初中物理情境化作業的設計策略①

楊新宇

(湖南省湘鄉市教育發展中心,湖南 湘潭 411400)

情境化作業對于優化初中物理作業和培養學生核心素養有著重要的作用，情境化作業是指把價值引領、物理知識、科學方法等，融合在時政新聞、科技發明、生產生活、體育運動和游戲魔術等具體的事例中，要求學生在閱讀的基礎上提取有效信息，建構物理模型，開展質疑和論證，解決問題，提升他們的核心素養。

1 關心時政新聞，精選活動素材，設計情境化作業

選擇與初中物理知識相關的重大活動作為背景素材，設計情境化作業，將國家的政策方針融合在作業中，引導學生們好好學習，將來為中華民族的偉大復興貢獻力量。

作業1：2022年2月4日，北京第24屆冬季奧林匹克運動會開幕式在國家體育場隆重舉行。21時51分習近平主席宣布：北京第24屆冬季奧林匹克運動會開幕！一名小號手在現場吹響了《我和我的祖國》，中國各行各業先進模范人物、56個民族的代表，用雙手將鮮艷的五星紅旗緩緩傳遞到體育場升旗區，交付禮兵手中。全體起立，高唱中華人民共和國國歌，五星紅旗冉冉升起，迎風飄揚。請回答下列問題：

(1) 電視里傳來“北京第24屆冬季奧林匹克運動會開幕”的聲音，我們知道這是習主席的聲音。這是根據聲音的來判別的；國歌奏響時，我們情不自禁地站起來跟隨音樂大聲唱著國歌。“大聲”指的是聲音的(選填“音調高”“響度大”或“音色美”)；

(2) 在傳遞國旗的過程中，以升旗臺為參照物，國旗是的；國旗迎風飄揚，說明力可以改變國旗的形狀和；

(3) 升旗桿頂端固定有(選填“定滑輪”或“動滑輪”)，拉繞過滑輪的繩把國旗升上去，運用了滑輪可以(選填“改變動力的方向”或“改變動力的大小”)的特性。

設計意圖：(1) 選取北京冬奧會開幕式為情境，這是彰顯中國力量、中國智慧和中國制造的一屆體育盛會，北京成為全球第一個雙奧之城，用體育凝聚人心和振奮精神，體現“構建人類命運共同體”的理念。學生從北京冬奧盛會成功舉辦中，真真切切地感受到“道路自信”和“理論自信”的力量。(2) 結合盛會素材設計與力學、聲學等相關聯的作業，這些作業既有知識鞏固型基礎性練習，也有思維提升型拓展性練習，需要學生自己去思考和領悟，有利于提升學生的核心素養。

2 深入生產生活，遴選勞動素材，設計情境化作業

作業2：某社區在新冠疫情發生時，為了降低接觸造成感染的風險，利用5G無人配送車為隔離區的人員配送物資(如圖1)。該配送車的總質量m=400 kg，輪胎與路面的總接觸面積S=0.025 m2，在水平路面上勻速行駛時受到的阻力是車重的0.05倍，g=10 N/kg。請回答以下問題：

圖1

(1) 汽車在陽光下駛過，在地面留下影子，影子是光的(選填“直線傳播”“反射”或“折射”)形成的；光在真空中傳播的速度c=3.0×108m/s，月亮反射的太陽光從月球傳播到地球需要s(月球到地球的距離是38萬千米，結果保留一位小數)；

(2) 配送車所受重力G=N，它對水平路面的壓強p=Pa；

(3) 配送車勻速行駛時受到的牽引力F=N；以v=2 m/s的速度勻速行駛10 min，牽引力做的功W=J；

(4) 配送車行駛時，將電能轉化為和內能等形式的能量；電能屬于(選填“一次”或“二次”)能源。

設計意圖：(1) 面臨“外防輸入、內防反彈”的常態化新冠疫情防控，需要我們嚴格遵守防控要求，做到疫情防控不松懈，守住安全第一線，為我們的正常生活繼續眾志成城、萬眾一心，在作業中有效滲透了德育教育。(2) 無人汽車、無人飛機和智能機器人等已經走進百姓生活，給我們的生活帶來諸多方便和快樂。這些素材可以將力、功和能量等知識融合在一起，能有效提升學生的科學思維。練習中沒要求學生畫受力示意圖，但要順利、準確地完成作業，需要學生自己按照平時的要求對無人配送車進行受力分析，畫出受力示意圖，然后再結合“力的平衡”條件解決問題。引導學生在解決問題的過程中，注意思考順序，養成嚴謹的思維習慣，為解決更加復雜的問題打好基礎。

3 關注科技發展，巧選新聞素材，設計情境化作業

物理和科技是緊密相關的，初中物理中聲、光、力、熱、電磁等內容可以和重大科技新聞素材融合在一起，設計基礎性、綜合性和應用型作業。

作業3：如圖2所示，2022年2月27日，長征八號火箭在中國文昌航天發射場發射升空，將質量m=19.2 kg的“啟明星一號”等22顆商用衛星送入預定軌道，創造我國一次發射衛星數量最多的紀錄。長征八號芯二級發動機采用“液氫+液氧推進劑”。在發射臺底部有盛水的水池，可以大量吸收燃料燃燒時放出的熱量，保證發射臺的安全。請回答以下問題：

圖2

(1) 長征八號火箭在加速升空的過程中，“啟明星一號”衛星的動能，重力勢能，機械能(均選填“減小”“不變”或“增大”)；

(2) 芯二級發動機采用“液氫+液氧推進劑”是因為液氫的(選填“熱值”或“比熱容”)高；1 t液氫完全燃燒釋放的熱量Q=J(氫的熱值q=14.3×107J/kg)；

(3) “啟明星一號”進入離地面h=536 km的預定軌道后，它的質量m1(選填“<”“=”或“>”)19.2 kg；地面控制中心通過(選填“電磁波”或“聲波”)發送指令給衛星，指令在空中傳播的速度是c=3.0×108m/s，指令經時間t=s(保留兩位小數)從地面控制中心傳輸到“啟明星一號”。

設計意圖：(1) 選取反映中國科技新成就的航天科技新聞，引導學生關注科技，激發他們的愛國熱情，增強“四個自信”，潤物無聲地進行思政教育。(2) 結合情境素材設計與力學、熱學及電磁相關的作業，既有基礎性練習，又有綜合性應用；作業既面向全體又有梯度和層次，在保護學生自信心、激發物理學習興趣的同時，滿足學生個性發展和全面發展的需求。(3) 引導學生從物理走向社會，將“物理讓生活變得更加美好”的理念印在學生的心里。

4 關注體育活動，篩選運動素材，設計情境化作業

在體育運動中，例如跑步、打球、體操等項目中都蘊含著大量的物理知識，可有效地把物理和體育運動結合起來，讓學生在運動健身的同時感受物理之美，在物理的體驗中感受運動之樂，激發物理學習興趣，強化運動意識。

作業4：投擲實心球是雙手同時用力的投擲項目，對發展上肢、肩帶、胸部及腰腹肌力量有明顯作用。已知實心球的質量m=2 kg，表面有許多凸起的微粒(圖3)，g=10 N/kg。請回答以下問題：

圖3

(1) 學生在練習投擲實心球時，在某處將實心球擲出，實心球在空中飛行時受到個力的作用(忽略空氣阻力)，這個力的方向是，大小等于N；

(2) 實心球在被擲出的過程中，手對實心球(選填“做了功”或“沒有做功”)，將人消耗的體能轉化為它的(選填“內能”或“機械能”)；出手后實心球繼續向前飛行，是因為它具有，如也是這種屬性的應用；

(3) 實心球的表面做成有許多凸起的微粒，這是通過(選填“增大接觸面的壓力”或“增大接觸面的粗糙程度”)來(選填“增大”或“減小”)摩擦力，減小實心球在擲出過程中從手中滑出的可能性。

設計意圖：(1) 選取學生熟悉、親身參與的體育運動作為情境，讓他們有身臨其境的親切感，在思考問題時可以把自己融于真實的運動中，感受物理與體育的聯系。(2) 設計的作業都來自學生在運動過程中的感知和思考，體會如何運用物理知識提高體育運動成績，物理讓體育運動變得更快、更高、更強。(3) 引導學生積極參與體育運動，掌握一定的運動技能，強化運動意識，強身健體，為社會主義現代化建設打下堅實的身體基礎，促進德智體美勞全面發展。

5 關注游戲魔術，活用懸疑素材，設計情境化作業

在日常生活中，許多游戲和魔術蘊含著豐富的物理知識，可以引導學生深度思考，激發學生的學習興趣，培養學生的發散思維。

對學生熟悉的、看到過或體驗過的游戲和魔術進行識別，選取和物理相關的活動為素材，將物理知識、科學方法融合其中，激發學生的學習積極性，提升思維的廣度和深度，使他們勤于思考，學會透過現象看本質，提升去偽存真的能力。

作業5：小明進行“蠟燭在水中燃燒”的魔術表演：把一塊玻璃板豎立在水平桌面上，在玻璃板前方豎放一根蠟燭，在玻璃板的后方，放一只盛水的玻璃杯，點燃蠟燭，在蠟燭和玻璃板之間向玻璃板望去，看到“蠟燭在水中燃燒”(圖4)。請回答以下問題：

(1) 水中燃燒的蠟燭是“蠟燭”通過玻璃板形成的(選填“實像”或“虛像”)，玻璃板相當于(選填“凸透鏡”“平面鏡”或“凹透鏡”)；

(2) 為了讓魔術現象明顯，表演應該在(選填“較暗”或“較亮”)的環境中進行；玻璃杯杯底中心的位置需要滿足玻璃杯到玻璃板的距離(選填“大于”“等于”或“小于”)蠟燭到玻璃板的距離；

圖4

(3) 選用玻璃板來進行魔術表演主要是為了(選填“觀察蠟燭在水中燃燒”或“確定玻璃杯的位置”)來保證魔術的成功。

設計意圖：(1) 對于蠟燭可以在水中“燃燒”，學生肯定會感到神奇，激發了學生的好奇心和探究的欲望。(2) 問題提出來后，學生基于光的反射和平面鏡成像進行交流和討論，甚至親自進行論證，解決自己的疑惑。通過探究“水中燃燒的蠟燭”背后的真實原因，學生明白任何一種神奇現象的背后都有科學的原理，用事實說話，不輕易相信所謂“神奇”，學會用科學方法去論證。(3) 作業有利于培養學生的質疑精神和批判精神，引導學生形成良好的科學態度與責任。

6 結語

情境化作業的設計和選取，可以很好地落實立德樹人根本任務，有利于拓寬學生的視野，有助于培養學生的創新能力，還可以引導他們走入社會觀察生活，在實踐中思考，切實提高學生的核心素養。