“減量增效”的物理單元情境作業設計策略

摘 要：在初中物理教學過程中，教師采用大單元教學法構思作業任務，不僅能極大地拓展作業的廣度與深度，還能調動學生完成作業的積極性，增強學生對物理學科本質的理解，進而推動學科素養的發展.文章聚焦“內能與熱機”這一核心主題，分析當前初中物理作業設計存在的問題，提出若干“減量增效”的物理單元情境作業設計策略.

關鍵詞：“減量增效”；初中物理；單元情境；作業設計

中圖分類號：G632 ""文獻標識碼：A"""文章編號：1008-0333（2025）02-0091-03

收稿日期：2024-10-15

作者簡介：劉錦秀，本科，一級教師，從事初中物理教學研究.

在教育改革的浪潮中，初中物理教育正經歷著從傳統走向現代的深刻轉變.傳統作業設計存在諸多問題，導致作業失去針對性，加之素材陳舊，創新不足，難以激發學生的學習熱情.此外，作業設計缺乏系統性、連貫性，使學生對物理概念理解流于表面，應用能力不足.在核心素養導向下，初中物理作業設計革新迫在眉睫［1］.

1 “減量增效”的物理單元情境作業設計的意義

首先，減少無關或次要內容，聚焦核心概念和技能，幫助學生更高效地掌握知識，同時減少認知負擔，使學生能夠集中精力深入理解關鍵內容.其次，情境設計將物理知識與實際生活結合，使學習內容更加生動有趣，激發學生的學習興趣和主動性.多樣化的作業形式，如實驗、項目、探究性任務等，增加了作業的趣味性和挑戰性.再次，引導高階思維的情境任務鼓勵學生進行分析、推理和解決實際問題，培養批判性思維和創新能力，同時，通過情境任務將不同知識點有機結合，促進學生綜合應用知識，提升綜合素質［2］.最后，通過學生的作業表現，教師可以及時了解學生的學習情況，針對性地指導和調整教學策略，不斷優化情境作業設計，提升作業質量，從而提高整體教學效果.“減量增效”的情境作業設計，不僅可以有效提升學生的學習興趣和學習效果，還能促進學生的全面發展，為培養具有創新能力和實踐能力的高素質人才奠定基礎.

2 當前初中物理作業設計存在的問題

當前，“拿來主義”盛行，部分教師往往不經篩選，直接沿用教輔資料中的習題，要求學生機械地完成大量練習，忽略作業的針對性與實效性.另外，作業設計缺乏創新，情境素材陳舊，無法激發學生學習興趣，缺乏必要的關聯性，進階性不足，導致作業效果大打折扣.具體而言，盡管部分教師嘗試引入多元情境，但在實際操作中，卻未能有效整合單元內各課時作業，忽視單元核心概念的提煉、課時關鍵概念的梳理，以及對這些概念在學習層級上的深度分析.單元作業設計往往局限于單節課時的范疇，缺乏對單元整體內容結構化分析的意識，如單元核心概念的縱向深化與橫向拓展，以及各課時知識之間的邏輯架構與作業的系統布局，導致作業設計陷入碎片化，難以形成系統性的學習鏈條.在核心素養導向的教學改革中，單元核心概念成為大單元教學設計的基石，也是作業設計的靈魂.教師應圍繞單元核心概念，構建融合主干知識、技能與思想方法的熟悉情境，作為作業設計的主線.從單元視角出發，精心設計課時與單元作業，確保內容的連貫性和層次性，便于教師精準診斷學生對物理概念的掌握水平，科學評估學業進展，提升教學效果［3］.

3 初中物理單元情境作業的設計策略

3.1 立足整體，設計單元情境作業

情境學習理論強調，知識唯有在真實情境中生成與應用，方能利于學生學習并掌握.所謂情境主線，即貫穿單元始末，統攝知識體系，賦予單元內容完整性與結構嚴謹性的情境線索.這一主線，無論是直觀顯現的實物情境，或是隱含于知識深處的思想方法，都能引領學生在學習過程中圍繞主線展開多維思考與探索，逐步構建起系統化、立體化的認知結構，深化對物理概念與規律的理解.在作業設計初期，教師可選取教材中連貫的兩三節內容作為小單元，進行情境主線作業的初步嘗試，隨著經驗積累，逐漸擴展至以章節為單位的大單元，深化作業設計的系統性與層次感［4］.

以滬科版九年級物理《內能與熱機》單元教學為例.在《內能與熱機》單元中，學生應掌握內能、熱量傳遞、熱機的工作原理及其效率等核心概念，能夠運用相關公式進行計算，理解日常生活中的熱學現象，以及能量轉換與守恒的原理.基于這些要求，教師為學生設計情境：假設你是一名環?？萍脊镜膶嵙暽?，參與一項旨在提高城市住宅區能源效率的研究項目.你的任務是分析不同加熱系統對住宅能源消耗的影響，最終提出一套既高效又環保的解決方案.學生首先回顧《內能與熱機》單元的核心概念，包括內能、熱傳遞方式、熱機效率等，以小組形式討論熱能在日常生活中的應用，以及熱能轉換效率的重要性.之后，分組搜集并分析不同加熱系統（如電加熱、燃氣加熱、太陽能加熱等）的技術資料和市場反饋.每組聚焦于一種加熱系統，深入研究其工作原理、效率、成本和環境影響.各組學生基于所選加熱系統，設計一個小規模實驗，模擬熱能轉換過程，觀察熱傳遞方式的實際效果，分析熱能轉換效率.

3.2 彰顯趣味，設計單元情境作業

作業不僅是鞏固知識的手段，更是激發學生興趣、促進深度學習的橋梁.情境作業，尤其是那些以現實生活為背景，模擬解決實際問題的作業，因其仿真性、互動性及趣味性，成為提升學生參與度、培養學生科學態度與社會責任感的有效途徑.設計此類作業的關鍵在于緊密結合單元知識特色，選取符合學生年齡特征和認知水平的真實情境，采用學生易于接受、樂于探究的表現形式，展示科技前沿最新成果，以學生探索為基礎，逐步揭開物理學的神秘面紗.

教師為學生設計趣味情境：假設你是未來城市綠色出行方案的設計者，你所在的團隊正致力于研發一款環保型電動小車，為了提高小車的動力性能，你們決定探索一種新型的“熱機”技術，將太陽能轉化為動能，以此驅動小車行駛.但是，如何高效地利用太陽能，以及如何將熱能轉換為機械能，成為你們面臨的最大挑戰.在此情境下，學生首先要進行熱能轉換實驗，利用家庭常見的物品（如放大鏡、黑色塑料袋、水瓶等），設計一個簡易的“太陽能熱機模型”.目標是通過聚焦太陽光，加熱塑料袋內的空氣，觀察空氣受熱膨脹后推動小車前進的現象.記錄實驗過程中的溫度變化、小車行進距離等數據，分析哪些因素影響了熱能轉換效率.教師引導學生根據任務一的實驗結果，思考如何改進“太陽能熱機模型”，使其能更有效地收集和轉換太陽能.

3.3 關注實踐，培養學生探究能力

物理學科的精髓在于實驗探究、應用實踐.通過動手實驗，學生不僅能夠構建完整的物理知識體系，還能在實際操作中深化對物理規律的理解，培養探索精神.在實踐型單元作業中，教師引導學生提出假設，進行實驗驗證，細致觀察，精確測量，最終歸納總結物理規律.這一過程可加深學生對物理概念的理解，鍛煉學生的邏輯思維、問題解決能力和創新意識.

教師要求學生利用日常物品（如黑紙、透明塑料薄膜、水、塑料瓶、小風扇和太陽能板）制作一個簡易的太陽能集熱器，連接到一個由太陽能驅動的小風扇上，作為熱機的一部分，目標是評估并優化這個熱機模型的能量轉換效率.學生將黑紙包裹的塑料瓶放置在陽光下，太陽能板連接到小風扇上，確保當塑料瓶內的水受熱膨脹時，產生的熱能能夠通過太陽能板轉換成電能，驅動小風扇旋轉.學生在開始實驗前，記錄環境溫度和太陽能板的初始電壓，每隔一段時間（例如每5分鐘），記錄塑料瓶內水的溫度和太陽能板的電壓，觀察小風扇開始旋轉的時間，以及隨著水溫升高，風扇轉速的變化.利用公式計算水吸收的熱量，其中Q是熱量，m是水的質量，c是水的比熱容，ΔT是水溫變化.由于本實驗中電流難以直接測量，可以簡化處理，假設在特定光照條件下，電壓與電流成正比關系，即電壓越高，輸出功率越大，分析水吸收的熱量與太陽能板輸出功率之間的關系，初步估算熱機的能量轉換效率.基于實驗數據，計算熱機的平均能量轉換效率.教師引導學生思考哪些因素可能影響能量轉換效率，如集熱器的設計、太陽能板的性能、外界環境條件等，要求學生提出改進措施，提高熱機模型的能量轉換效率.

3.4 基于單元能力要求，設計分層情境作業

合理劃分作業層次，既可確保每位學生都能獲得基礎技能的鞏固，又能為不同潛力的學生提供挑戰自我的空間，從而實現個性化教育的目標.在單元作業設計中，教師應針對學生個體差異，特別是那些具備較高學習動機和能力的學生，設計一些包含小實驗、小調查等具有一定挑戰性的選做題，鼓勵學生探索未知，培養創新精神和實踐能力.

教師根據學生對隨堂知識的掌握情況及日常學習表現，將學生分為三個層次，對應三個層次的學生分別設計基礎情境作業、進階情境作業和挑戰情境作業.總體背景相同，均為設計并優化一個簡易的熱機模型，以展示能量轉換，探索提高熱機效率的方法.基礎情境作業包含兩部分，分別為制作簡易熱機、熱機效率計算，要求學生使用一個空易拉罐作為外殼，內部裝適量水，底部加熱，觀察并記錄水溫變化和產生的蒸汽量，初步體驗熱能轉換為蒸汽壓力的過程.根據實驗數據，計算水吸收的熱量，然后，嘗試估算熱機將熱能轉換為機械能的效率.進階情境作業基于基礎任務中的觀察和計算，要求學生思考哪些因素影響了熱機效率，比如熱源的選擇、熱機設計、保溫材料等.設計至少兩種改進方案，以提高熱機的效率，選擇其中一種改進方案，重新制作熱機模型，重復基礎任務中的實驗步驟，記錄并比較新舊模型的效率.對比分析兩次實驗的數據，總結哪些改進措施真正提高了熱機效率，撰寫一份簡短的實驗報告，包括實驗設計、數據記錄、分析結論和自我反思.挑戰情境作業結合前兩個任務的發現，要求學生設計一個創新熱機模型，該模型應盡可能利用周圍環境資源，如太陽能、風能等，減少對外部能源的依賴.

3 結束語

站在教育改革的風口，以“減量增效”為導向的物理單元情境作業設計將為初中物理教學帶來新生.以單元視角審視作業設計，關注內容連貫性、層次性，確保每一環節都符合學生認知水平，通過寓教于樂的方式，讓作業充滿趣味與挑戰，引導學生在實踐中探索，在探索中成長.構建分層作業體系，滿足不同學生的學習需求，讓每個孩子在最適合自己的平臺上發光發熱.展望未來，期待每個學生都能在物理的海洋中自由航行，用知識的帆船駕馭創新風浪，駛向夢想彼岸.

參考文獻：［1］ 吳之洋.初中物理“一境到底”單元情境作業設計模式的建構與實踐[J].廣西教育，2023（28）：107-111.

[2] 歐陽映，陳鳳玲，黃開宇.“減量增效”的物理單元情境作業設計策略：以“串聯電路與并聯電路”單元為例[J].物理教學探討，2022，40（1）：31-36.

[3] 黃穎紅.立足大單元創設小情境發展大思維：促進學生核心素養形成的初中物理大單元作業設計[J].華夏教師，2023（11）：13-15.

[4] 李太峰，李曉麗.核心素養下初中物理大單元教學活動的組織方式[J].試題與研究，2024（3）：19-21.

［責任編輯：李 璟］