“减量增效”的物理单元情境作业设计策略

摘 要：在初中物理教学过程中，教师采用大单元教学法构思作业任务，不仅能极大地拓展作业的广度与深度，还能调动学生完成作业的积极性，增强学生对物理学科本质的理解，进而推动学科素养的发展.文章聚焦“内能与热机”这一核心主题，分析当前初中物理作业设计存在的问题，提出若干“减量增效”的物理单元情境作业设计策略.

关键词：“减量增效”；初中物理；单元情境；作业设计

中图分类号：G632 ""文献标识码：A"""文章编号：1008-0333（2025）02-0091-03

收稿日期：2024-10-15

作者简介：刘锦秀，本科，一级教师，从事初中物理教学研究.

在教育改革的浪潮中，初中物理教育正经历着从传统走向现代的深刻转变.传统作业设计存在诸多问题，导致作业失去针对性，加之素材陈旧，创新不足，难以激发学生的学习热情.此外，作业设计缺乏系统性、连贯性，使学生对物理概念理解流于表面，应用能力不足.在核心素养导向下，初中物理作业设计革新迫在眉睫［1］.

1 “减量增效”的物理单元情境作业设计的意义

首先，减少无关或次要内容，聚焦核心概念和技能，帮助学生更高效地掌握知识，同时减少认知负担，使学生能够集中精力深入理解关键内容.其次，情境设计将物理知识与实际生活结合，使学习内容更加生动有趣，激发学生的学习兴趣和主动性.多样化的作业形式，如实验、项目、探究性任务等，增加了作业的趣味性和挑战性.再次，引导高阶思维的情境任务鼓励学生进行分析、推理和解决实际问题，培养批判性思维和创新能力，同时，通过情境任务将不同知识点有机结合，促进学生综合应用知识，提升综合素质［2］.最后，通过学生的作业表现，教师可以及时了解学生的学习情况，针对性地指导和调整教学策略，不断优化情境作业设计，提升作业质量，从而提高整体教学效果.“减量增效”的情境作业设计，不仅可以有效提升学生的学习兴趣和学习效果，还能促进学生的全面发展，为培养具有创新能力和实践能力的高素质人才奠定基础.

2 当前初中物理作业设计存在的问题

当前，“拿来主义”盛行，部分教师往往不经筛选，直接沿用教辅资料中的习题，要求学生机械地完成大量练习，忽略作业的针对性与实效性.另外，作业设计缺乏创新，情境素材陈旧，无法激发学生学习兴趣，缺乏必要的关联性，进阶性不足，导致作业效果大打折扣.具体而言，尽管部分教师尝试引入多元情境，但在实际操作中，却未能有效整合单元内各课时作业，忽视单元核心概念的提炼、课时关键概念的梳理，以及对这些概念在学习层级上的深度分析.单元作业设计往往局限于单节课时的范畴，缺乏对单元整体内容结构化分析的意识，如单元核心概念的纵向深化与横向拓展，以及各课时知识之间的逻辑架构与作业的系统布局，导致作业设计陷入碎片化，难以形成系统性的学习链条.在核心素养导向的教学改革中，单元核心概念成为大单元教学设计的基石，也是作业设计的灵魂.教师应围绕单元核心概念，构建融合主干知识、技能与思想方法的熟悉情境，作为作业设计的主线.从单元视角出发，精心设计课时与单元作业，确保内容的连贯性和层次性，便于教师精准诊断学生对物理概念的掌握水平，科学评估学业进展，提升教学效果［3］.

3 初中物理单元情境作业的设计策略

3.1 立足整体，设计单元情境作业

情境学习理论强调，知识唯有在真实情境中生成与应用，方能利于学生学习并掌握.所谓情境主线，即贯穿单元始末，统摄知识体系，赋予单元内容完整性与结构严谨性的情境线索.这一主线，无论是直观显现的实物情境，或是隐含于知识深处的思想方法，都能引领学生在学习过程中围绕主线展开多维思考与探索，逐步构建起系统化、立体化的认知结构，深化对物理概念与规律的理解.在作业设计初期，教师可选取教材中连贯的两三节内容作为小单元，进行情境主线作业的初步尝试，随着经验积累，逐渐扩展至以章节为单位的大单元，深化作业设计的系统性与层次感［4］.

以沪科版九年级物理《内能与热机》单元教学为例.在《内能与热机》单元中，学生应掌握内能、热量传递、热机的工作原理及其效率等核心概念，能够运用相关公式进行计算，理解日常生活中的热学现象，以及能量转换与守恒的原理.基于这些要求，教师为学生设计情境：假设你是一名环保科技公司的实习生，参与一项旨在提高城市住宅区能源效率的研究项目.你的任务是分析不同加热系统对住宅能源消耗的影响，最终提出一套既高效又环保的解决方案.学生首先回顾《内能与热机》单元的核心概念，包括内能、热传递方式、热机效率等，以小组形式讨论热能在日常生活中的应用，以及热能转换效率的重要性.之后，分组搜集并分析不同加热系统（如电加热、燃气加热、太阳能加热等）的技术资料和市场反馈.每组聚焦于一种加热系统，深入研究其工作原理、效率、成本和环境影响.各组学生基于所选加热系统，设计一个小规模实验，模拟热能转换过程，观察热传递方式的实际效果，分析热能转换效率.

3.2 彰显趣味，设计单元情境作业

作业不仅是巩固知识的手段，更是激发学生兴趣、促进深度学习的桥梁.情境作业，尤其是那些以现实生活为背景，模拟解决实际问题的作业，因其仿真性、互动性及趣味性，成为提升学生参与度、培养学生科学态度与社会责任感的有效途径.设计此类作业的关键在于紧密结合单元知识特色，选取符合学生年龄特征和认知水平的真实情境，采用学生易于接受、乐于探究的表现形式，展示科技前沿最新成果，以学生探索为基础，逐步揭开物理学的神秘面纱.

教师为学生设计趣味情境：假设你是未来城市绿色出行方案的设计者，你所在的团队正致力于研发一款环保型电动小车，为了提高小车的动力性能，你们决定探索一种新型的“热机”技术，将太阳能转化为动能，以此驱动小车行驶.但是，如何高效地利用太阳能，以及如何将热能转换为机械能，成为你们面临的最大挑战.在此情境下，学生首先要进行热能转换实验，利用家庭常见的物品（如放大镜、黑色塑料袋、水瓶等），设计一个简易的“太阳能热机模型”.目标是通过聚焦太阳光，加热塑料袋内的空气，观察空气受热膨胀后推动小车前进的现象.记录实验过程中的温度变化、小车行进距离等数据，分析哪些因素影响了热能转换效率.教师引导学生根据任务一的实验结果，思考如何改进“太阳能热机模型”，使其能更有效地收集和转换太阳能.

3.3 关注实践，培养学生探究能力

物理学科的精髓在于实验探究、应用实践.通过动手实验，学生不仅能够构建完整的物理知识体系，还能在实际操作中深化对物理规律的理解，培养探索精神.在实践型单元作业中，教师引导学生提出假设，进行实验验证，细致观察，精确测量，最终归纳总结物理规律.这一过程可加深学生对物理概念的理解，锻炼学生的逻辑思维、问题解决能力和创新意识.

教师要求学生利用日常物品（如黑纸、透明塑料薄膜、水、塑料瓶、小风扇和太阳能板）制作一个简易的太阳能集热器，连接到一个由太阳能驱动的小风扇上，作为热机的一部分，目标是评估并优化这个热机模型的能量转换效率.学生将黑纸包裹的塑料瓶放置在阳光下，太阳能板连接到小风扇上，确保当塑料瓶内的水受热膨胀时，产生的热能能够通过太阳能板转换成电能，驱动小风扇旋转.学生在开始实验前，记录环境温度和太阳能板的初始电压，每隔一段时间（例如每5分钟），记录塑料瓶内水的温度和太阳能板的电压，观察小风扇开始旋转的时间，以及随着水温升高，风扇转速的变化.利用公式计算水吸收的热量，其中Q是热量，m是水的质量，c是水的比热容，ΔT是水温变化.由于本实验中电流难以直接测量，可以简化处理，假设在特定光照条件下，电压与电流成正比关系，即电压越高，输出功率越大，分析水吸收的热量与太阳能板输出功率之间的关系，初步估算热机的能量转换效率.基于实验数据，计算热机的平均能量转换效率.教师引导学生思考哪些因素可能影响能量转换效率，如集热器的设计、太阳能板的性能、外界环境条件等，要求学生提出改进措施，提高热机模型的能量转换效率.

3.4 基于单元能力要求，设计分层情境作业

合理划分作业层次，既可确保每位学生都能获得基础技能的巩固，又能为不同潜力的学生提供挑战自我的空间，从而实现个性化教育的目标.在单元作业设计中，教师应针对学生个体差异，特别是那些具备较高学习动机和能力的学生，设计一些包含小实验、小调查等具有一定挑战性的选做题，鼓励学生探索未知，培养创新精神和实践能力.

教师根据学生对随堂知识的掌握情况及日常学习表现，将学生分为三个层次，对应三个层次的学生分别设计基础情境作业、进阶情境作业和挑战情境作业.总体背景相同，均为设计并优化一个简易的热机模型，以展示能量转换，探索提高热机效率的方法.基础情境作业包含两部分，分别为制作简易热机、热机效率计算，要求学生使用一个空易拉罐作为外壳，内部装适量水，底部加热，观察并记录水温变化和产生的蒸汽量，初步体验热能转换为蒸汽压力的过程.根据实验数据，计算水吸收的热量，然后，尝试估算热机将热能转换为机械能的效率.进阶情境作业基于基础任务中的观察和计算，要求学生思考哪些因素影响了热机效率，比如热源的选择、热机设计、保温材料等.设计至少两种改进方案，以提高热机的效率，选择其中一种改进方案，重新制作热机模型，重复基础任务中的实验步骤，记录并比较新旧模型的效率.对比分析两次实验的数据，总结哪些改进措施真正提高了热机效率，撰写一份简短的实验报告，包括实验设计、数据记录、分析结论和自我反思.挑战情境作业结合前两个任务的发现，要求学生设计一个创新热机模型，该模型应尽可能利用周围环境资源，如太阳能、风能等，减少对外部能源的依赖.

3 结束语

站在教育改革的风口，以“减量增效”为导向的物理单元情境作业设计将为初中物理教学带来新生.以单元视角审视作业设计，关注内容连贯性、层次性，确保每一环节都符合学生认知水平，通过寓教于乐的方式，让作业充满趣味与挑战，引导学生在实践中探索，在探索中成长.构建分层作业体系，满足不同学生的学习需求，让每个孩子在最适合自己的平台上发光发热.展望未来，期待每个学生都能在物理的海洋中自由航行，用知识的帆船驾驭创新风浪，驶向梦想彼岸.

参考文献：［1］ 吴之洋.初中物理“一境到底”单元情境作业设计模式的建构与实践[J].广西教育，2023（28）：107-111.

[2] 欧阳映，陈凤玲，黄开宇.“减量增效”的物理单元情境作业设计策略：以“串联电路与并联电路”单元为例[J].物理教学探讨，2022，40（1）：31-36.

[3] 黄颖红.立足大单元创设小情境发展大思维：促进学生核心素养形成的初中物理大单元作业设计[J].华夏教师，2023（11）：13-15.

[4] 李太峰，李晓丽.核心素养下初中物理大单元教学活动的组织方式[J].试题与研究，2024（3）：19-21.

［责任编辑：李 璟］