挖掘“輔助情境”內(nèi)涵 凸顯物理習(xí)題育人價(jià)值

孫春成

（江陰市青陽中學(xué)，江蘇 江陰 214401）

“輔助情境”的存在是為了構(gòu)建習(xí)題情境時(shí)，將背景交代清楚，最大限度避免不同學(xué)生對場景熟悉程度不同而造成考試不公平，也要避免設(shè)置條件時(shí)敘述不清楚導(dǎo)致不嚴(yán)謹(jǐn)或者有歧義.日常教學(xué)中教師要認(rèn)識到“輔助情境”具有豐富的內(nèi)涵，有重要育人價(jià)值，并在講解習(xí)題時(shí)，重視挖掘其價(jià)值.引導(dǎo)學(xué)生分析“輔助情境”，感悟其存在的合理性，可以實(shí)現(xiàn)對學(xué)生素養(yǎng)的提升，從而充分體現(xiàn)物理學(xué)科的育人價(jià)值，為達(dá)成“立德樹人”根本任務(wù)貢獻(xiàn)物理學(xué)科力量.

1 習(xí)題中“輔助情境”的界定

物理習(xí)題情境的構(gòu)建要借助文字說明，有時(shí)再以圖片、圖像進(jìn)行補(bǔ)充.有些文字對習(xí)題解答有關(guān)鍵作用，將其稱為關(guān)鍵信息、有用信息.在作答的時(shí)候，能夠快速將關(guān)鍵信息篩選出來是學(xué)生具備較高的信息獲取和處理能力的表現(xiàn).有些文字對正確求解沒有關(guān)鍵影響，甚至忽略掉也不影響學(xué)生正確解答.將這部分文字稱為習(xí)題中的“輔助情境”.這部分文字往往出現(xiàn)在題目情境構(gòu)建時(shí)交代清楚背景、或者設(shè)置一些看似可有可無的條件.在構(gòu)建情境時(shí)，會在題目的開頭介紹生產(chǎn)生活中的具體場景，或者傳統(tǒng)文化方面的素材等；在描述物理過程或者物理狀態(tài)時(shí)為了使得情境更科學(xué)，沒有歧義，會加入一些看似可有可無的約束條件加以限制.學(xué)生解題時(shí)，即使忽略掉交代背景的文字說明或者約束條件，按照以往的解題經(jīng)驗(yàn)，想當(dāng)然認(rèn)為的情境與命題者所構(gòu)建的情境剛好契合，且往往與自己的經(jīng)驗(yàn)符合，按照以往經(jīng)驗(yàn)布列方程也能求解出正確結(jié)果.

2 習(xí)題中“輔助情境”存在的緣由

2.1 構(gòu)建情境的需要

構(gòu)建情境是設(shè)置問題考查學(xué)生素養(yǎng)的載體.高考評價(jià)體系中的“四層”考查內(nèi)容和“四翼”考查要求，是通過情境與情境活動兩類載體來實(shí)現(xiàn)的，即通過選取適宜的素材，再現(xiàn)學(xué)科理論產(chǎn)生的場景或是呈現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中的問題情境，讓學(xué)生在真實(shí)的背景下發(fā)揮核心價(jià)值的引領(lǐng)作用，運(yùn)用必備知識和關(guān)鍵能力去解決實(shí)際問題，全面綜合展現(xiàn)學(xué)科素養(yǎng)水平.［1］高考試題、教材習(xí)題、各省模擬題都非常重視情境的構(gòu)建.要構(gòu)建與生產(chǎn)生活實(shí)際聯(lián)系密切，不讓學(xué)生有歧義，且體現(xiàn)考試的公平性（不影響沒有經(jīng)歷過試題構(gòu)建情境的學(xué)生考試），需要將習(xí)題情境詳細(xì)描述清楚，讓學(xué)生通過習(xí)題信息的獲取構(gòu)建清晰的物理情境.尤其一些比較新穎的情境，命題者需要不吝惜筆墨交代清楚情境，于是產(chǎn)生了習(xí)題中的“輔助情境”.

2.2 避免歧義的需要

習(xí)題條件有些是解題的關(guān)鍵要素，而有些則是為了避免對習(xí)題情境、物理過程、物理狀態(tài)的理解產(chǎn)生歧義進(jìn)行補(bǔ)充說明而設(shè)置的“次要條件”.解答時(shí)忽視“次要條件”，想當(dāng)然地認(rèn)為習(xí)題情境為曾經(jīng)遇到過的情境，亦能正確解答，此時(shí)習(xí)題的“次要條件”就成了可有可無的“輔助情境”.

2.3 考試時(shí)間的限制

應(yīng)試過程中需要學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)完成大量的習(xí)題.經(jīng)過訓(xùn)練學(xué)生往往能快速捕捉到題目中有“明顯特征”的關(guān)鍵信息，例如物理量的數(shù)值，物體運(yùn)動、受力、狀態(tài)信息等.學(xué)生在解決問題時(shí)，會快速瀏覽試題，會對交代情境的背景和沒有“明顯特征”的條件選擇性無視，而是將精力集中在對解題有重要幫助、有決定影響的關(guān)鍵信息上，于是這些條件就成為了“輔助情境”.

3 習(xí)題中“輔助情境”的育人價(jià)值

3.1 聯(lián)系生活激發(fā)興趣

習(xí)題中的“輔助情境”往往與生產(chǎn)生活實(shí)際聯(lián)系密切.對一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的解題者而言，雖然這些“輔助情境”與能否正確解題關(guān)系不密切，但利用“輔助情境”所述素材能夠較好地幫學(xué)生將物理知識、物理學(xué)習(xí)與生產(chǎn)生活實(shí)際構(gòu)建聯(lián)系，讓學(xué)生感受物理的有趣、有用，感受物理的魅力，拉近物理與生活的距離，從而產(chǎn)生物理學(xué)習(xí)的主動性，讓學(xué)生對物理保持濃厚興趣.越是在高學(xué)段，越是學(xué)習(xí)難度大的科目，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動性對學(xué)習(xí)效果影響越大.越是有興趣，就越主動，在學(xué)習(xí)中遇到障礙、困惑時(shí)就越愿意花費(fèi)精力，就越有毅力破解困難.

3.2 滲透德育

3.2.1 滲透安全教育

安全教育是學(xué)校德育的重要內(nèi)容，也是學(xué)校壓力最大的工作之一.安全教育不應(yīng)該只是班主任和德育主任的工作，需要全體教師的共同參與，方能取得好的育人實(shí)效.有些習(xí)題背景的設(shè)置關(guān)聯(lián)安全方面的常識.利用好習(xí)題中的“輔助情境”可以潛移默化地對學(xué)生滲透安全教育.

例1.用易拉罐盛裝碳酸飲料非常衛(wèi)生和方便，但如果劇烈碰撞或受熱會導(dǎo)致爆炸.我們通常用的可樂易拉罐容積V=355mL.假設(shè)在室溫（17℃）罐內(nèi)裝有0.9V的飲料，剩余空間充滿CO2氣體，氣體壓強(qiáng)為1atm.若易拉罐承受最大壓強(qiáng)為1.2atm，則保存溫度不能超過多少？

本題中第一句“用易拉罐盛裝碳酸飲料非常衛(wèi)生和方便，但如果劇烈碰撞或受熱會導(dǎo)致爆炸”對解題沒有影響，是典型的“輔助情境”，只能算是幫助學(xué)生理解后面的條件“易拉罐承受最大壓強(qiáng)為1.2atm”——如易拉罐內(nèi)CO2氣體壓強(qiáng)達(dá)到或超過了1.2atm會怎樣，就解題而言即使學(xué)生理解沒有這么深入、精準(zhǔn)，也不會影響解題.但其可以讓學(xué)生知曉易拉罐承壓超過極限會爆炸，會存在安全問題，因此不能猛烈撞擊、不能置于高溫下.

3.2.2 滲透愛國主義教育

愛國主義教育的效果是檢驗(yàn)學(xué)校育人工作成效的重要指標(biāo).愛國主義教育宜在教學(xué)活動中采取無痕教育、逐漸滲透、慢慢累積的方式.這可以避免空洞枯燥的說教，也避免逆反心理消減育人效果，從而更能將愛國主義牢牢植根于學(xué)生心間.一些物理習(xí)題的背景素材與愛國主義教育聯(lián)系密切，利用好這些 “輔助情境”可以實(shí)現(xiàn)愛國主義教育無痕滲透.

例2.潛艇從海水高密度區(qū)域駛?cè)氲兔芏葏^(qū)域，浮力頓減，稱之為“掉深”.我國南海艦隊(duì)的某常規(guī)型潛艇，是目前世界上唯一的一艘遭遇到海底“掉深”后還能自救脫險(xiǎn)的潛艇，創(chuàng)造了世界潛艇發(fā)展史上的奇跡.如圖甲，某總質(zhì)量為3.0×106kg的潛艇，在高密度海水區(qū)域沿水平方向緩慢航行.t=0s時(shí)，該潛艇“掉深”，之后在0-30s時(shí)間內(nèi)潛艇豎直方向的vt圖像如圖乙所示（設(shè)豎直向下為正方向）.取重力加速度為10m/s2，不計(jì)水的粘滯阻力，則（本題圖和選項(xiàng)略）

本題中“掉深”及我國南海艦隊(duì)潛艇掉深后自救脫險(xiǎn)奇跡的簡介，是交代習(xí)題的背景，屬于“輔助情境”，對后面問題解決沒有實(shí)質(zhì)性幫助.將題目中“如圖甲”前面部分去掉，不會影響學(xué)生作答.但是我國潛艇在“掉深”后世界上“唯一”奇跡般自救脫險(xiǎn)英雄事跡的簡介能夠激發(fā)學(xué)生的民族自豪感、國家榮譽(yù)感，從而滲透愛國主義教育.

3.2.3 滲透傳統(tǒng)文化教育

在物理教學(xué)中滲透傳統(tǒng)文化教育，是立德樹人的要求，是讓學(xué)生找到中華優(yōu)秀文化的源，傳承優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，更是在教學(xué)活動中彰顯“文化自信”.2017年修訂的課標(biāo)明確要求各學(xué)科教學(xué)中“繼承和弘揚(yáng)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、革命文化，發(fā)展社會主義先進(jìn)文化，加強(qiáng)法治意識國家安全、民族團(tuán)結(jié)、生態(tài)文明和海洋權(quán)益等方面的教育”.［2］

例3.在蘇州園林中，有不少亭臺的設(shè)計(jì)非常巧妙，下雨時(shí)可以清晰地聽到雨滴下落的滴答聲.某同學(xué)據(jù)此借助高速攝像機(jī)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)：雨滴自檐邊由靜止滴下，每隔0.2s滴下一滴，第1滴落地時(shí)第6滴恰欲滴下，此時(shí)測得第1、第2、第3、第4滴之間的距離依次為1.62m，1.26m，0.90m.假定落下的雨滴運(yùn)動情況完全相同，則此時(shí)第2滴雨滴下落的速度為多少？（不考慮雨滴受到的空氣阻力）［3］

本題以蘇州園林亭臺為背景，研究雨滴的自由落體運(yùn)動，將學(xué)生帶入蘇州園林山水花鳥的情趣，寓唐詩宋詞的意境，讓學(xué)生感受我國古典建筑文化的魅力.類似這樣在物理習(xí)題中出現(xiàn)的“輔助情境”還有古詩詞、古代民間生產(chǎn)生活用具、民族傳統(tǒng)體育等.例如2012年廣東高考題：“景頗族的祖先發(fā)明的點(diǎn)火器如圖1所示，用牛角做套筒，木制推桿前端粘著艾絨，猛推推桿，艾絨即可點(diǎn)燃.對筒內(nèi)封閉的氣體，在此壓縮過程中（ ）”（選項(xiàng)略）.本題如果不是為了滲透傳統(tǒng)文化，可將“輔助情境”刪除，改成“如圖1，絕熱圓筒內(nèi)封閉一定的氣體，桿向前推壓縮氣體的過程中（ ）”.

圖1

3.2.4 滲透規(guī)則教育

遵守規(guī)則是法治社會每一個(gè)合格公民應(yīng)盡的義務(wù)，是每一個(gè)公民社會參與的底線.規(guī)則意識是自覺地以規(guī)則為自己行動準(zhǔn)繩的意識，是社會公德的重要組成部分.規(guī)則意識的培養(yǎng)是構(gòu)筑現(xiàn)代社會文明的基礎(chǔ)工程，通過規(guī)則意識的培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)對學(xué)生法制觀念的培育.

例4.（2018年全國Ⅱ卷第15題）高空墜物極易對行人造成傷害.若一個(gè)50g的雞蛋從一居民樓的25層墜下，與地面的撞擊時(shí)間約為2ms，則該雞蛋對地面產(chǎn)生的沖擊力約為（選項(xiàng)略）

“高空墜物極易對行人造成傷害”是本題中的“輔助情境”.近年來高空墜物、高空拋物造成的傷害事件時(shí)有發(fā)生，給涉事家庭造成了嚴(yán)重的傷害.各社區(qū)也加強(qiáng)了高空拋物危害的宣傳教育，以期避免悲劇發(fā)生.以雞蛋從高空墜落地面為背景，密切聯(lián)系生活，通過計(jì)算讓學(xué)生理解制定“禁止高空拋物”這一規(guī)則的必要性，對學(xué)生滲透規(guī)則意識和法治意識，實(shí)現(xiàn)“引導(dǎo)學(xué)生培育和踐行社會主義核心價(jià)值觀”.

3.3 培養(yǎng)科學(xué)思維

3.3.1 批判性思維

要培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)就要在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維.新課程標(biāo)準(zhǔn)指出科學(xué)思維“是基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑和批判，進(jìn)行檢驗(yàn)和修正，進(jìn)而提出創(chuàng)造性見解的能力與品格”，“具有批判性思維的意識，能基于證據(jù)大膽質(zhì)疑，從不同角度思考問題，追求科技創(chuàng)新”.［2］只有具有質(zhì)疑精神，具有批判性思維，才能破舊立新，才能實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新、創(chuàng)造，才能另辟蹊徑解決問題.

習(xí)題中的“輔助情境”原本是想與生活構(gòu)建聯(lián)系，創(chuàng)設(shè)情境，但有時(shí)其所給的數(shù)據(jù)、條件等和生產(chǎn)生活實(shí)際矛盾.利用好矛盾，引發(fā)學(xué)生思考，可以培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑意識和批判性思維.在例1中“通常用的可樂易拉罐容積V=355mL”與實(shí)際不符，查詢京東和天貓可知碳酸飲料的“杰出代表”雪碧和可樂，灌裝的容積有200mL和330mL兩種規(guī)格，并無355mL.

3.3.2 提升思維品質(zhì)

“發(fā)展科學(xué)思維本質(zhì)就是提升學(xué)生的思維水平，提高學(xué)生思考辨析能力，提高學(xué)生分析、推理、質(zhì)疑、判斷、創(chuàng)新等能力.”［4］課堂上引導(dǎo)學(xué)生分析習(xí)題中的“輔助情境”存在的價(jià)值，反思如果沒有“輔助情境”會產(chǎn)生什么影響，促進(jìn)學(xué)生深入思考，這可以梳理知識間的關(guān)系，構(gòu)建完善的知識網(wǎng)絡(luò)，還能鍛煉學(xué)生思維的嚴(yán)密性、靈活性、深刻性、敏捷性、批判性、獨(dú)創(chuàng)性，從而提升學(xué)生思維水平，夯實(shí)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng).

例5.如圖2是右端開口的圓筒形容器，底面積為S，活塞可以沿容器壁自由滑動.開始時(shí)，活塞把一定質(zhì)量的理想氣體封閉在容器內(nèi)，活塞與容器底部的距離為L，氣體溫度為T0，大氣壓強(qiáng)為p0，若給容器內(nèi)氣體加熱，讓氣體膨脹，活塞緩慢移動到與容器底部距離為2L處，求：（1）氣體膨脹過程中推動活塞所做得功；（2）氣體膨脹后的溫度.

圖2

本題中“活塞可以沿容器壁自由滑動”、“緩慢移動”這兩個(gè)條件學(xué)生直接忽視，也能想當(dāng)然地將氣體膨脹過程對活塞的作用力當(dāng)成恒力，將氣體膨脹過程當(dāng)成是等壓的過程.即學(xué)生忽略掉一些為了讓習(xí)題更嚴(yán)謹(jǐn)、無歧義的約束條件后想當(dāng)然認(rèn)為的物理情境恰好與命題者所要設(shè)置的情境契合.但選擇無視這些“輔助情境”，分析問題的思路是有缺陷的，邏輯是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?日常教學(xué)中，利用好這些“輔助情境”，讓學(xué)生思考為何要這樣表述，其價(jià)值何在，習(xí)題中沒有這些“輔助情境”會怎樣.例如本題中“自由滑動”說明不考慮活塞與容器之間的摩擦，“緩慢移動”說明活塞處于平衡態(tài)，密封氣體對活塞作用力大小等于大氣施加的壓力，密封氣體的壓強(qiáng)等于外界大氣壓強(qiáng)，這樣就確定是恒力做功，是等壓變化的過程，思路清晰、邏輯嚴(yán)謹(jǐn).

3.4 培養(yǎng)實(shí)踐意識

2017版新課標(biāo)提出了“養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣，增強(qiáng)創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力”的理念.具有實(shí)踐意識的學(xué)生在思考問題、解決問題時(shí)會自覺跳出純理論的視野，避免紙上談兵，而是將問題與實(shí)際場景相結(jié)合，更能夠在解決問題時(shí)想出“實(shí)招”，找到“有用的辦法”.實(shí)踐意識的培養(yǎng)需要將物理教學(xué)與生活實(shí)際密切聯(lián)系，需要能夠用所學(xué)知識分析、解決生活中的問題，需要能夠具有生活常識，從而讀懂物理情境，將文字描述轉(zhuǎn)化為物理?xiàng)l件.例如前述2012年廣東高考題中“牛角做套筒”“木制推桿”看似可有可無，實(shí)則不然，命題者希望學(xué)生能夠由“牛角”“木”得到壓縮過程是絕熱的，為后續(xù)分析奠定基礎(chǔ)，不少學(xué)生處理該問題時(shí)沒有讀出“牛角”“木”背后隱藏的“絕熱”而是想當(dāng)然將其看成絕熱.再如例4中“25層”，需要學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)判斷出雞蛋下落的高度，從而求解問題.

4 結(jié)語

應(yīng)試中學(xué)生能夠快速準(zhǔn)確捕捉、處理關(guān)鍵信息，不僅是應(yīng)試的要求，也是新課標(biāo)所倡導(dǎo)的培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng).在日常教學(xué)中，教師不應(yīng)對習(xí)題“輔助情境”視而不見，應(yīng)充分認(rèn)識到其育人價(jià)值，并在教學(xué)中深入挖掘，實(shí)現(xiàn)習(xí)題教育教學(xué)價(jià)值最大化.習(xí)題教學(xué)是高中物理教學(xué)關(guān)鍵的“最后一公里”，對提升物理教學(xué)效果有重要作用.要讓習(xí)題教學(xué)能發(fā)揮最大價(jià)值，就要教師充分挖掘習(xí)題的價(jià)值，一方面進(jìn)行“一題多變”“一題多解”等方式實(shí)現(xiàn)深度挖掘，另一方面不放過習(xí)題中任何素材的價(jià)值以拓寬習(xí)題的育人價(jià)值.