“双减”背景下的初中物理作业设计策略

摘" "要：围绕地方特色文化建构浮力概念，通过探究“奋斗者号”“救生圈”“大黄鱼”等案例设计浮力作业，让学生亲身体验参与实践活动，让作业走“新”更走“心”，培养科学思维和科学方法，从而全面实现“双减”目标。

关键词：双减；浮力；作业设计

2021年中共中央国务院印发《关于进一步减轻义务教育学生作业负担和校外培训负担的意见》，意见指出：提高作业设计质量，发挥作业诊断、巩固、学情分析等功能，将作业设计纳入教研体系，系统设计符合年龄特点和学习规律、体现素质教育导向的基础性作业[ 1 ]。下面以浮力大单元作业设计为例阐述“双减”背景下的作业设计策略。提升作业设计水平，提高作业质量，从而达成“减负增效”。

1" “船行三都澳”构建浮力观念

按照“作业领域多元化，作业方式多样化”的要求，以“山海宁德，黄鱼之都”为背景资料，用大黄鱼的真实情境为载体，船行三都澳，一箱箱黄花鱼走向世界。

（1）小组合作调查与轮船有关的物理知识，并写出调查报告（如表1）。

（2）船行三都澳，轮船处于_________ （选填“漂浮”“悬浮”“上浮”“下沉”）状态，浮力_________" " "（选填“大于”“等于”“小于”）重力，浮力的方向_________" " ；

（3）大黄鱼利用_________" "进行封装，封装后的大黄鱼一箱箱慢慢装上轮船，观察到轮船排开液体的体积_________" "（选填“变大”“变小”“不变”），轮船所受的浮力_________" （选填“变大”“变小”“不变”）；

（4）现一艘排水量为30000 t、吃水线为7 m的“大黄鱼号”轮船从海水港三都澳开往淡水港韩国仁川，轮船受到的浮力大小为__________________" " "N，不考虑油耗产生的质量变化，轮船浮力___________________________ （选填“变大”“变小”“不变”），轮船底部受到的液体压强约为__________________" "Pa；

（5）轮船途经仁川大桥时，看到两侧的桥墩，桥墩_________

（选填“有”“没有”）受到水的浮力。

设计意图：通过调查了解与轮船相关的物理知识，以宁德大黄鱼文化创设轮船问题情境，从二力平衡的角度帮助学生分析轮船所受浮力的大小、方向和浮力产生的原因；轮船的浮沉条件有助于培养学生的物理科学思维能力。轮船所受浮力变化的动态过程能够提升学生的观察能力和思考能力，在情境中融入大气压强和液体压强的知识，全面理解掌握轮船的相关浮力知识。

2" “奋斗者”号传承“福船”沉浮条件

作业设计注重与地方文化相融合，注重整体性、系统性、进阶性和层次性，强调知识的逻辑性与应用性，注重学生对学习过程的全程参与，全力体验，能更好地与课堂教学配合。

“水密隔舱”技艺是宁德漳湾镇“福船”制造的一大特色，其设计理念在潜水艇的制造中有着深远的影响。“奋斗者”号载人深潜器于2020年11月28日在马里亚纳海实现万米深潜，成为中国载人深潜新坐标。“奋斗者”号的深潜器需要尽可能降低它的重心，以提高其稳定性，另外也要求自身重力分布均匀，所以要合理安排压载铁、浮力块等物体的位置。如果重力分布不均匀，在下潜或上浮过程中，平衡就会受影响。此外深潜器的周围还穿上了“救生衣”，这种“救生衣”是采用新的固体浮力材料制成的，由大量纳米级大小的空气玻璃微珠组成。

（1）“救生衣”是采用新的固体浮力材料制成的，请根据所学的物理知识判断满足设计要求的空气玻璃微珠应具备哪些物理性质？

（2）“奋斗者”号潜水器要实现上浮，可以通过抛弃__________________" 。

（3）为保障“奋斗者”号在水下平稳运行不易侧翻，应该将新的固体浮力材料安装在“奋斗者”号的__________________（选填“顶”或“底”）部；将压载铁安装在“奋斗者”号的_________" （选填“顶”或“底”）部，并说明原因：_____________________________________________" 。

设计意图：宁德漳湾镇“福船”到潜水艇的设计是继承和发扬传统“福船”文化和设计理念。了解“奋斗者”号载人潜水器的深潜信息，考查材料的物理性质、浮沉条件以及重心等知识在“奋斗者”号中的实际应用，借助现代科技实现更广阔的海域探索和更深度的海洋资源开发，激发学生的爱国主义情怀。

3" 科学思维护航游泳者安全

正确地分析和理解科学技术和社会的关系，分享最新物理成果的应用，使学生领略物理之美、感受科学带来的变化，关注与社会发展密切的热点问题，增强社会责任感和爱国热情，灌输正确的人生观、价值观，帮助学生形成科学的态度和严谨的学习习惯，从而植入深厚的爱国主义情感，进一步锤炼其科学的态度，并增强他们的社会责任感。

青少年防溺水，救生圈来护航，安全游泳最重要！小宁佩戴救生圈（如图1）后，能漂浮在水面上，露出水面的部分约占身体体积的1/5，救生圈刚好1/9浸入水中。已知救生圈的体积公式为：V=2π2×（）×（）2

求：（1）救生圈建议承受的最大体重；

（2）如果是10 L的矿泉水瓶（如图2），不考虑矿泉水瓶的质量和体积，能否把60 kg的人浮起来？

设计意图：从“奋斗者”号“救生衣”过渡到“救生圈”浮力问题，帮助学生理解浮力的基本原理以及在日常生活中的应用。通过“救生圈”的参数分析，具体实例来探讨浮力的基本原理和应用，促进安全教育、生活应用和创新思维的发展。感受物理知识具有实用价值的产品“救生圈”，从生活走向物理，从物理走向社会。

4" 科学探究大黄鱼的浮沉原理

将实验融入复习作业，通过实验归纳总结物理知识，体会知识的生成过程，避免知识的生搬硬套。通过趣味实验，提升学生对复习作业的兴趣，设计的主要作用是巩固和延伸课堂知识，培养和发展科学素养，同时也能反馈学生的学习情况。以“浮力”单元作业设计为例：

小宁同学对大黄鱼的浮沉原理很感兴趣，查阅资料详细了解鱼鳔的结构和原理后，设计实验来模拟鱼的浮沉。

实验目的：探究“鱼”的浮沉。

实验原理：鱼鳔能够根据水深和压力变化来调节_________含量，进而改变自身的浮力。

实验器材：一个矿泉水瓶、气球、指甲剪、水、注射器和胶带。

实验步骤：

（1）将橡胶管的一端套在气球里面，并用胶带固定在矿泉水上。

（2）矿泉水瓶中放入指甲剪，并向瓶中加入适量的水，使瓶子能够沉入水中。

（3）将橡胶管的另一端连接注射器（如图3）。

实验现象：将整个装置放入水中，通过增大气球的体积，观察到装置_________；通过减小气球的体积，观察到装置_________（均选填“上浮”“下沉”）。

实验结论：改变“鱼”的_________" " （选填“自重”“体积”）来实现上浮下沉。

交流评估：

（1）瓶子原来沉入水中，如果连接注射器的软管漏气，实验中有可能观察不到装置_________" " ，说明__________________对实验影响很大。

（2）如果气球漏气，注射器吹出来的气泡在上升过程中有什么变化？并说明原因。

（3）小宁受到注射器吹出来的气泡启发，明白了大黄鱼吐出的气泡在水中的变化情况，请你在图4大黄鱼嘴巴旁大致画出气泡的变化图。

设计意图：探究“鱼”的浮沉实验让学生经历一个科学探究的过程，深入了解浮沉现象的科学原理，培养学生的实验技能和科学思维，体验跨学科知识的融合。通过交流评估中注射器吹出来的气泡的实际问题来培养学生的科学思维能力，学会用科学的方法去探究和解释大黄鱼吐出的气泡在水中的自然现象。

5" 家庭实验探究阿基米德原理

小宁在“洗鱼”的过程中发现水盆中的水溢出来，他想用家庭实验来重温一下阿基米德原理的过程（如图5）。现提供以下的器材来完成实验，同时思考以下几个问题。

器材：电子秤、桶、水、冰冻的黄花鱼、线。

（1）如何测量鱼受到的浮力？

（2）如何测量鱼的体积？

（3）鱼的密度为多少？

设计意图：从实验角度出发，认识阿基米德原理的生成过程，懂得知识的来龙去脉，加强知识的融会贯通。通过家庭实验的方式，激发科学兴趣，深入理解阿基米德原理，培养实验能力和动手能力，并拓展科学教育的途径。设计问题链和家庭实验步骤、观察现象并记录数据，可以培养实验能力和动手能力，引导学生在实验中思考测量物质的密度原理及方案、发现问题，提升实践能力和解决问题的能力。

6" 野外求生促进核心素养发展

以物理课程标准为依据，在单元学习的基础上，深入研究教材系统，依据学生的认知特点，对作业内容进行合理组合，由浅入深，由易到难，检查学生的基本知识与技能，实现物理素养的目标。

小宁在《野外生存之孤岛》书籍的启发下，设想了在孤岛上使用所带装备煮鱼汤的情境。所带的装备中有：手套、矿泉水瓶、锋利的菜刀、凹面镜、钓线、针、电池、 导线、锡箔纸、高锰酸钾、蔗糖等。

野外求生时，捕食鱼是一个有效的获取蛋白质的方式。以下是小宁想到的一些捕鱼方案（如表2）。

野外求生时，掌握生火技巧是至关重要的。以下是小宁想到的一些生火方案（如表3）。

设计意图：野外求生实践活动的设计是提升生存技能的一种方式，注重培养学生的解决问题能力和创新能力。利用项目式捕鱼的方案来考察摩擦力、压强、光的折射、浮力、杠杆等物理知识，帮助学生发现问题、解决问题。在野外求生的过程中，考察学生灵活运用光学、热学、电学等知识解决生火方案，创造性地寻找解决方案，能更好地了解自然、认识自然、尊重自然。

7" 结束语

“双减”背景下初中物理作业的设计注重问题的引导性，注重学生的主动探究以及在探究过程中形成的方法和科学态度的培养，在质疑、纠错、思辨、反思的过程中逐步培养学生的物理思维能力，让学生积极、主动参与到课堂中，从而提高学生的物理素养。

总之，聚焦“双减”政策的背景，把握“减负增效”的作业设计要求，致力于为学生提供具有自主选择性、形式丰富的内容作业，注重基础性和作业评价功能，挖掘学生的学习潜力。所设计的拓展型作业与实践型作业，应具有一定的探究性，让学生参与实践调查。体现由生活走进物理，从物理走向社会的学科特点。作业设计上落实有效性、针对性和梯度性，体现跨学科特点。让作业走“新”更走“心”，全面实现物理学科素养的目标。

参考文献：

［1］ 中共中央办公厅 国务院办公厅.关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见[EB/OL].（2021-07-24）[2024-08-16].https：//www.gov.cn/gongbao/content/2021/content_5629601.html.