是否用自制乐器演奏乐曲？（说明学生已经懂得了乐理知识，且学会了科学探究）④视频的录制、剪辑等是否美观大方？ 课堂上进行评价时，教师引导学生相互评价、适时点拨，不仅能帮助学生解决问题，还能让学生找到自信心和归属感，为后期创新能力的培养奠定基础。

2、策略二：学生展示 1）物理与生物融合 任务：我是“眼”说家 任务（二选一）1）科普小文章：以眼睛为视角，结合学习的内容成果，向人们讲述眼睛的故事

内容要求：文中需包含人眼或透镜成像原理及生活、生产和科技等方面的应用内容，主题自定；（充分发挥创造力或调查研究能力）2）课题小研究：探究下面的2个话题，讲讲自己的认识，并围绕眼睛的“困扰”有理有据地发出科学用眼的倡议

话题一：关于防蓝光眼镜话题二：关于太阳镜 学生根据所选任务进行小组汇报，汇报评价标准如下：

2）物理与美术融合（选自耿颖老师）在学习物体颜色的时候，可以让学生用棱镜制作“彩虹”。太阳光本来是白色，通过棱镜折射，变成了七色光。让学生知道，白光是复光色，能分解，为后续学生了解三原色提供思考依据。提升学生的学习兴趣，使其体会物理知识来源于生活，服务于社会，感受物理的实用性，提高其分析问题、解决问题的能力。3、策略三——评价量表 1）物理与美术融合 例1：《我来打光，你来猜！》（选自任国清老师）

任务：把不同颜色的脸谱放在一个黑箱子中，用不同的色光照射脸谱，猜猜黑箱中脸谱的颜色，并观察记录下来。例2：《隔音墙改进》（选自清华附中蒋炜波老师）

可以从美术和物理两个学科的角度考虑，既要考虑到隔音效果，又要考虑到美观。上图右侧是任务的评价量表。学生还可以展示他设计的隔音墙图纸。2）物理与工程融合 例1：《制作半潜船》（选自胡志丹老师）

子任务1：设计半潜船的甲板、压载水舱及船楼，并向客户汇报你的设计方案。设计方案（设计蓝图，阐述原理）→计算论证（估算排水量以及船体最大浮力）→产品制作（制作船体模型）→工程测试（记录航态）学生做任务前，肯定要提前告诉他评价的量表或量规，让他清楚怎么做会更好。评价量规2.0版本：指向深度学习的评价

第三篇：「双减作业设计」五年级下册第四单元作业设计

【双减作业设计】五年级下册第四单元作业设计

作业定位

统编教材五年级下册第五单元以“责任”为人文主题安排了《古诗三首》《青山处处埋忠骨》《军神》以及略读课文《清贫》。

“革命文化”为人文主题的专题单元，同样担负着落实“语文要素”的教育任务。而这些文本并不是孤立存在，其德育价值也传递在对不同语言文字的训练之中，两者相得益彰，不能偏废其一。本单元的阅读要素和习作要素都指向于“通过人物的动作、语言、神态的描写，表现人物的内心”。因此，将作业内容进行科学、合理的整合与重组，能使学生的学习更加立体化、结构化，有利于实现“文道统一”。在本单元作业设计以“致敬革命志士”作为主题情境，把搜集相关资料、品味语言、学习革命先辈崇高精神等作业任务串联起来。

作业目标

1.能积累和运用本单元课文中的生字词；

2.能有感情地朗读课文，背诵《古诗三首》，默写《从军行》《秋夜将晓出篱门迎凉有感》；

3.能借助插图、注释、情境等方法，说说古诗大意，具体描述诗歌画面；

4.能把握课文的主要内容，通过课文中动作、词语、神态的描写，体会人物的内心，把握人物形象；

5.能交流、总结“通过课文中动作、语言、神态的描写，体会人物的内心”的阅读方法；

6.链接课外阅读资料，在对比思辨中，进一步感受革命先辈的崇高精神。

作业内容

（一）精准投放，前置作业设计

根据单元要素设计前置作业，让学生根据前置内容完成预习，记录所思所问，帮助学生养成良好的预习习惯，使学习更有针对性，让课堂更高效。

1.基础通关，执减负于实处

本单元的课前导学单设计主要从朗读、字词两方面入手，引导学生自主学习活动的发展。

【设计意图】五年级的学生已经有了自主学习生字词的能力，通过课前导学单的形式为学生提供自主学习的支架，以自评的方式，鼓励学生借助字典、联系上下文等方法理解生字难词。此外，在初读单元课文时，引导学生关注单元篇章页，了解本单元的学习重点。

2.创设情境，落要素于细处

作业设计以情境为依托，通过写纪念词引领学生走进文本，学生在具体的生活实践情境或学习探索问题情境中，关注表达特点，感受仁人志士的人物品质和精神力量。

【设计意图】围绕“追忆”这一主题，让学生为课文中的革命志士写纪念词，融读写于一体，既检验了学生是否会熟悉人物，也考察了学生的创新型思维。借助纪念词，使学生进一步感受本单元的文本，对接下来的学习也充满期待。

（二）聚焦问题，课中作业设计

课中作业不是课堂教学过程中简单的知识练习或能力操练，而是教与学的重要支架与手段。聚焦问题，以作业为支架，有效落实单元要素。

1.借助思维导图，梳理信息“画一画”

【设计意图】《语文作业本》中围绕语文要素，每一课都提供了不同形式的思维导图，为学生梳理课文信息提供了范式。借助这些思维导图，梳理课文主要内容，并进行类文阅读和思考。学生根据范式自行梳理，呈现了“学习-比较-运用”的结构化学习过程。通过思维导图，学生可以清晰地感受到“动作、语言、神态”等外衣之下，人物的心理变化，有效地落实了单元语文要素。

2.定格关键镜头，体会人物内心变化

以作业为载体，增强学生对单元主题的理解。

【设计意图】以“仰望英雄足迹”为模板主题，设计周期性作业，以落实单元语文要素“通过课文中动作、语言、神态的描写，体会人物的内心”为基点，引导学生聚焦人物描写的特写镜头。学生练习时，以教学的推进为着力点，摘录牵动人心的关键镜头，并说说自己的感受，既落实人文主题，同时也关注了课文语言表达特点。从特写镜头中拉近与人物的距离，产生情感共鸣，体会人物内心，感受伟人风采。

（三）拓展延伸，课后作业设计

着眼整体建构，以课后作业促进知识的内化，使每一板块的作业不是量的叠加，而是知识点的层层推进。

1.呈现知识宽度，设计融合化作业

本单元重点是聚焦动作、语言、神态等细节描写，分析人物的心理变化。单元结束教学后，引导学生开展同主题的群文阅读，通过“人物明信片”的作业，撬动学生对革命文化主题单元的策略化运用，形成对知识的结构化认知。

【设计意图】学生在课堂上的思维变化通过显性的方式让学习过程可视化，而读写融合迁移是考验思维是否增长变化的方式。围绕单元主题，引导学生延伸阅读，丰盈本单元的知识体系。此外，通过“人物明信片”还能检验学生对课外阅读的效果。

2.提升思维高度，布置立体式作业

此题是由阅读指向习作的练习，结合本单元的习作要素“尝试用动作、语言、神态描写，表达人物的内心”，教师给学生提供常见的生活情境，引导学生用“外衣”刻画心理变化。

【设计意图】由读到写，读写融通，让语文要素的学习转化为实际的能力。在优化作业结构的横向路径后，学生的思维也由理解、应用的水平逐步提升到分析、综合的水平，实现了作业质量的稳步提高。

作业使用建议

围绕“致敬革命志士”，在单元整组视野下创设的作业，凸显有落实、有梯度、有提升。在学生学习的关键处设计作业，把握知识规律，达成单元教学目标。

（一）把握学情基点，尊重个性差异

在作业实施过程中，不能“一刀切”，应根据学生的个性差异，弹性落实，让学生自主选择适合的方式完成作业。其中，板块一、板块三、板块四是指向基础性知识，只是一道题不再局限于一篇课文，而是涉及整个单元，所以在练习时，需要学生能够熟悉单元内容，才能实现知识的有意义积累。板块二、板块五、板块六是综合能力的运用，整组作业具有一定的开放性，要引导学生自主探究、自主选择，充分交流、分享。尤其是板块五、板块六，这两大题是阅读的内化与吸收，也是语文要素的显性化体现，因此，需要教师提供方法的有力支架。

（二）借力多元评价，内化知识要点

崔允漷教授指出：“评价任务就是检测目标是否达成，目标指向哪里，评价任务必须跟到哪里。不然，教学就容易出现‘开无轨电车’的现象。”[1]因此，在教学过程中，教学评价与目标、任务、成效相对接，使评价作为“学什么““教什么“的标准，并指向学生未来的发展，侧重反馈与引导。本单元的作业涉及课前、课中、课后，紧紧围绕本单元的语文要素优化作业结构的纵向路径，作业目标结构的环环相扣，作业内容由浅入深、循序渐进。因此，为了让学生、教师都能了解某一项作业的完成质量与效果，需要采用多个评价主体参与的方式，联结课内课外，分项对学生的作业进行评价。

第四篇：“双减”初中地理大单元作业设计优秀案例

学段学科

初中七年级下册

人教版地理

作业目标

1.通过读图，能够判读日本、东南亚、印度、俄罗斯的轮廓和位置。

2.能够用图文资料分析我们临近的国家和地区的自然环境特征，包括地形地势、气候、河流植被等。

3.能够掌握我们邻近的国家和地区的人文地理环境，包括人口、民族、农业、工业等。

4.通过图文资料和游戏，提高空间思维能力、动手实践能力和地理核心素养。

实施过程

作业内容

设计意图

一、基础

读“地区和国家轮廓图”完成下面

基础巩固作业意在检验学生关于日

本、东南亚、印度

俄罗斯的巩固作业

—3

题。

【当堂检

测用】

共

分

1.图中区域位置的描述，正确的是

学生得分

（）

A.甲区域被称为“三洲五海之地

“双减”初中地理大单元作业设计

第七章

我们临近的地区和国家、、B.乙国是横跨亚欧大陆的亚洲国家C.丙国是太平洋东北部的岛国

D.丁国东临孟加拉湾，西临阿拉伯海

2.关于图中自然环境的叙述，正确的是（）

A.甲区域全年高温，降水丰沛

B.乙国受地形影响，冬季寒冷漫长夏季温暖短促

C.丙国四面环海，形成了冬暖夏凉的温带海洋性气候

D.丁国地势东西高，中间低

3.关于图中区域生产和生活的叙述，错误的是（）

A.甲区域的传统民居具有墙高，屋顶坡度大的特点。

B.乙国重工业发达，工业主要分布在亚洲部分

C.丙国多地震，民居多采用质地较轻的建筑材料

D.丁国人口众多，人口增长较快，为资源、环境带来了巨大的压力

地理位

置；自然环境；人文特点等基础知识的掌握程度。选取

3，道选择题，涵盖以上基础内容。学生在学完第七章之后，通过这

道题的正确

率，能够检验学生对该部分基础知识的掌握程

度。

二、拓展提升作业

【课后思考用】

共

分

学生得分

4.“一带一路”是“丝绸之路经济带”和“21

世纪海上丝绸之路”的简称。读图，回答下列问题。

（1）

⑤国矿产资源

（丰富/

匮乏），③地区属于亚洲分区中的，⑤国从③地区进口石油经过的海峡①为

海峡。

（2）

图中铁路线经过的城市

B

是，其所在国发展农业的不利气候条件是。

（3）

请分析在什么情况下，②所在国会发生大面积旱灾。

（4）

乐乐暑假沿海上丝绸之路旅行，经过的运河

A

是

运河沿途所见所闻不可信是（）

拓展提升作业具有一定难

度。设计一道大题涵盖本章所学所有国家和区域，能够有效检验学生对于本章基础知识的拓展延伸能力，以及分析理解图文资料的能力。

A.①地货轮川流不息，华人、华侨众多

B.②地沙漠广布

C.③地居民多讲阿拉伯语

D.④地阴雨天较多，气候温和

三、实践

采用飞行棋游戏的模式，需要全班

实践活动作业采用游戏的模；

式，设计了亚洲地理飞行棋的游戏，意在培养学生的空间思维，和团队合作的意

识，增添地理学习的趣味

性。

活动作业

合作完成。

【地理飞

一、道具制作：亚洲地理飞行棋

行棋游

全班各组分工，第一组：完成轮廓

戏】

第二组填充颜色标注地区；第三组

共

分

设计线路。第四组完成图例。

学生得分

二、游戏规则：起点为中国北京，摇色子确定步数，分陆上路线和海

上路线，要沿线走过所有亚洲分区

后再回北京，最先到达者胜利。每局获胜者积

分，满分

分。

三、交流分享：各组选出本章感兴

趣的国家或地区，以手抄报的形式

分享所选国家或地区的美食、服饰

等文化，赢得游戏后，可优先展示

成果展示

基础巩固作业和拓展提升作业展示

实践活动作业展示游戏道具

制作展示

游戏过程展示

文化交流分享展示

效果分析

本次地理大单元作业设计以课标为依据，以育人为目标，体现了单元作业目标的统整性、问题的导向性、以及评价方式的平衡性。

基础巩固作业很好地检测了学生基础知识掌握的熟练程度。设置的三道选择题具有一定的综合性，可以检测学生对基础知识的运用能力。拓展提升作业将所学知识整合起来，检测了学生综合运用知识的能力，和分析图文资料、解决问题的能力。

实践活动作业通过游戏的模式有效的调动了学。

生的积极性，提高了学生学习地理的兴趣，既培养的学生动手实践能力，又增强了团队合作的意识。

案例反思

本次作业学生完成度高，反馈较好，基本达成了作业设计目标，但实施过程还略有不足。虽然作业设计进行了明确的分层，今后也要依据学情将学生分层，帮助所有能力不同的学生建立自信，享受成功的喜悦。

此外，本次作业设计首次将游戏有组织，有规则，有纪律的融合到地理学习当中，得到了很好地反馈，游戏不仅可以调动学生学习地理的兴趣和积极性，还可以有效的提升学生的发散思维和动手能力。今后可以更多地运用到地理作业和课堂教学当中，游戏的模式也可以更加多样，如你画我猜、谁是卧底等都可以与地理知识相结合，设计出更加生动有效的作业。路漫漫其修远兮，今后要争取做到善于总结、勤于思考、勇于探索，为提高自身专业化水平和

培养全面发展的学生不断努力。

第五篇：“双减”作业设计：小学语文单元作业优秀设计案例

“双减”作业设计：小学语文单元作业优秀设计案例

五年级下册第四单元作业设计

作业定位

统编教材五年级下册第五单元以“责任”为人文主题安排了《古诗三首》《青山处处埋忠骨》《军神》以及略读课文《清贫》。

“革命文化”为人文主题的专题单元，同样担负着落实“语文要素”的教育任务。而这些文本并不是孤立存在，其德育价值也传递在对不同语言文字的训练之中，两者相得益彰，不能偏废其一。本单元的阅读要素和习作要素都指向于“通过人物的动作、语言、神态的描写，表现人物的内心”。因此，将作业内容进行科学、合理的整合与重组，能使学生的学习更加立体化、结构化，有利于实现“文道统一”。在本单元作业设计以“致敬革命志士”作为主题情境，把搜集相关资料、品味语言、学习革命先辈崇高精神等作业任务串联起来。

作业目标

1.能积累和运用本单元课文中的生字词；

2.能有感情地朗读课文，背诵《古诗三首》，默写《从军行》《秋夜将晓出篱门迎凉有感》；

3.能借助插图、注释、情境等方法，说说古诗大意，具体描述诗歌画面；

4.能把握课文的主要内容，通过课文中动作、词语、神态的描写，体会人物的内心，把握人物形象；

5.能交流、总结“通过课文中动作、语言、神态的描写，体会人物的内心”的阅读方法；

6.链接课外阅读资料，在对比思辨中，进一步感受革命先辈的崇高精神。

作业内容

（一）精准投放，前置作业设计

根据单元要素设计前置作业，让学生根据前置内容完成预习，记录所思所问，帮助学生养成良好的预习习惯，使学习更有针对性，让课堂更高效。

1.基础通关，执减负于实处

本单元的课前导学单设计主要从朗读、字词两方面入手，引导学生自主学习活动的发展。

【设计意图】五年级的学生已经有了自主学习生字词的能力，通过课前导学单的形式为学生提供自主学习的支架，以自评的方式，鼓励学生借助字典、联系上下文等方法理解生字难词。此外，在初读单元课文时，引导学生关注单元篇章页，了解本单元的学习重点。

2.创设情境，落要素于细处

作业设计以情境为依托，通过写纪念词引领学生走进文本，学生在具体的生活实践情境或学习探索问题情境中，关注表达特点，感受仁人志士的人物品质和精神力量。

【设计意图】围绕“追忆”这一主题，让学生为课文中的革命志士写纪念词，融读写于一体，既检验了学生是否会熟悉人物，也考察了学生的创新型思维。借助纪念词，使学生进一步感受本单元的文本，对接下来的学习也充满期待。

（二）聚焦问题，课中作业设计

课中作业不是课堂教学过程中简单的知识练习或能力操练，而是教与学的重要支架与手段。聚焦问题，以作业为支架，有效落实单元要素。

1.借助思维导图，梳理信息“画一画”

【设计意图】《语文作业本》中围绕语文要素，每一课都提供了不同形式的思维导图，为学生梳理课文信息提供了范式。借助这些思维导图，梳理课文主要内容，并进行类文阅读和思考。学生根据范式自行梳理，呈现了“学习-比较-运用”的结构化学习过程。通过思维导图，学生可以清晰地感受到“动作、语言、神态”等外衣之下，人物的心理变化，有效地落实了单元语文要素。

2.定格关键镜头，体会人物内心变化

以作业为载体，增强学生对单元主题的理解。

【设计意图】以“仰望英雄足迹”为模板主题，设计周期性作业，以落实单元语文要素“通过课文中动作、语言、神态的描写，体会人物的内心”为基点，引导学生聚焦人物描写的特写镜头。学生练习时，以教学的推进为着力点，摘录牵动人心的关键镜头，并说说自己的感受，既落实人文主题，同时也关注了课文语言表达特点。从特写镜头中拉近与人物的距离，产生情感共鸣，体会人物内心，感受伟人风采。

（三）拓展延伸，课后作业设计

着眼整体建构，以课后作业促进知识的内化，使每一板块的作业不是量的叠加，而是知识点的层层推进。

1.呈现知识宽度，设计融合化作业

本单元重点是聚焦动作、语言、神态等细节描写，分析人物的心理变化。单元结束教学后，引导学生开展同主题的群文阅读，通过“人物明信片”的作业，撬动学生对革命文化主题单元的策略化运用，形成对知识的结构化认知。

【设计意图】学生在课堂上的思维变化通过显性的方式让学习过程可视化，而读写融合迁移是考验思维是否增长变化的方式。围绕单元主题，引导学生延伸阅读，丰盈本单元的知识体系。此外，通过“人物明信片”还能检验学生对课外阅读的效果。

2.提升思维高度，布置立体式作业

此题是由阅读指向习作的练习，结合本单元的习作要素“尝试用动作、语言、神态描写，表达人物的内心”，教师给学生提供常见的生活情境，引导学生用“外衣”刻画心理变化。

【设计意图】由读到写，读写融通，让语文要素的学习转化为实际的能力。在优化作业结构的横向路径后，学生的思维也由理解、应用的水平逐步提升到分析、综合的水平，实现了作业质量的稳步提高。

作业使用建议

围绕“致敬革命志士”，在单元整组视野下创设的作业，凸显有落实、有梯度、有提升。在学生学习的关键处设计作业，把握知识规律，达成单元教学目标。

（一）把握学情基点，尊重个性差异

在作业实施过程中，不能“一刀切”，应根据学生的个性差异，弹性落实，让学生自主选择适合的方式完成作业。其中，板块一、板块三、板块四是指向基础性知识，只是一道题不再局限于一篇课文，而是涉及整个单元，所以在练习时，需要学生能够熟悉单元内容，才能实现知识的有意义积累。板块二、板块五、板块六是综合能力的运用，整组作业具有一定的开放性，要引导学生自主探究、自主选择，充分交流、分享。尤其是板块五、板块六，这两大题是阅读的内化与吸收，也是语文要素的显性化体现，因此，需要教师提供方法的有力支架。

（二）借力多元评价，内化知识要点

崔允漷教授指出：“评价任务就是检测目标是否达成，目标指向哪里，评价任务必须跟到哪里。不然，教学就容易出现‘开无轨电车’的现象。”[1]因此，在教学过程中，教学评价与目标、任务、成效相对接，使评价作为“学什么““教什么“的标准，并指向学生未来的发展，侧重反馈与引导。本单元的作业涉及课前、课中、课后，紧紧围绕本单元的语文要素优化作业结构的纵向路径，作业目标结构的环环相扣，作业内容由浅入深、循序渐进。因此，为了让学生、教师都能了解某一项作业的完成质量与效果，需要采用多个评价主体参与的方式，联结课内课外，分项对学生的作业进行评价。

三年级下册第四单元作业设计

作业定位

单元整组作业设计具有系统性、结构性与关联性等特点，是学生复现所学知识，掌握学科技能，涵养思维能力的重要支撑。进行单元作业设计时，教师需要有全局视野和统整意识，通过核心目标的提炼，创设学生可感可触的任务情境，在逐层进阶的学习活动中，落实语文要素。

统编小学语文教科书三年级下册第四单元以“观察与发现”为主题，编排了《花钟》《蜜蜂》《小虾》三篇课文，分别从地上、天上、水里三个不同角度介绍了留心观察、用心思考所获得的发现。阅读要素是“借助关键语句概括一段话的大意”，重在提高学生提取关键信息的能力，为后续从理解走向运用，从吸纳转向倾吐提供了学力铺垫；表达要素为“观察事物的变化，把实验的过程写清楚”，习作的内容是“我做了一项小实验”，这是对单元所学的回扣，也进一步引导学生体会留心观察、细致观察的好处。

作业目标

1.围绕单元主题，创设“探秘自然王国”的学习情境，引导学生积累与运用字词。

2.联结学习经验，调用、整合课程资源，能借助关键语句概括一段话的大意，把握关键语句的不同位置。

3.聚焦观察的方法，以过程性作业的渗透指导表达的顺序，并尝试运用修改符号修改习作。

4.拓展单元所学，要图文的形式将观察成果进行个性化展示，感受观察的乐趣，做生活的有心人。

作业内容

导语：同学们，大自然是一方神奇的天地，动植物身上有着许多我们不曾了解的秘密。这个单元，我们将化身“小牛顿”，用一双观察的眼睛，在“探秘自然王国”的活动中，去发现，去收获。

第一站：打卡植物部落，发现花之“秘”

1.欢迎来到自然王国第一站——植物部落。你对植物器官的了解有多少？阅读下面的《种子会“旅行”（节选）》，画出每段话的关键句；再对比阅读《花钟》一课，找找它们的关键句位置有什么不同。

2.种子会“旅行”，花也有自己的“钟表”，植物的器官真是太有意思！现在，请你根据花钟，说说鲜花的不同开放，体会其中的奥秘。试着仿照这样的句式，写一写你喜欢的花。

第二站：打卡动物部落，发现虾之“趣”

3.动物世界藏着很多有趣的秘密，每一种小动物都有自己的生活习性。比如，小兔子喜欢夜间活动，采食频繁；小狗喜欢群居，忠诚，保护同伴……请结合《小虾》一课的第三自然段，找找关键句，说说小虾有趣在哪里？也试着完成《语文作业本》上《可爱的小鸟》的思维导图。

第三站：打卡昆虫实验室，发现蜂之“谜”

4.同学们，这里是昆虫实验室。你读过法布尔的《昆虫记》吗？在这本书里详细记录了昆虫的生活，比如美食家萤火虫、会装死甲虫、蟋蟀音乐家等，真是奇妙无穷。阅读“资料袋”，了解法布尔对昆虫世界的痴迷，以及对观察的热爱。

5.阅读《蜜蜂》一课，和学习小伙伴合作完成思维导图，理清实验目的、实验过程和实验结论。并试着用“先……接着……然后……最后……”这样表示先后顺序的词语进行串联，将实验过程说清楚。

6.梳理清楚了实验的过程，相信你的脑袋里一定有大大的问号：蜜蜂到底是靠什么辨认方向的呢？阅读下面两则课外资料，结合法布尔的做法，推测哪一种说法更有道理。

第四站：举行实验发布会，表达观之“序”

7.同学们，我们的“小牛顿行动”已经成功打卡了三站，在这个有趣的过程中，我们既发现花钟的奇特，又感受到了小虾的有趣，还探寻了蜜蜂神奇的辨别能力，收获可真不少呀！接下来，我们将探秘神奇的科学实验室，先试着回忆曾经做过的一项小实验。

8.意大利科学家伽利略说：“研究从观察开始，进而提出假设，再通过实验来验证。”看来，同学们都是爱观察、爱思考的孩子。现在要进行实验发布会了，请你根据以下清单，有顺序地写清楚实验的过程；还可以不拘形式地写下自己做实验时的心情、实验中的有趣发现哦！

9.亲爱的同学们，小牛顿探秘行动即将告一段落，相信大家都收获满满。现在，请你根据下面的评价标准，为自己的学习成果打星，也可以邀请同伴和老师一起评哦！

作业设计意图

《义务教育语文课程标准（2011年版）》指出，语文是一门实践性很强的课程，学生的语文能力应在语文实践中培养。统整式的教学，可以打破单篇的藩篱，将大单元内容进行结构化的重组。而在此学习情境中应动而生的单元作业，就更具有系统性与操作性，促进学生在学习实践的过程中内化所学，提升综合能力。

在本单元统整作业设计中，创设了“探秘自然王国”的主题情境，通过打卡植物部落、动物部落、昆虫实验室，以及举行实验发布会四个学习子任务，串联起一个有机的整体。设计作业的过程中，笔者以学情起点出发，牢牢把握单元的语文要素，力求突显三个“整合”。

一、整合单元目标，变“面面俱到”为“要素贯穿”

对单元内容进行了重组，将作业的内部联系进行了统摄。《种子会“旅行”》和《花钟》进行比读，意在回顾三年级上册第六单元的“借助关键语句理解一段话的意思”和三年级下册第三单元的“了解课文是怎么围绕一个意思把一段话写清楚的”这两个要素，同时初步掌握本单元“借助关键语句概括一段话的大意。”略读课文《小虾》的前置，既让主题情境由植物向动物自然过渡，也让学生由学到用，扶放有度。《蜜蜂》与习作息息相关，因此两者结合，更体现方法的指导和运用。学生通过对法布尔实验过程的整理，也为下阶段做好观察清单储备了经验。可见，进行结构化的重组之后，单元作业层递性更强，阅读要素和表达阅读相辅相成。

二、整合课程意识，变“教师引学”为“系统助学”

本次单元统整作业，题目涉及了课后习题、《语文作业本》、主题阅读推荐篇目等，范围之广；而题型的考量上，也贴合三年级学生的认知特点，以图文兼具的形式、趣味化的表达，在开放实践的基础上，在伙伴共学的过程中，达到知识的内化和能力的习得，突显统编教材所倡导的课程意识。

三、整合作业理念，变“整齐划一”为“分层推进”

每一个学生都是独立的个体，因此作业的设计也要尊重个体的差异。如，《蜜蜂》一课中的选做题，引导学生在学习小组实践的过程中，画下对蜜蜂飞行轨迹的印象，此题考察的是学生对内容的整体把握和对蜜蜂辨别方向能力的理解，有一定难度。而作为《我做了一项实验》的后拓型作业，通过范例的呈现，启发学生画一画实验的流程图，这可以很好地促进学生对实验过程的把握，也能进一步激发学生观察与实验的积极性，当然也有一定的挑战性。其他题目都从文本出发，难度系数上比较合理。像这样分层推进的作业理念，更符合“双减”政策的要求。

作业使用建议

单元作业作为统整性、主题化的学习内容延伸，可以很好地体现学生的学习所得，促进其思维与认知的提升。在使用的过程中，教师切勿加重学生负担。

其一，要做到“分时”与“分量”结合。教师在引导学生完成作业的过程中，要根据课时推进的情况无痕地介入，使其发挥巩固知识的功用。此外，一些题目可以穿插在课文学习的环节中，进行有机的渗透，强化语文要素的落地。

其二，要做到“集中”与“分散”相融。考虑到作业的设计有梯度分层，因此，对于偏基础的类型，学生可以自主完成；一部分难度系数比较高、实践性较强的题目可以由教师领着做，小组内合作完成，保证作业的质量。

其三，要做到“学习”与“评价”并行。作业是学习过程中直观反映学生知识内化的载体，教师需要注重评价机制的设置，从而落实学、评、教一致性。通过评价量表，激励与诊断学情，培养学生有品质的学习习惯。

总之，单元作业的设计与运用，要以学情实际为准，重在对学生表达与思维能力的提升，促进核心素养的发展。