初中物理情境化作业的设计策略①

杨新宇

(湖南省湘乡市教育发展中心,湖南 湘潭 411400)

情境化作业对于优化初中物理作业和培养学生核心素养有着重要的作用，情境化作业是指把价值引领、物理知识、科学方法等，融合在时政新闻、科技发明、生产生活、体育运动和游戏魔术等具体的事例中，要求学生在阅读的基础上提取有效信息，建构物理模型，开展质疑和论证，解决问题，提升他们的核心素养。

1 关心时政新闻，精选活动素材，设计情境化作业

选择与初中物理知识相关的重大活动作为背景素材，设计情境化作业，将国家的政策方针融合在作业中，引导学生们好好学习，将来为中华民族的伟大复兴贡献力量。

作业1：2022年2月4日，北京第24届冬季奥林匹克运动会开幕式在国家体育场隆重举行。21时51分习近平主席宣布：北京第24届冬季奥林匹克运动会开幕！一名小号手在现场吹响了《我和我的祖国》，中国各行各业先进模范人物、56个民族的代表，用双手将鲜艳的五星红旗缓缓传递到体育场升旗区，交付礼兵手中。全体起立，高唱中华人民共和国国歌，五星红旗冉冉升起，迎风飘扬。请回答下列问题：

(1) 电视里传来“北京第24届冬季奥林匹克运动会开幕”的声音，我们知道这是习主席的声音。这是根据声音的来判别的；国歌奏响时，我们情不自禁地站起来跟随音乐大声唱着国歌。“大声”指的是声音的(选填“音调高”“响度大”或“音色美”)；

(2) 在传递国旗的过程中，以升旗台为参照物，国旗是的；国旗迎风飘扬，说明力可以改变国旗的形状和；

(3) 升旗杆顶端固定有(选填“定滑轮”或“动滑轮”)，拉绕过滑轮的绳把国旗升上去，运用了滑轮可以(选填“改变动力的方向”或“改变动力的大小”)的特性。

设计意图：(1) 选取北京冬奥会开幕式为情境，这是彰显中国力量、中国智慧和中国制造的一届体育盛会，北京成为全球第一个双奥之城，用体育凝聚人心和振奋精神，体现“构建人类命运共同体”的理念。学生从北京冬奥盛会成功举办中，真真切切地感受到“道路自信”和“理论自信”的力量。(2) 结合盛会素材设计与力学、声学等相关联的作业，这些作业既有知识巩固型基础性练习，也有思维提升型拓展性练习，需要学生自己去思考和领悟，有利于提升学生的核心素养。

2 深入生产生活，遴选劳动素材，设计情境化作业

作业2：某社区在新冠疫情发生时，为了降低接触造成感染的风险，利用5G无人配送车为隔离区的人员配送物资(如图1)。该配送车的总质量m=400 kg，轮胎与路面的总接触面积S=0.025 m2，在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是车重的0.05倍，g=10 N/kg。请回答以下问题：

图1

(1) 汽车在阳光下驶过，在地面留下影子，影子是光的(选填“直线传播”“反射”或“折射”)形成的；光在真空中传播的速度c=3.0×108m/s，月亮反射的太阳光从月球传播到地球需要s(月球到地球的距离是38万千米，结果保留一位小数)；

(2) 配送车所受重力G=N，它对水平路面的压强p=Pa；

(3) 配送车匀速行驶时受到的牵引力F=N；以v=2 m/s的速度匀速行驶10 min，牵引力做的功W=J；

(4) 配送车行驶时，将电能转化为和内能等形式的能量；电能属于(选填“一次”或“二次”)能源。

设计意图：(1) 面临“外防输入、内防反弹”的常态化新冠疫情防控，需要我们严格遵守防控要求，做到疫情防控不松懈，守住安全第一线，为我们的正常生活继续众志成城、万众一心，在作业中有效渗透了德育教育。(2) 无人汽车、无人飞机和智能机器人等已经走进百姓生活，给我们的生活带来诸多方便和快乐。这些素材可以将力、功和能量等知识融合在一起，能有效提升学生的科学思维。练习中没要求学生画受力示意图，但要顺利、准确地完成作业，需要学生自己按照平时的要求对无人配送车进行受力分析，画出受力示意图，然后再结合“力的平衡”条件解决问题。引导学生在解决问题的过程中，注意思考顺序，养成严谨的思维习惯，为解决更加复杂的问题打好基础。

3 关注科技发展，巧选新闻素材，设计情境化作业

物理和科技是紧密相关的，初中物理中声、光、力、热、电磁等内容可以和重大科技新闻素材融合在一起，设计基础性、综合性和应用型作业。

作业3：如图2所示，2022年2月27日，长征八号火箭在中国文昌航天发射场发射升空，将质量m=19.2 kg的“启明星一号”等22颗商用卫星送入预定轨道，创造我国一次发射卫星数量最多的纪录。长征八号芯二级发动机采用“液氢+液氧推进剂”。在发射台底部有盛水的水池，可以大量吸收燃料燃烧时放出的热量，保证发射台的安全。请回答以下问题：

图2

(1) 长征八号火箭在加速升空的过程中，“启明星一号”卫星的动能，重力势能，机械能(均选填“减小”“不变”或“增大”)；

(2) 芯二级发动机采用“液氢+液氧推进剂”是因为液氢的(选填“热值”或“比热容”)高；1 t液氢完全燃烧释放的热量Q=J(氢的热值q=14.3×107J/kg)；

(3) “启明星一号”进入离地面h=536 km的预定轨道后，它的质量m1(选填“<”“=”或“>”)19.2 kg；地面控制中心通过(选填“电磁波”或“声波”)发送指令给卫星，指令在空中传播的速度是c=3.0×108m/s，指令经时间t=s(保留两位小数)从地面控制中心传输到“启明星一号”。

设计意图：(1) 选取反映中国科技新成就的航天科技新闻，引导学生关注科技，激发他们的爱国热情，增强“四个自信”，润物无声地进行思政教育。(2) 结合情境素材设计与力学、热学及电磁相关的作业，既有基础性练习，又有综合性应用；作业既面向全体又有梯度和层次，在保护学生自信心、激发物理学习兴趣的同时，满足学生个性发展和全面发展的需求。(3) 引导学生从物理走向社会，将“物理让生活变得更加美好”的理念印在学生的心里。

4 关注体育活动，筛选运动素材，设计情境化作业

在体育运动中，例如跑步、打球、体操等项目中都蕴含着大量的物理知识，可有效地把物理和体育运动结合起来，让学生在运动健身的同时感受物理之美，在物理的体验中感受运动之乐，激发物理学习兴趣，强化运动意识。

作业4：投掷实心球是双手同时用力的投掷项目，对发展上肢、肩带、胸部及腰腹肌力量有明显作用。已知实心球的质量m=2 kg，表面有许多凸起的微粒(图3)，g=10 N/kg。请回答以下问题：

图3

(1) 学生在练习投掷实心球时，在某处将实心球掷出，实心球在空中飞行时受到个力的作用(忽略空气阻力)，这个力的方向是，大小等于N；

(2) 实心球在被掷出的过程中，手对实心球(选填“做了功”或“没有做功”)，将人消耗的体能转化为它的(选填“内能”或“机械能”)；出手后实心球继续向前飞行，是因为它具有，如也是这种属性的应用；

(3) 实心球的表面做成有许多凸起的微粒，这是通过(选填“增大接触面的压力”或“增大接触面的粗糙程度”)来(选填“增大”或“减小”)摩擦力，减小实心球在掷出过程中从手中滑出的可能性。

设计意图：(1) 选取学生熟悉、亲身参与的体育运动作为情境，让他们有身临其境的亲切感，在思考问题时可以把自己融于真实的运动中，感受物理与体育的联系。(2) 设计的作业都来自学生在运动过程中的感知和思考，体会如何运用物理知识提高体育运动成绩，物理让体育运动变得更快、更高、更强。(3) 引导学生积极参与体育运动，掌握一定的运动技能，强化运动意识，强身健体，为社会主义现代化建设打下坚实的身体基础，促进德智体美劳全面发展。

5 关注游戏魔术，活用悬疑素材，设计情境化作业

在日常生活中，许多游戏和魔术蕴含着丰富的物理知识，可以引导学生深度思考，激发学生的学习兴趣，培养学生的发散思维。

对学生熟悉的、看到过或体验过的游戏和魔术进行识别，选取和物理相关的活动为素材，将物理知识、科学方法融合其中，激发学生的学习积极性，提升思维的广度和深度，使他们勤于思考，学会透过现象看本质，提升去伪存真的能力。

作业5：小明进行“蜡烛在水中燃烧”的魔术表演：把一块玻璃板竖立在水平桌面上，在玻璃板前方竖放一根蜡烛，在玻璃板的后方，放一只盛水的玻璃杯，点燃蜡烛，在蜡烛和玻璃板之间向玻璃板望去，看到“蜡烛在水中燃烧”(图4)。请回答以下问题：

(1) 水中燃烧的蜡烛是“蜡烛”通过玻璃板形成的(选填“实像”或“虚像”)，玻璃板相当于(选填“凸透镜”“平面镜”或“凹透镜”)；

(2) 为了让魔术现象明显，表演应该在(选填“较暗”或“较亮”)的环境中进行；玻璃杯杯底中心的位置需要满足玻璃杯到玻璃板的距离(选填“大于”“等于”或“小于”)蜡烛到玻璃板的距离；

图4

(3) 选用玻璃板来进行魔术表演主要是为了(选填“观察蜡烛在水中燃烧”或“确定玻璃杯的位置”)来保证魔术的成功。

设计意图：(1) 对于蜡烛可以在水中“燃烧”，学生肯定会感到神奇，激发了学生的好奇心和探究的欲望。(2) 问题提出来后，学生基于光的反射和平面镜成像进行交流和讨论，甚至亲自进行论证，解决自己的疑惑。通过探究“水中燃烧的蜡烛”背后的真实原因，学生明白任何一种神奇现象的背后都有科学的原理，用事实说话，不轻易相信所谓“神奇”，学会用科学方法去论证。(3) 作业有利于培养学生的质疑精神和批判精神，引导学生形成良好的科学态度与责任。

6 结语

情境化作业的设计和选取，可以很好地落实立德树人根本任务，有利于拓宽学生的视野，有助于培养学生的创新能力，还可以引导他们走入社会观察生活，在实践中思考，切实提高学生的核心素养。