學業(yè)質(zhì)量視角下問題情境的創(chuàng)設(shè)策略

摘 要：基于物理四維核心目標高中物理學業(yè)質(zhì)量分為五級水平，是指導(dǎo)學生學習和教學評價的重要依據(jù)。創(chuàng)設(shè)物理問題情境進行教學，對培養(yǎng)物理學科核心素養(yǎng)具有關(guān)鍵作用，也是高中物理課堂教學的主流方式。學業(yè)視角下問題情境的創(chuàng)設(shè)可以從明確情境四維目標價值、定位問題目標等級、拓展問題空間、關(guān)注情境階段性與整體性功能等角度展開。

關(guān)鍵詞：學業(yè)質(zhì)量；評價；問題空間；核心素養(yǎng)

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2018）10-0010-4

高中物理學業(yè)質(zhì)量標準是依據(jù)物理學科核心素養(yǎng)中“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態(tài)度與責任”四個方面及其表現(xiàn)水平為主要維度，結(jié)合物理課程內(nèi)容的要求，依據(jù)不同學業(yè)成就表現(xiàn)的關(guān)鍵特征而制定的。高中學業(yè)質(zhì)量根據(jù)問題情境的復(fù)雜程度、知識和技能的結(jié)構(gòu)化程度、思維方式或價值觀念的綜合程度等劃分為由低到高逐漸遞進的五級水平，每一級水平皆包含物理學科素養(yǎng)的四個方面[1]。另一方面，物理課程標準也明確，創(chuàng)設(shè)情境進行教學對培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)具有關(guān)鍵的作用，教學脫離了問題情境，物理概念無處抽象、物理模型難以轉(zhuǎn)化、物理探究無法展開、科學態(tài)度缺乏體驗，物理核心素養(yǎng)目標就是“無源之水無本之木”?；凇靶抡n標”的教學改革中，我們不斷地進行反思性教學探索，愈加清晰地感受到：問題情境是課堂教學中培養(yǎng)核心素養(yǎng)的“牛鼻子”，而學業(yè)質(zhì)量標準視角下優(yōu)化問題情境是牽好牛鼻子、促進學生學習達到學業(yè)質(zhì)量水平的關(guān)鍵著力點。

1 問題情境的“初心”與“困境”

當前，基于問題情境以問題研究為平臺的建構(gòu)性教學成為課堂教學的主流，現(xiàn)有的情境教學的理論也給出了創(chuàng)設(shè)問題情境的誘發(fā)性、真實性、接近性、合作性、沖突和諧統(tǒng)一性、層次性等六項原則。物理教師普遍都認識到教學情境有兩大功能——為學生的學習提供認知支點以及激發(fā)學生的學習心向[2]。教學實踐中，很多教師都在積極關(guān)注問題情境的價值特征，并且在問題情境的價值擴充方面下教學功夫。

但是，問題情境的教學愿景一旦與物理教學實踐中的現(xiàn)實問題碰撞就會發(fā)現(xiàn)有很多困境。主要表現(xiàn)在四個方面：第一，問題情境脫離教學目標，片面放大情境的認知或情態(tài)功能，教學目標與問題情境之間割裂，導(dǎo)致教學目標流于形式；第二，問題情境遠離學生的認識水平，師生對于情境的理解、探究在兩個高極差的層面活動，導(dǎo)致問題情境激發(fā)不出教師預(yù)期的反應(yīng)；第三，問題情境隔離了教學內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)，加劇教學重難點之間的離散程度，導(dǎo)致教學內(nèi)容成為圍繞孤立情境點的問題積累，難以形成穩(wěn)定的知識結(jié)構(gòu)；第四，問題情境背離了多元開放教學方式的追求，僵化的呈現(xiàn)方式、分析方式和拓展方式讓情境變成了“電灌”的幫兇。

2 學業(yè)質(zhì)量視角下問題情境的創(chuàng)設(shè)策略

物理特級教師吳家澍曾告訴我們：“教學的問題一定要回歸教育哲學思考，要反思為何教、為誰教、教什么、怎么教”。充分研究問題情境的教學理論價值與教學實踐困惑，不難看出問題的根源還是在教學的原本問題上：問題情境脫離教學目標本質(zhì)是情境價值觀產(chǎn)生偏差，問題情境遠離學生的認識水平本質(zhì)是師生觀的錯位，問題情境隔離了教學內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)本質(zhì)是課程觀的固化，問題情境背離了多元開放教學方式的追求本質(zhì)是教學觀缺乏生命氣息[3]。而學業(yè)質(zhì)量標準從教學目標、教學主體、教學內(nèi)容、教學方法的維度都作出了規(guī)范，學業(yè)質(zhì)量視角下創(chuàng)設(shè)問題情境策略可以從以下幾點展開。

2.1 價值觀——基于學業(yè)質(zhì)量標準明確情境四維價值指向

考慮到物理學業(yè)質(zhì)量標準是圍繞物理學科核心素養(yǎng)的四個維度展開的，而創(chuàng)設(shè)情境進行教學對培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)具有關(guān)鍵作用。設(shè)計、選擇問題情境時可以先考量情境在物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度方面的價值分量，分析情境的價值分力與合力，教學目標設(shè)計時再圍繞學業(yè)質(zhì)量反向考量實現(xiàn)四維價值的情境選擇。

2.2 師生觀——基于學業(yè)質(zhì)量水平等級定位問題情境目標

圍繞核心素養(yǎng)的學業(yè)質(zhì)量從以人為本、回歸生活、注重發(fā)展的教育理念出發(fā)把物理各方面核心素養(yǎng)分成了5個等級，那么問題情境目標也應(yīng)該充分考慮學生的各方面能力基礎(chǔ)與發(fā)展目標，而后基于學業(yè)質(zhì)量水平正確定位。不同教師其個性特質(zhì)不同：靜態(tài)師生觀主張教學中教師是平等中的首席，問題情境目標定位偏向“如何評價學生學到相應(yīng)水平”，趨于著力情境的層次化；動態(tài)師生觀主張課堂上的共同發(fā)展，問題情境目標定位偏向“如何解釋和改進學生的學習”，趨于著力情境的連續(xù)化。

2.3 課程觀——基于學業(yè)成就表現(xiàn)拓展情境問題空間

學業(yè)成就表現(xiàn)明確了“學到不同水平的不同表現(xiàn)是什么”，它要求教師從課程的高度明確物理課堂教學中學生的認知、思想、情感交流活動現(xiàn)狀。基于學業(yè)成就表現(xiàn)拓展問題空間就是要通過判斷學生的認知現(xiàn)狀、思維含量、情感反應(yīng)展開問題情境還未展開的相應(yīng)問題“激發(fā)態(tài)”。新課程觀認為課堂可以而且應(yīng)該是動態(tài)生長的[4]，基于學業(yè)表現(xiàn)成就就是要更加恰當、充分地激發(fā)問題，更好地實現(xiàn)“評價促進學習”。

2.4 教學觀——基于學業(yè)質(zhì)量要求關(guān)注問題情境的階段性與綜合性特征

葉瀾教授“新基礎(chǔ)教育”課堂教學觀呼吁“把課堂還給學生，讓課堂煥發(fā)生命活力”，物理學業(yè)質(zhì)量的總體要求是從物理學科角度培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”。基于學業(yè)質(zhì)量要求，課堂教學創(chuàng)設(shè)情境，一方面應(yīng)該結(jié)合課堂教學的階段性教學特點激發(fā)課堂活力，可考慮創(chuàng)設(shè)懸念問題情境（引入）、創(chuàng)設(shè)信息情境（探究）、創(chuàng)設(shè)生活情境（激情）、創(chuàng)設(shè)求異情境（導(dǎo)思）；另一方面更需要圍繞“全人”要求著力情境價值的綜合性、反思性特征[5]，可以更多地強化情境的生活性、時代性、實用性。

3 基于學業(yè)質(zhì)量創(chuàng)設(shè)問題情境的教學設(shè)計

下面以人教版選修3-1“焦耳定律”水平2要求的教學設(shè)計為例展示我們關(guān)于本節(jié)課問題情境的創(chuàng)設(shè)策略與設(shè)計思考。

3.1 基于學業(yè)質(zhì)量標準的水平2四維教學目標

3.1.1 物理觀念

基于生活用電情境分析形成初步的電流熱效應(yīng)的觀念；從能量守恒的視角解釋電動機卡死引發(fā)火災(zāi)的現(xiàn)象；能應(yīng)用焦耳定律分析通電導(dǎo)體發(fā)熱量問題。

3.1.2 科學思維

能在熟悉的問題情境中建立常見的純電阻電路物理模型；能對比簡單的控制變量實驗現(xiàn)象分析推理焦耳定律結(jié)論；能使用電動機卡死電流變大的證據(jù)表達“非純電阻電路”中歐姆定律不適用的觀點；能對焦耳定律這個實驗規(guī)律質(zhì)疑，并在純電阻電路模型中基于能量守恒觀念理論驗證。

3.1.3 科學探究

能觀察身邊的用電現(xiàn)象提出能量轉(zhuǎn)化和電發(fā)熱的物理相關(guān)問題；能根據(jù)問題情境猜想電發(fā)熱的因素并提出探究方法、方案；能對數(shù)據(jù)進行整理、分析得到初步的結(jié)論；能陳述控制變量實驗研究焦耳定律的過程和結(jié)果。

3.1.4 科學態(tài)度與責任

通過探究生活中用電的問題認識到物理學是基于人類有意識的現(xiàn)象探究形成對問題的描述與解釋，并需要實踐的檢驗；有興趣且實事求是地研究電動機電發(fā)熱問題；認識到焦耳定律與用電安全、規(guī)范有關(guān)，了解關(guān)于電熱的STSE關(guān)系。

設(shè)計說明：基于學業(yè)質(zhì)量標準的教學目標設(shè)計，立足問題情境強調(diào)學業(yè)質(zhì)量特定水平2標準與教學內(nèi)容的融合，強調(diào)用評價的視角看學生素養(yǎng)表現(xiàn)。合理設(shè)計教學目標有必要把握學業(yè)質(zhì)量四維素養(yǎng)目標，結(jié)合重難點物理教學內(nèi)容的問題情境來制定。

3.2 基于情境問題空間的教學過程

3.2.1 引入情境——“電能都到哪里去了？”

導(dǎo)語：這是我們辦公室一位老師的辦公桌的一角，雙排插座上密密麻麻地插滿了各種用電器，放在旁邊的就有電水壺、電風扇、手機充電器（如圖1），大家考慮一下這三種用電器消耗的電能都到哪里去了？

學生回答：電爐通電時，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（供“熱”）； 電動機通電時，電能轉(zhuǎn)化為機械能（供“力”）； 電池充電時，電能轉(zhuǎn)化為化學能（存“電” ）。

再引導(dǎo)：三種電器都有電能的“轉(zhuǎn)化”，而前面的學習中我們明確了能量轉(zhuǎn)化必然伴隨著做功過程，那么電能轉(zhuǎn)化的過程是什么在做功呢？

預(yù)設(shè)：是電流做功，是電荷做功，是電場力做功......

“轉(zhuǎn)化”引導(dǎo)：從力的角度來看，做功涉及某力對某物，這里應(yīng)該是恒定電場力對自由電荷做功，W=Fs=Eqs；從能量的角度來看，計算電場做功的方法還有W=Uq。

設(shè)計說明：引入情境是本課的“母問題”情境，是后面“問題串”的“奇點”。生活化的問題情境貼近學生的生活實踐，更貼近學生的知識起點；另一方面，生活化的問題情境更能激發(fā)學生的問題探究激情。

3.2.2 建模情境——用電器都是“導(dǎo)體”

建模引導(dǎo)：如圖2所示，對于所有的用電器，兩端電壓為U，工作電流為I，都可以抽象成導(dǎo)體模型，一段時間t，電流做功是多少？

總結(jié)：電流在一段電路中所做的功W等于這段電路中的電流I、電路兩端的電壓U、通電時間t三者的乘積。

設(shè)計說明：從真實用電器情境抽象到一般通電導(dǎo)體，幫助學生順暢地建立物理模型，體會物理思維方法的普適性。

3.2.3 “情態(tài)”情境——“浙江品牌的自豪”

銜接引導(dǎo)：我們再來看看插座上電器的銘牌，都是咱們浙江的產(chǎn)品，如圖3所示，都有“3C”標志，它們的“電功”是多少呢？

預(yù)設(shè)學生回答：電器上不會標明“電功”因為“電功”與時間有關(guān)；標明的是功率，表示單位時間消耗的電能。

總結(jié)：電流在一段電路上做功的功率P等于電流I與這段電路兩端的電壓U的乘積。電器標明的是“額定功率”，與額定電壓（電流）對應(yīng)，須區(qū)別于“實際功率”。實際功率與實際工作電壓（電流）對應(yīng)。

應(yīng)用活動：投影家庭常用電器的額定功率，讓學生估測教室里立式空調(diào)的額定功率，讓學生下課后觀察對照銘牌，并與自己的估測值比較。

設(shè)計意圖：基于信息情境滲透安全教育，“3C標志并不是質(zhì)量標志，而只是一種最基礎(chǔ)的安全認證”；滿目浙江品牌，激發(fā)家鄉(xiāng)自豪感；引出“功率”概念的同時，滲透“功率”與“電功”的區(qū)別。

3.2.4 實驗探究情境——“宿舍管理員的扣分理由”

轉(zhuǎn)換：PPT投影學生宿舍小風扇插頭未拔被扣分的情境，引導(dǎo)學生談“宿舍管理員的扣分理由”。

預(yù)設(shè)：電線發(fā)熱，火災(zāi)隱患；存在疑問，因為功率不大。

轉(zhuǎn)換引導(dǎo)：電流通過導(dǎo)體會發(fā)熱，你猜想電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)呢？

預(yù)設(shè)：電流、電阻、時間等因素。

實驗探究討論：基于控制變量法的實驗設(shè)計方案，動畫實現(xiàn)學生的設(shè)計，如圖4所示的虛擬實驗方案（考慮到部分學生初中已經(jīng)有所了解）。

引導(dǎo)：物理學家焦耳對此也做了大量的實驗研究，發(fā)現(xiàn)電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量Q等于電流I的二次方、導(dǎo)體的電阻R 和通電時間t三者的乘積，公式Q=I2Rt 。

類比電功率：單位時間內(nèi)的發(fā)熱量稱為熱功率，P=Q/t=I2R。

學生評價引導(dǎo)：焦耳定律是一個實驗定律，我們能否通過理論分析來驗證呢？

設(shè)計意圖：基于設(shè)計性實驗情境分析，期待學生基于能量守恒觀念和歐姆定律知識來推導(dǎo)演繹，培養(yǎng)學生的質(zhì)疑、反思精神與能力。

3.2.5 理論探究情境——焦耳定律的“理論驗證”

建模：白熾燈、電爐等電熱元件的電路是純電阻電路，研究目標是電熱，以電水壺為例。

推理：電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能Q=W=IUt；歐姆定律U=IR。

歸納：用電器的電流、電阻、時間與熱量的關(guān)系，熱量Q=I2Rt。

設(shè)計意圖：理論探究與實驗探究是科學探究的兩種基本形式，通過抽象現(xiàn)實情境建模、推理、分析、歸納，體驗理論探究的價值與魅力。

3.2.6 應(yīng)用情境——“風扇的潛在危險”

引導(dǎo)：導(dǎo)體中通有電流，按照焦耳定律就會產(chǎn)生熱量。我們再來看看，風扇的危險到底來自哪里？（投影風扇的銘牌，突出標明功率只有“50 W”）

理論分析：

抽象成課本例題：一個電動機，線圈電阻是0.4 Ω，當它兩端所加的電壓為220 V時，通過的電流是5 A。這臺電動機每分鐘所做的機械功有多少？

思考討論：利用手機同屏功能呈現(xiàn)學生的解題過程，比較正常工作時電功率、機械功率、熱功率的關(guān)系。

投影宿舍風扇工作的情境，提問如果風扇突然被卡死會怎樣？

實驗演示：電動機工作與卡死狀態(tài)的電流。

觀察結(jié)果：如圖5所示，小電動機卡死狀態(tài)的電流是工作時的2倍多。

討論：計算課本例題中的電動機在卡死狀態(tài)的電功率與熱功率?，F(xiàn)場百度搜索今年“電扇起火”的相關(guān)新聞，讓學生感受用電安全。

設(shè)計意圖：實驗是物理學的基礎(chǔ)，通過觀察實驗結(jié)果反思理論分析，基于焦耳定律的規(guī)律鞏固電流熱效應(yīng)觀念，強化安全用電、規(guī)范用電的科學態(tài)度。

4 學業(yè)質(zhì)量視角下問題情境的“始終”

“不忘初心、方得始終”，物理教學情境的初心概括起來是基于教學目標創(chuàng)設(shè)促進學生積極建構(gòu)性學習的學習環(huán)境。教學實踐中發(fā)現(xiàn)：學業(yè)質(zhì)量視角下的創(chuàng)設(shè)問題情境就是緊盯學業(yè)質(zhì)量的標準引導(dǎo)問題情境，以服務(wù)于物理核心素養(yǎng)目標，助力物理學科的育人作用，實現(xiàn)問題情境的最大價值，更好地夯實問題情境的“始終”。

當然，審視學業(yè)質(zhì)量視角的深度還是會制約優(yōu)化問題情境的程度和精度。如何更好地統(tǒng)籌基于問題情境的概念、思維、方法和觀念開展深度探究情境設(shè)計，如何依據(jù)學業(yè)成就表現(xiàn)的關(guān)鍵特征來精準評價，反思情境的學習促進效率還是亟待繼續(xù)探索的問題。如何基于質(zhì)量綜合要求更好地優(yōu)化生活化物理問題情境以引發(fā)深度思考與情感共鳴的策略，還需要在更多的教學實踐中提煉。

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