“雙減”背景下的初中物理作業設計策略

摘" "要：圍繞地方特色文化建構浮力概念，通過探究“奮斗者號”“救生圈”“大黃魚”等案例設計浮力作業，讓學生親身體驗參與實踐活動，讓作業走“新”更走“心”，培養科學思維和科學方法，從而全面實現“雙減”目標。

關鍵詞：雙減；浮力；作業設計

2021年中共中央國務院印發《關于進一步減輕義務教育學生作業負擔和校外培訓負擔的意見》，意見指出：提高作業設計質量，發揮作業診斷、鞏固、學情分析等功能，將作業設計納入教研體系，系統設計符合年齡特點和學習規律、體現素質教育導向的基礎性作業[ 1 ]。下面以浮力大單元作業設計為例闡述“雙減”背景下的作業設計策略。提升作業設計水平，提高作業質量，從而達成“減負增效”。

1" “船行三都澳”構建浮力觀念

按照“作業領域多元化，作業方式多樣化”的要求，以“山海寧德，黃魚之都”為背景資料，用大黃魚的真實情境為載體，船行三都澳，一箱箱黃花魚走向世界。

（1）小組合作調查與輪船有關的物理知識，并寫出調查報告（如表1）。

（2）船行三都澳，輪船處于_________ （選填“漂浮”“懸浮”“上浮”“下沉”）狀態，浮力_________" " "（選填“大于”“等于”“小于”）重力，浮力的方向_________" " ；

（3）大黃魚利用_________" "進行封裝，封裝后的大黃魚一箱箱慢慢裝上輪船，觀察到輪船排開液體的體積_________" "（選填“變大”“變小”“不變”），輪船所受的浮力_________" （選填“變大”“變小”“不變”）；

（4）現一艘排水量為30000 t、吃水線為7 m的“大黃魚號”輪船從海水港三都澳開往淡水港韓國仁川，輪船受到的浮力大小為__________________" " "N，不考慮油耗產生的質量變化，輪船浮力___________________________ （選填“變大”“變小”“不變”），輪船底部受到的液體壓強約為__________________" "Pa；

（5）輪船途經仁川大橋時，看到兩側的橋墩，橋墩_________

（選填“有”“沒有”）受到水的浮力。

設計意圖：通過調查了解與輪船相關的物理知識，以寧德大黃魚文化創設輪船問題情境，從二力平衡的角度幫助學生分析輪船所受浮力的大小、方向和浮力產生的原因；輪船的浮沉條件有助于培養學生的物理科學思維能力。輪船所受浮力變化的動態過程能夠提升學生的觀察能力和思考能力，在情境中融入大氣壓強和液體壓強的知識，全面理解掌握輪船的相關浮力知識。

2" “奮斗者”號傳承“福船”沉浮條件

作業設計注重與地方文化相融合，注重整體性、系統性、進階性和層次性，強調知識的邏輯性與應用性，注重學生對學習過程的全程參與，全力體驗，能更好地與課堂教學配合。

“水密隔艙”技藝是寧德漳灣鎮“福船”制造的一大特色，其設計理念在潛水艇的制造中有著深遠的影響。“奮斗者”號載人深潛器于2020年11月28日在馬里亞納海實現萬米深潛，成為中國載人深潛新坐標。“奮斗者”號的深潛器需要盡可能降低它的重心，以提高其穩定性，另外也要求自身重力分布均勻，所以要合理安排壓載鐵、浮力塊等物體的位置。如果重力分布不均勻，在下潛或上浮過程中，平衡就會受影響。此外深潛器的周圍還穿上了“救生衣”，這種“救生衣”是采用新的固體浮力材料制成的，由大量納米級大小的空氣玻璃微珠組成。

（1）“救生衣”是采用新的固體浮力材料制成的，請根據所學的物理知識判斷滿足設計要求的空氣玻璃微珠應具備哪些物理性質？

（2）“奮斗者”號潛水器要實現上浮，可以通過拋棄__________________" 。

（3）為保障“奮斗者”號在水下平穩運行不易側翻，應該將新的固體浮力材料安裝在“奮斗者”號的__________________（選填“頂”或“底”）部；將壓載鐵安裝在“奮斗者”號的_________" （選填“頂”或“底”）部，并說明原因：_____________________________________________" 。

設計意圖：寧德漳灣鎮“福船”到潛水艇的設計是繼承和發揚傳統“福船”文化和設計理念。了解“奮斗者”號載人潛水器的深潛信息，考查材料的物理性質、浮沉條件以及重心等知識在“奮斗者”號中的實際應用，借助現代科技實現更廣闊的海域探索和更深度的海洋資源開發，激發學生的愛國主義情懷。

3" 科學思維護航游泳者安全

正確地分析和理解科學技術和社會的關系，分享最新物理成果的應用，使學生領略物理之美、感受科學帶來的變化，關注與社會發展密切的熱點問題，增強社會責任感和愛國熱情，灌輸正確的人生觀、價值觀，幫助學生形成科學的態度和嚴謹的學習習慣，從而植入深厚的愛國主義情感，進一步錘煉其科學的態度，并增強他們的社會責任感。

青少年防溺水，救生圈來護航，安全游泳最重要！小寧佩戴救生圈（如圖1）后，能漂浮在水面上，露出水面的部分約占身體體積的1/5，救生圈剛好1/9浸入水中。已知救生圈的體積公式為：V=2π2×（）×（）2

求：（1）救生圈建議承受的最大體重；

（2）如果是10 L的礦泉水瓶（如圖2），不考慮礦泉水瓶的質量和體積，能否把60 kg的人浮起來？

設計意圖：從“奮斗者”號“救生衣”過渡到“救生圈”浮力問題，幫助學生理解浮力的基本原理以及在日常生活中的應用。通過“救生圈”的參數分析，具體實例來探討浮力的基本原理和應用，促進安全教育、生活應用和創新思維的發展。感受物理知識具有實用價值的產品“救生圈”，從生活走向物理，從物理走向社會。

4" 科學探究大黃魚的浮沉原理

將實驗融入復習作業，通過實驗歸納總結物理知識，體會知識的生成過程，避免知識的生搬硬套。通過趣味實驗，提升學生對復習作業的興趣，設計的主要作用是鞏固和延伸課堂知識，培養和發展科學素養，同時也能反饋學生的學習情況。以“浮力”單元作業設計為例：

小寧同學對大黃魚的浮沉原理很感興趣，查閱資料詳細了解魚鰾的結構和原理后，設計實驗來模擬魚的浮沉。

實驗目的：探究“魚”的浮沉。

實驗原理：魚鰾能夠根據水深和壓力變化來調節_________含量，進而改變自身的浮力。

實驗器材：一個礦泉水瓶、氣球、指甲剪、水、注射器和膠帶。

實驗步驟：

（1）將橡膠管的一端套在氣球里面，并用膠帶固定在礦泉水上。

（2）礦泉水瓶中放入指甲剪，并向瓶中加入適量的水，使瓶子能夠沉入水中。

（3）將橡膠管的另一端連接注射器（如圖3）。

實驗現象：將整個裝置放入水中，通過增大氣球的體積，觀察到裝置_________；通過減小氣球的體積，觀察到裝置_________（均選填“上浮”“下沉”）。

實驗結論：改變“魚”的_________" " （選填“自重”“體積”）來實現上浮下沉。

交流評估：

（1）瓶子原來沉入水中，如果連接注射器的軟管漏氣，實驗中有可能觀察不到裝置_________" " ，說明__________________對實驗影響很大。

（2）如果氣球漏氣，注射器吹出來的氣泡在上升過程中有什么變化？并說明原因。

（3）小寧受到注射器吹出來的氣泡啟發，明白了大黃魚吐出的氣泡在水中的變化情況，請你在圖4大黃魚嘴巴旁大致畫出氣泡的變化圖。

設計意圖：探究“魚”的浮沉實驗讓學生經歷一個科學探究的過程，深入了解浮沉現象的科學原理，培養學生的實驗技能和科學思維，體驗跨學科知識的融合。通過交流評估中注射器吹出來的氣泡的實際問題來培養學生的科學思維能力，學會用科學的方法去探究和解釋大黃魚吐出的氣泡在水中的自然現象。

5" 家庭實驗探究阿基米德原理

小寧在“洗魚”的過程中發現水盆中的水溢出來，他想用家庭實驗來重溫一下阿基米德原理的過程（如圖5）。現提供以下的器材來完成實驗，同時思考以下幾個問題。

器材：電子秤、桶、水、冰凍的黃花魚、線。

（1）如何測量魚受到的浮力？

（2）如何測量魚的體積？

（3）魚的密度為多少？

設計意圖：從實驗角度出發，認識阿基米德原理的生成過程，懂得知識的來龍去脈，加強知識的融會貫通。通過家庭實驗的方式，激發科學興趣，深入理解阿基米德原理，培養實驗能力和動手能力，并拓展科學教育的途徑。設計問題鏈和家庭實驗步驟、觀察現象并記錄數據，可以培養實驗能力和動手能力，引導學生在實驗中思考測量物質的密度原理及方案、發現問題，提升實踐能力和解決問題的能力。

6" 野外求生促進核心素養發展

以物理課程標準為依據，在單元學習的基礎上，深入研究教材系統，依據學生的認知特點，對作業內容進行合理組合，由淺入深，由易到難，檢查學生的基本知識與技能，實現物理素養的目標。

小寧在《野外生存之孤島》書籍的啟發下，設想了在孤島上使用所帶裝備煮魚湯的情境。所帶的裝備中有：手套、礦泉水瓶、鋒利的菜刀、凹面鏡、釣線、針、電池、 導線、錫箔紙、高錳酸鉀、蔗糖等。

野外求生時，捕食魚是一個有效的獲取蛋白質的方式。以下是小寧想到的一些捕魚方案（如表2）。

野外求生時，掌握生火技巧是至關重要的。以下是小寧想到的一些生火方案（如表3）。

設計意圖：野外求生實踐活動的設計是提升生存技能的一種方式，注重培養學生的解決問題能力和創新能力。利用項目式捕魚的方案來考察摩擦力、壓強、光的折射、浮力、杠桿等物理知識，幫助學生發現問題、解決問題。在野外求生的過程中，考察學生靈活運用光學、熱學、電學等知識解決生火方案，創造性地尋找解決方案，能更好地了解自然、認識自然、尊重自然。

7" 結束語

“雙減”背景下初中物理作業的設計注重問題的引導性，注重學生的主動探究以及在探究過程中形成的方法和科學態度的培養，在質疑、糾錯、思辨、反思的過程中逐步培養學生的物理思維能力，讓學生積極、主動參與到課堂中，從而提高學生的物理素養。

總之，聚焦“雙減”政策的背景，把握“減負增效”的作業設計要求，致力于為學生提供具有自主選擇性、形式豐富的內容作業，注重基礎性和作業評價功能，挖掘學生的學習潛力。所設計的拓展型作業與實踐型作業，應具有一定的探究性，讓學生參與實踐調查。體現由生活走進物理，從物理走向社會的學科特點。作業設計上落實有效性、針對性和梯度性，體現跨學科特點。讓作業走“新”更走“心”，全面實現物理學科素養的目標。

參考文獻：

［1］ 中共中央辦公廳 國務院辦公廳.關于進一步減輕義務教育階段學生作業負擔和校外培訓負擔的意見[EB/OL].（2021-07-24）[2024-08-16].https：//www.gov.cn/gongbao/content/2021/content_5629601.html.