初中科学“以题为课”复习教学研备框架及任务群设计

摘    要：“以题为课”复习教学的研备始于考查核心素养的典型例题以及学生在解题中所暴露出的学情，“题”是指考查核心素养的典型例题，“课”是指素养目标下的复习教学。在具体实践中，教师可建立“以题为课”复习教学研备框架，并根据课程标准的相关要求对复习教学进行整体分析。然后，基于任务群对复习教学的重要性，教师可从基础、支架、突破、迁移、整合、创新六个方面设计步步深入的任务群，驱动学生建构模型、理解模型、应用模型，进而发展核心素养。

关键词：以题为课；复习教学；任务群；初中科学

*本文是衢州市柯城区2025年度教育科学规划重点课题“一题一课：科学复习教学任务群的设计与实践路径研究”（课题编号：KCZ25003）的阶段性研究成果。

2023年《浙江省教育厅关于实施初中学业水平考试全省统一命题的通知》指出：省级统一命题将严格依据义务教育课程标准。在此背景下，为解决当下初中科学复习教学中普遍存在的知识机械重现、就题讲题，缺失素养目标引领、真实问题导向、学习任务进阶，从而导致育人效果不佳的问题，我校科学备课组尝试开展“以题为课”复习教学，并着重于任务群的设计。“题”是指考查核心素养的典型例题；“课”是指素养目标下的复习教学；“任务群”是指基于问题解决的学习活动或驱动任务的集合体。在复习教学中，我们力求把“对于学习的评价”转化为“为了学习的评价”［1］，进而实现以评导教、以教促学。

一、“以题为课”复习教学研备框架

“以题为课”复习教学的研备（即“研讨备课”）始于考查核心素养的典型例题以及学生在解题中所暴露出的学情。在“题”上，我们从情境、学习内容要求、学习行为类型水平三个维度分析例题考查的素养，以此确定复习教学的素养目标。在“课”上，我们以素养目标为统领，迁移例题素材，并基于问题解决设计符合学情以及进阶原理的任务群，促进学生核心素养的发展。需要注意的是，任务设计时应明确问题的目标和已知条件，填补已知条件和目标之间的空隙［2］。据此，我们建构了“以题为课”复习教学研备框架，具体如图1所示。

二、“以题为课”复习教学整体分析

由于中考试卷设计科学，具备较高的权威性，且对初中教学具有较强的导向性，因此笔者选用其中的试题作为典型例题。下面以浙江省温州市2022年初中学业水平考试科学试卷第32题（注：有删节）为例具体分析。

【典型例题】

小明设计了如图甲（编者注：为保持试题原貌，典型例题中的图不与其他图一起编码，下同）所示的多功能电饭煲模拟电路，能实现“煮饭时保持高温快煮，快煮后自动保温”。

工作电路：S1为电源开关；S2为定时器开关，其闭合后自动开始计时，计时结束后自动断开，不再闭合；R1为可调电阻；R2为电饭煲内的电热丝。

控制电路：电磁继电器A和B完全相同，Ra和Rb是分别安装在电饭煲内的热敏电阻，它们的阻值随温度的变化如图乙所示，当温度达到120 ℃时，La吸引弹性衔铁使Sa断开，当温度降到110 ℃时，La释放弹性衔铁使Sa闭合。

（1）略。

（2）若R1接入电路的阻值为840 欧，R2阻值为40 欧，工作电路电源电压为220 伏，则电饭煲完成一次快煮，电热丝R2消耗的电能为多少焦？

（3）请结合图甲、乙说明开关S2断开后，电饭煲实现自动保温的工作原理。

《义务教育科学课程标准（2022年版）》对此题涉及内容的学业要求是：能连接简单的串联电路和并联电路；能用欧姆定律解释常见的电学问题，求解简单的电路问题；关心声、光、电、磁等技术改变生活生产的典型案例；理解做功会发生能的转化，能用功和能的关系解释能的转化现象。

此题以多功能电饭煲为情境，考查欧姆定律、电功公式的应用，以及对磁控电路的理解。电饭煲是学生熟悉的厨房小家电，对它的功能，学生生活体验比较丰富。然而该题呈现的电路比较复杂，综合性强，如何实现如此多样的功能？相当一部分学生不知其所以然。因此，笔者从情境、学习内容要求、学习行为类型水平三个维度对此题进行解读，然后就复习教学的问题情境、素养目标、教学重难点等进行研讨，以充分挖掘此题资源服务于复习教学。“以题为课”复习教学整体分析如表1所示。

三、“以题为课”复习教学任务群设计

任务群的设计对复习教学至关重要。在学科核心概念统领下，以真实情境中的问题为导向，基于问题解决设计契合认知与逻辑的任务群，有利于驱动学生在探究中实现思维进阶，形成科学观念，内化态度责任。笔者承接“典型例题”引导学生激发求知欲、体会学科价值、提升社会责任的立意，仍以多功能电饭煲为情境，但将此题重在考查学生理解变更为重在引导学生解决问题，然后根据表1设计了该课复习教学的任务群，具体如图2所示。

这些始终贯穿问题导向的任务具有两方面作用：一是引导学生通过完成任务理解开关型动态电路、磁控电路的原理，形成稳定与变化观念；二是以任务的挑战性促进学生模型建构能力与创新思维的发展。下面具体阐述。

【任务一】设计双档位电饭煲的电路图（基础）

问题1：双档位电饭煲可以有哪几种电路？说明工作原理。

问题2：若最终确定用图3（a），要求在照明电路下低温档功率为50瓦，高温档功率为1 210瓦，请你选择R1和R2的阻值。

［思路梳理］对问题1，教师可引导学生回忆串、并联电路，讨论得出要实现高、低双档位电热器一般有两种方法：一是串联法，即将电热丝和一个分压电阻串联，分压电阻并联一个开关，开关闭合使分压电阻短路，达到高温档，开关断开，电热丝和分压电阻串联，达到低温档；二是并联法，即将两根电热丝并联，单独闭合一条支路是低温档，两条支路闭合实现高温档。对问题2，学生需要画出高温档与低温档的最简等效电路并进行计算。

设计意图：问题1引导学生在电路设计中建立两种最基本的开关型动态电路模型；问题2不仅能引导学生熟悉电功率的计算，巩固基础知识，还能让学生进一步直观体会高功率与低功率所对应的开关状态及最简等效电路。在此基础上，学生还可以拓展讨论三档位、四档位电热器的电路，以丰富开关型动态电路模型。

【任务二】实现电饭煲快煮时间的控制（支架）

问题3：开关S2需要具有怎样的特征？（在学生讨论时，教师提供定时开关实物图）

问题4：根据表2所提供的信息计算煮熟米饭需要的定时时间。

［思路梳理］对问题3，逆向思维是解决问题常见的思维方式，学生可从定时功能逆向寻求具有定时特征的开关。对问题4，学生读题时发现题干缺少电饭煲的功率，教师补充P高=1 200瓦，根据t = W/P高计算出需要的定时时间t。

设计意图：对问题3，教师适时提供定时开关实物图，赋予学生的创意以现实意义；问题4给出具体信息，引导学生在定量计算中感受定时开关的现实价值。

【任务三】实现电饭煲快煮温度控制在一定范围（突破）

问题5：为了使米饭的口感比较好，加热的末期温度需要控制在110 ℃～120 ℃。那么，可以在电路中接入具有怎样特征的开关？如何获得具有此特征的开关？如何将此开关连接到电路中？

问题6：快煮时，为了实现达到120 ℃时即自动切换到低温档的功能，选择某款继电器，其吸合电流为50 毫安，最大释放电流为40 毫安，电源电压为6 伏，热敏电阻Ra的阻值随温度变化如表3所示，请你计算需要串联一个多大的电阻。当温度降到多少摄氏度，电饭煲又恢复加热？（继电器电阻忽略不计）

表3   热敏电阻Ra的阻值随温度变化表

[温度/℃ 60    70    80    90    100  110  120  130  电阻/Ω   500  320  230  160  120  90    60    40    ]

［思路梳理］对问题5，学生再次基于开关的功能进行逆向思维：一是将S2串联一个Sa开关；二是Sa当温度达到120 ℃时断开，而在110 ℃时闭合；三是将Sa设计为温控开关，可以尝试用热敏电阻配合继电器。对问题6，学生需要分析磁控电路中温度、热敏电阻、磁控电流、温控开关的联动关系，厘清极值时电路中的各物理量并进行计算。

设计意图：问题5指向解决问题的创新思维，基于满足功能需求进行逆向设计，需要学生提取原有的知识储备并综合应用，可引导学生在问题中思考、在思考中评价、在评价中创新，从而形成“电磁继电器+热敏电阻”的温控开关设计思路。问题6给出磁控电路的具体信息，引导学生分析、计算，在强调欧姆定律的应用时关注同时性，使学生进一步领悟温控开关控制温度的原理。

【任务四】实现电饭煲保温温度控制在60 ℃～80 ℃（迁移）

问题7：保温时，定时开关S2断开。那么，可以在电路中接入具有怎样特征的开关？如何获得具有此特征的开关？如何连接此开关到电路中？

问题8：结合热敏电阻Ra与Rb阻值随温度变化的曲线（图略），说明电饭煲保温温度控制在60 ℃～80 ℃的原理。

［思路梳理］问题7与问题5仅有两个差异：一是开关断开与闭合；二是控制温度。基于差异一相应的设计是接入Sb与S2并联；基于差异二相应的设计是选择合适的热敏电阻Rb与电磁继电器组成温控开关，实现60 ℃时衔铁释放，80 ℃时衔铁吸合，保温过程中温控开关Sb处于常闭状态。对问题8，学生需要观察并理解热敏电阻Ra与Rb阻值随温度变化的曲线，发现Ra在110 ℃时的阻值等于Rb在60 ℃时的阻值，Ra在120 ℃时的阻值等于Rb在80 ℃时的阻值，然后采用相同的电磁继电器，选用热敏电阻Rb，对照快煮温度控制在110 ℃～120 ℃的机制，说明保温温度控制在60 ℃～80 ℃的原理。

设计意图：任务四与任务三需要实现的功能相似，需要学生比较分析异同，相同之处可迁移，不同之处需创新。在工作电路中，定时开关由常闭转为常开时，需并联温控电路Sb。将“功能—电路—原理”迁移至控制电路，学生可逐渐建立磁控电路联动思维模型。

【任务五】画出多功能电饭煲的电路图（整合）

问题9：用S1表示电源开关，S2表示定时开关，Sa和Sb表示温控开关，画出电饭煲电路图。

问题10：该电饭煲煮饭时保持高温快煮，温度控制在110 ℃～120 ℃，快煮后自动保温，温度控制在60 ℃～80 ℃。根据“典型例题”电路图，画出快煮状态中t<110 ℃和t>120 ℃时的工作电路最简等效图，以及保温状态中t<60 ℃和t>80 ℃时的工作电路中最简等效图。

设计意图：学生基于问题解决，在完成逐步深入的学习任务的过程中，逐渐形成比较完整的设计思路。问题9要求学生在此基础上，化零为整，指向操作与应用；问题10要求学生画等效电路图，化繁为简，指向实质与功能。

【任务六】调整电路以降低控制温度（创新）

问题11：夏天到了，保温的温度不需要那么高了，如果要降低设定的保温温度，电路要如何调节？

设计意图：任务三与任务四，让学生学会使用改变热敏电阻的方法实现降低设定的保温温度。问题11再次提出同样的问题，旨在激发学生的发散思维，引导学生发现：影响磁控电流大小的不仅仅是热敏电阻的阻值，还可以是磁控电路的电压；影响电磁铁磁性强弱的不仅仅是磁控电流，还可以是线圈匝数；影响衔铁是否吸合的不仅仅是电磁铁磁性，还可以是磁控开关的弹簧松紧。学生在回应开放性问题的过程中，能够发展创造性思维。

四、“以题为课”复习教学反思

学生在“说明电饭煲实现自动保温的工作原理”上失分率高，主要是该问题对思维的考查要求比较高。对该问题涉及的学习内容，学生在学习上的难点主要在于掌握电路的动态性：一是工作电路开关开合变化导致电功率的高低变化；二是控制电路热敏电阻阻值的节点变化联动温控开关的开合变化；三是从监测温度变化到需求温度调节之间的系统变化。为解决此难点，笔者在以步步深入的任务群驱动学生建构模型、理解模型、应用模型的同时，具体关注以下三点。

（一）基于认知——化整为零，从易到难

解构“典型例题”电路，笔者在教学中以“如何设计多功能电饭煲的电路图”问题为导向，基于学生的认知特点设计任务群，以“基础—支架—突破—迁移—整合—创新”为阶梯，促进学生学习。

（二）重在思维——去粗存精，建构模型

笔者引导学生基于电饭煲的功能设计“聪明开关”：（1）工作电路——建立串、并联开关型动态电路模型；（2）控制电路——建立磁控电路联动思维模型；（3）整体电路——建立从监测温度变化到需求温度调节之间的系统模型。多功能电饭煲的电路设计模型具体如图4所示。

（三）指向核心——由此及彼，形成观念

在解决问题中，笔者引导学生综合运用“电磁相互作用”相关知识，进一步理解“物质的运动与相互作用”核心概念，形成稳定与变化观念。

综上，在新课标视域下，解构典型例题，挖掘教学资源，以素养目标为统领，以问题解决为导向，以学习任务为驱动，开展复习教学，其意义在于以研导教，以教促学。由此，可以使学生在学习过程中不断地发现问题、思考问题、解决问题并生成新的问题，然后在问题的不断生成和解决的过程中，实现核心素养的发展。

参考文献：

［1］崔允漷.教—学—评一致性：深化课程教学改革之关键［J］.中国基础教育，2024（1）：18-22.

［2］蒋炜波.单元视域下基于问题解决模式的电荷教学［J］.物理教学，2023（11）：44-47.