談物理情境化試題的特點(diǎn)及對學(xué)生能力的培養(yǎng)

肖國勇

教育部于2014年提出了高考改革方案，2016年全國有25個省份高考采用全國卷。關(guān)于高考改革，總體上將更加注重對學(xué)生能力和科學(xué)素養(yǎng)的考查，進(jìn)一步體現(xiàn)教育公平，在試題上增加基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、綜合性、創(chuàng)新性的題目。

通過分析近幾年新課標(biāo)高考物理試卷，我們發(fā)現(xiàn)，卷面上出現(xiàn)了大量以生產(chǎn)、生活以及科技為背景的“情境化”考題。這給高中物理教學(xué)帶來一定的啟示：教師在教學(xué)中應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，提高學(xué)生解決問題的能力；要引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活、關(guān)注當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要成果，要重視“情境化”試題的研究。本文重點(diǎn)討論了情境化試題的特點(diǎn)及對學(xué)生能力的培養(yǎng)。

所謂情境化試題，即題目與一定的實(shí)際情境相聯(lián)系，將物理問題置于真實(shí)的情境中，通過將試題中的已知量和未知量的描述賦予現(xiàn)實(shí)中的真實(shí)物體，這樣的試題能體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會”的新課程理念。求解這樣的試題能反映學(xué)生應(yīng)用物理知識解決實(shí)際問題的意識和能力。

例1：（2015新課標(biāo)卷全國卷2）在下大雨的時候，有時會發(fā)生山體滑坡或泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。某地有一個傾角為θ= 37°（sin37°=3/5）的斜率C，在上表面有一塊質(zhì)量為m的石板B，其上下表面平行于斜坡；B上有一塊磨石A（含有大量的泥土），A和B都在靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示：假設(shè)在大雨中，A在雨水（可作為以恒定質(zhì)量觀看的滑動）浸泡后總質(zhì)量為m，在很短的時間內(nèi)，A和B之間的動態(tài)摩擦系數(shù)μ1被減小3/8； B和C之間動摩擦系數(shù)μ 2減少到0.5，A和B開始移動，這是開始的時間。在第二秒結(jié)束時，B的上表面突然變得光滑，并且μ2保持不變。已知當(dāng)A開始移動時，距離B = 27m的下邊緣的距離A足夠長，并且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。以重力加速度g = 10m / s2。求：

1.0～2秒內(nèi)A和B加速度的大?。?/p>

2.從A到B的總運(yùn)動時間。

例2：（2016新課標(biāo)全國卷1）在游樂場的入口旁邊有一個噴泉，噴出的水柱會飄浮著一個質(zhì)量為M的卡通玩具。為了計(jì)算方便起見，假設(shè)水柱從橫截面積S的噴口持續(xù)以速度v0豎直向上連續(xù)噴射；玩具的底部是平板（略大于S的面積）；水柱沖擊到玩具地板后，在豎直方向水的速度變?yōu)榱?，在水平方向朝四周均勻散開，忽略空氣阻力，已知的水密度是ρ，重力加速度是g。求：

1.從噴泉出來的水的質(zhì)量；

2.玩具漂浮在空中時相對于噴嘴底部的高度。

情境化試題的特點(diǎn)

題目的信息量大，貼近生活實(shí)際

試題以實(shí)際生活中的具體問題和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用作為物理問題的載體，創(chuàng)設(shè)一定的物理情境，組織材料并提出問題。（如例1中以“泥石流”這一自然現(xiàn)象為背景，考查了滑動摩擦力、牛頓第二定律、運(yùn)動學(xué)等知識）題目具有濃厚的生活氣息和時代感，信息豐富，內(nèi)容豐富，具有特色。

從信息內(nèi)容來看，它既包含代表生命事實(shí)的背景信息，也包含科學(xué)和技術(shù)實(shí)例，以及表示物理問題的條件和關(guān)系的信息；從信息呈現(xiàn)的角度來看，文字語言中既有信息，又有圖像、圖表、公式等用來同時顯示信息。

符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

試題立足生活實(shí)際，結(jié)合科學(xué)技術(shù)創(chuàng)設(shè)物理情境，所呈現(xiàn)的物理情境都與生活實(shí)際息息相關(guān)，情境具有生活化、生動化、形象化的特點(diǎn)。（如例2中以游樂設(shè)施、噴泉水柱為背景，取材于學(xué)生喜聞樂見的生活情景，考查動量的知識）容易激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的好奇心和求知欲，激發(fā)其運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的信心。物理新課標(biāo)倡導(dǎo)“從生活走向物理，從物理走向社會”，利用身邊的各種資源作為命題的素材，讓學(xué)生感受到物理學(xué)在我們身邊，它們可以激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的興趣，讓學(xué)生體驗(yàn)正常生活中的物理知識，增加物理學(xué)習(xí)的自信心。

解題過程具有很強(qiáng)的探究性

題目中的物理對象、物理過程和情景以及要解決的問題隱含在生活、科學(xué)事實(shí)中，具有隱蔽的特點(diǎn)。解決問題的關(guān)鍵是要挖掘其物理本質(zhì)，通過學(xué)生獨(dú)立思考、綜合分析、運(yùn)用已有知識建立相應(yīng)的物理模型。從而將實(shí)際問題與頭腦中已有的物理模型建立聯(lián)系，因而解題的過程也是學(xué)生不斷探究學(xué)習(xí)的過程。如例1中考查的就是學(xué)生平時常見的“版塊”模型；例2考查的是“微元”法的應(yīng)用。

情境化試題對學(xué)生能力的培養(yǎng)

通過情境化試題，引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會物理思想方法，培養(yǎng)物理建模能力

情境化試題的解題過程要求學(xué)生在背景材料中，提煉有關(guān)信息，建立物理模型，利用有關(guān)規(guī)律進(jìn)行分析解題。物理模型建立是物理學(xué)中最常見、最重要的科研方法之一。建立模型、應(yīng)用模型的能力是高中學(xué)生必須具備的能力。

情境化試題要求學(xué)生不受表面現(xiàn)象干擾，能透過現(xiàn)象看本質(zhì)。物理模型具有高度的抽象性和廣泛的代表性。學(xué)生所接觸到的物理知識，包括原理、規(guī)律等都與一定的物理模型相聯(lián)系，解決物理問題的過程也是應(yīng)用物理模型的過程。在實(shí)際問題中，要求學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的知識分析所給的物理情境，抓住主要因素，排除次要因素干擾，建立起合理的物理模型，對問題進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕屠硐牖幚?，并運(yùn)用相應(yīng)的物理規(guī)律解題。在這一過程中，學(xué)生能否對所給的物理情境進(jìn)行正確地識別、簡化、建立模型是解決問題的關(guān)鍵。而學(xué)生的物理建模能力在很大程度上決定著物理學(xué)習(xí)的能力。因此，培養(yǎng)物理建模能力是教學(xué)中的一個重要環(huán)節(jié)，情境化試題正是培養(yǎng)學(xué)生建模能力的重要素材和資源。

通過情境化試題，提高學(xué)生的信息收集處理能力

新課改要求教師教學(xué)以學(xué)生主動探索發(fā)現(xiàn)、獲取知識為目的，強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動參與探索，輔之以教師適時適度地引導(dǎo)和點(diǎn)撥，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息并對信息進(jìn)行加工處理的能力。情境化試題要求學(xué)生在豐富的背景材料中提煉有用信息，培養(yǎng)學(xué)生能夠獨(dú)立地對所遇到的問題進(jìn)行具體分析。因而解題過程也是培養(yǎng)學(xué)生知識應(yīng)用能力和獲取信息能力的過程。

通過情境化試題，提高學(xué)生的綜合思維能力

情境化試題促使學(xué)生從物理理論知識到生活實(shí)際進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，而非簡單疊加。對學(xué)生的學(xué)習(xí)技能、解決問題的過程、方法等提出了更高的要求。命題者通過創(chuàng)設(shè)一定的情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合理思維分析綜合提煉出實(shí)際情境中的物理狀態(tài)和過程，并對試題進(jìn)行簡化和抽象，建立相關(guān)模型，最終應(yīng)用有關(guān)規(guī)律進(jìn)行解題，在此過程中有效培養(yǎng)學(xué)生的理解能力、推理能力、分析綜合能力，提高學(xué)生的綜合思維能力。

通過情境化試題，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

物理學(xué)科注重以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中要尊重事實(shí)。在新課標(biāo)下，我們應(yīng)盡量避免將研究問題的方法，包括科學(xué)思維方法作為結(jié)論直接傳授給學(xué)生，應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中去探究，在實(shí)踐中歸納、總結(jié)而獲得相關(guān)結(jié)論。情境化試題就是很好的探究對象，教師把物理知識、規(guī)律與合適的現(xiàn)實(shí)情境相融合，啟發(fā)、誘導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建科學(xué)思維方法，規(guī)范應(yīng)用物理規(guī)律，實(shí)事求是，將知識應(yīng)用到日常生活中，不斷地探索、創(chuàng)新。通過培養(yǎng)規(guī)范的解題過程讓學(xué)生了解并體會物理學(xué)對經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展的貢獻(xiàn)，關(guān)注并思考與物理學(xué)相關(guān)的熱點(diǎn)問題，培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展的意識，能在力所能及的范圍內(nèi)，為社會的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。從而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

結(jié)語

綜上所述，加強(qiáng)對情境化試題的研究，使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，將理論知識與實(shí)踐相結(jié)合，應(yīng)用所學(xué)知識分析和解決問題，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，有助于素質(zhì)教育的實(shí)施，有助于培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合思維能力和科學(xué)素養(yǎng)。