初中物理教材習(xí)題情境分析
——以人教版八年級下冊為例

毛新千 楊 愷

(蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 江蘇 蘇州 215006)

情境學(xué)習(xí)理論研究指出，學(xué)習(xí)知識的最好方式是在情境中進(jìn)行，知識不能從所處的環(huán)境和情境中獨立出來，知識的意義體現(xiàn)在產(chǎn)生和應(yīng)用的具體情境中[1].《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》(以下簡稱“2022年版課標(biāo)”)在課程理念部分也提到，“注重問題情境，引導(dǎo)學(xué)生在不斷探索中解決物理問題、發(fā)展物理課程核心素養(yǎng)[2]”.因此，在新的時代背景下旨向核心素養(yǎng)的物理教學(xué)和評價需要建立和利用不同功能的學(xué)習(xí)情境，讓學(xué)生在情境中學(xué)習(xí)解決具有真實意義的問題和任務(wù)，從而達(dá)到促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)發(fā)展的目的.教材是開展物理教學(xué)的重要依托，而習(xí)題作為教材的重要組成部分，與課程內(nèi)容緊密相連，是學(xué)生自己嘗試應(yīng)用所學(xué)知識來解決問題的重要部分.因此，適當(dāng)習(xí)題情境的建立不僅能幫助學(xué)生形象的復(fù)習(xí)和鞏固相關(guān)知識點，還能成為書本知識和實際應(yīng)用之間的重要橋梁.

2011年版課標(biāo)倡導(dǎo)“從生活走向物理，從物理走向社會”，而2022年課標(biāo)在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展，聚焦培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，核心素養(yǎng)的最終體現(xiàn)是學(xué)生能將物理知識抽象和凝練，在真實情境下解決問題.而對于剛開始接觸物理學(xué)習(xí)的初中生，若只是脫離實際地死記硬背或生搬硬套公式、盲目刷題，則必然會導(dǎo)致學(xué)生對物理學(xué)習(xí)興趣的喪失，更談不上培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng).因此，作為物理知識學(xué)習(xí)的入門和開端，初中物理學(xué)習(xí)情境的恰當(dāng)建立尤為重要.情境載體中的習(xí)題將引導(dǎo)學(xué)生有效建立知識和情境的關(guān)聯(lián)，為學(xué)生解決實際問題作鋪墊，學(xué)生在各種情境的互動中逐步培養(yǎng)核心素養(yǎng).目前已有的基礎(chǔ)教育物理試題情境研究大多是對高考試題或者高中習(xí)題的情境分析，而對初中物理試題或教材習(xí)題的研究較少.因此，本文以人教版初中物理八年級下冊的習(xí)題為研究對象，從情境類型學(xué)的相關(guān)理論視角出發(fā)，對習(xí)題的情境特征進(jìn)行分析，以期得出現(xiàn)行教材的習(xí)題情境特點.

1 習(xí)題情境的研究框架

1.1 概念界定與分析框架

比利時學(xué)者羅日葉提出的“情境類型學(xué)”為構(gòu)建試題情境提供了理論框架和支撐[3-5].羅日葉認(rèn)為學(xué)習(xí)評價有兩種邏輯，一種是終結(jié)性的考試邏輯，另一種是整合性的評價邏輯[7].整合性的評價邏輯認(rèn)為，問題不應(yīng)只是評估學(xué)生是否掌握了這些知識和技能，而更應(yīng)評估他們是否具備運用這些知識和技能去解決復(fù)雜情境問題的能力.這一評價邏輯符合課標(biāo)對于學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的理念.特別是，羅日葉在此評價邏輯下進(jìn)一步引入了“情境”概念，即應(yīng)以真實問題為原型加以改編來評估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果.羅日葉提出，對情境類型的分析應(yīng)從辨別參數(shù)、內(nèi)容參數(shù)和裝扮參數(shù)3個維度進(jìn)行[8].這3個參數(shù)分別描述了情境的外部特征、設(shè)計目標(biāo)和情境的引導(dǎo)或障礙程度.

依據(jù)《中國高考評價體系》和羅日葉提出的情境類型學(xué)理論，有研究將物理試題情境界定為：圍繞某一主題，通過文字、圖表、數(shù)據(jù)等來呈現(xiàn)知識背景信息，設(shè)計相應(yīng)的物理問題或任務(wù)；學(xué)生在完成特定任務(wù)時需要對背景信息進(jìn)行加工、改組或評估，從而為考查學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)提供載體[3].本文依據(jù)羅日葉的理論框架從辨別參數(shù)、內(nèi)容參數(shù)和裝扮參數(shù)3個維度對習(xí)題情境進(jìn)行分析，參考國內(nèi)已有研究，設(shè)計分析框架如表1所示[3-5].

表1 參量取值范圍設(shè)定

1.2 研究說明

人教版初中物理教材共有三冊，其中八年級有上下兩冊，九年級是全一冊，教材內(nèi)容難度逐級增加.八年級下冊的內(nèi)容包含運動和相互作用以及能量兩個內(nèi)容主題，這一學(xué)習(xí)階段也正好是初中生科學(xué)思維和科學(xué)探究素養(yǎng)進(jìn)一步提升的時期，具有承上啟下的關(guān)鍵作用.因此，本研究將對八年級下冊的習(xí)題進(jìn)行分析，在人教版教材中習(xí)題被安排在“動手動腦學(xué)物理”欄目，是課內(nèi)或課后的學(xué)習(xí)活動，包括問題討論、練習(xí)、實驗、社會實踐以及小論文寫作等.該冊共有6個章節(jié)，在“動手動腦學(xué)物理”模塊共有89道題，涉及運動和相互作用與能量兩個內(nèi)容主題，主要包括機(jī)械運動和力以及機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化.本研究利用表1的分析框架對89道習(xí)題逐一分析，此處，以教材第46頁第2題為例，說明分析規(guī)則，如表2所示.

表2 習(xí)題分析規(guī)則說明

2 研究結(jié)果與分析

根據(jù)表1的分析框架，對人教版初中物理教材“動手動腦學(xué)物理”欄目習(xí)題進(jìn)行逐題分析，分析結(jié)果如下.

2.1 辨別參數(shù)的分析

辨別參數(shù)是以情境的外在特征為基礎(chǔ)對情境所做出的定性描述，而不涉及情境內(nèi)部所需要解決的問題，在解決問題之前，它可以幫助學(xué)生從外部認(rèn)同并歸類這個情境屬于某類情境.在本研究中辨別參數(shù)包含情境素材來源、學(xué)科領(lǐng)域、期待的作業(yè)類型以及情境的開放等級4個二級維度，具體如圖1所示.

(a)情境素材來源

從圖1可以看出，人教版初中教材的習(xí)題情境素材主要來源于社會生活，比如觀察跳水運動視頻分析運動員起跳瞬間跳板的形變程度，利用翹棒、剪刀等分析杠桿的特點，用過山車的過程定性說明動能和勢能的轉(zhuǎn)化情況等.這些素材與學(xué)生生活貼近，是學(xué)生較為熟悉的情境.然而，教材中的科技前沿成果素材情境比例較低，也很少取材于大自然中的現(xiàn)象，尤其在機(jī)械運動這一內(nèi)容板塊有所體現(xiàn).

從習(xí)題情境涉及的學(xué)科領(lǐng)域來看，在該冊習(xí)題只需要調(diào)用單學(xué)科知識進(jìn)行解決即可，并沒有涉及其他學(xué)科.在本欄目習(xí)題情境開放等級方面，可以看出習(xí)題的開放性比較低.

從期待的作業(yè)類型來看，“提供解釋”和“代數(shù)運算”是所占比例較大的作業(yè)類型.“提供解釋”的作業(yè)類型覆蓋所有章節(jié)，主要是讓學(xué)生利用所學(xué)概念與原理解釋實際現(xiàn)象的習(xí)題；“代數(shù)運算”則分布在“重力”“壓強(qiáng)”“浮力”“功與功率”等章節(jié)，學(xué)生需運用公式進(jìn)行代數(shù)運算. “繪制圖表”集中在“力”“二力平衡”等章節(jié)，主要是作出力的示意圖；“具體方案”和“寫作與查閱資料”則與開放性習(xí)題情境相關(guān)，提出具體方案主要體現(xiàn)在探究實驗中，要求學(xué)生設(shè)計實驗，說出實驗步驟，檢驗猜想，比如液體壓強(qiáng)這一小節(jié)的第3題，“探究液體壓強(qiáng)是否跟深度、液體密度有關(guān)”的實驗，學(xué)生需提出具體步驟來檢驗結(jié)論.

2.2 內(nèi)容參數(shù)的分析

內(nèi)容參數(shù)是要學(xué)生去解決這個情境的時候才會顯現(xiàn)出來，需要考慮情境的內(nèi)部描述參數(shù)，從情境設(shè)計的目標(biāo)劃分，內(nèi)容參數(shù)是學(xué)生在情境中調(diào)動知識，獲取情感、態(tài)度和價值觀，并在相互關(guān)聯(lián)的問題以及數(shù)學(xué)技巧的使用中體現(xiàn)出來.如圖2所示可看出教材習(xí)題以單題考查單一概念或規(guī)律為主，涉及的概念或規(guī)律是本題所處章節(jié)的重點內(nèi)容.其中向?qū)W生傳遞情感態(tài)度的習(xí)題情境很少；需要應(yīng)用數(shù)學(xué)知識的習(xí)題情境占比還未達(dá)到50%，且主要出現(xiàn)在“代數(shù)運算”“提供解釋”的作業(yè)類型中.

(a)涉及概念與規(guī)律

2.3 裝扮參數(shù)的分析

裝扮參數(shù)是反映問題表述方式的參數(shù).比如有的問題是未經(jīng)過命題人加工的原始情境，有的情境則是裝扮過的、具有教學(xué)性質(zhì)的，既可以給予學(xué)生引導(dǎo)也可以設(shè)置障礙.本研究通過分析情境的呈現(xiàn)方式反應(yīng)習(xí)題對情境的描述水平.如圖3所示，習(xí)題情境以“文字”“文字+圖片”“文字+圖表”的形式呈現(xiàn)，大多以文字呈現(xiàn)；第七章“力”與第九章“壓強(qiáng)”的習(xí)題則圖片數(shù)量比較多.比如在“力”這一章節(jié)中往往需要學(xué)生從情境中抽象出物體的受力情況，“液體壓強(qiáng)”章節(jié)中則涉及較多的演示實驗，需要通過圖片展現(xiàn)出實驗裝置，圖片呈現(xiàn)的作用多以輔助文字內(nèi)容幫助學(xué)生將情境具體化從而理解情境，或者從情境中提取信息解決問題.

3 結(jié)果與討論

3.1 分析結(jié)論

從辨別參數(shù)看，人教版初中物理教材習(xí)題情境素材主要強(qiáng)調(diào)學(xué)生的社會生活，作業(yè)類型也多以提供解釋和代數(shù)運算的形式存在，然而涉及的學(xué)科領(lǐng)域和情境開放程度較為單一.從內(nèi)容參數(shù)看，習(xí)題偏向于考查學(xué)生對該節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容的知識理解與掌握，但每節(jié)小題之間相互獨立存在，降低了學(xué)生對信息提取和知識聯(lián)結(jié)的難度.從裝扮參數(shù)看，習(xí)題情境雖以文字呈現(xiàn)為主，但大多習(xí)題的文本字?jǐn)?shù)較短，閱讀門檻不高，學(xué)生能自然輕松地進(jìn)入情境；有圖片展示的習(xí)題主要出現(xiàn)在對物體受力分析，探究實驗的情境之中.從習(xí)題的情境特征中可以看出，人教版初中物理教材側(cè)重習(xí)題的復(fù)習(xí)與鞏固功能，幫助學(xué)生鞏固學(xué)習(xí)內(nèi)容和檢測學(xué)習(xí)問題，同時情境的創(chuàng)設(shè)具有相對應(yīng)知識的針對性，有利于學(xué)生理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，保障教材習(xí)題的基礎(chǔ)性.

3.2 討論與啟示

本文所分析的教材是人民教育出版社依據(jù)《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》于2012年出版的修訂版教材，結(jié)合以上分析得出的結(jié)果，可以看出2012年版的人教版教材習(xí)題充分地體現(xiàn)了義務(wù)教育的啟蒙性和基礎(chǔ)性特點.在以培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的課程改革中，2022年版課標(biāo)在原來的基礎(chǔ)上對習(xí)題設(shè)計有了進(jìn)一步的要求，比如“要聯(lián)系實際，注重情境創(chuàng)設(shè)，有針對性和層次性；設(shè)計從易到難的節(jié)聯(lián)系；設(shè)計體現(xiàn)綜合強(qiáng)化功能的章聯(lián)系等”，分析以往的教材則有助于理解新課標(biāo)對習(xí)題的新要求.

通過對習(xí)題情境的分析，可以看出2012年人教版教材習(xí)題對知識內(nèi)容的針對性，努力取材于學(xué)生周圍社會現(xiàn)象的實際素材并嘗試引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，然而以新課標(biāo)視角再對比，習(xí)題情境的設(shè)計有幾點問題需要注意并反思.

首先，習(xí)題之間的層次性仍需強(qiáng)化，限于篇幅和減負(fù)的考慮，可以看出教材習(xí)題數(shù)量是有限的，雖然教材正文中有“想想做做”等其他欄目，但同一章節(jié)的小題之間缺少關(guān)聯(lián)，也沒有綜合強(qiáng)化功能的章練習(xí)環(huán)節(jié).若在教學(xué)實踐中，教師不再另外補充習(xí)題練習(xí)，學(xué)生在自主學(xué)習(xí)教材習(xí)題時只是“做題”，而非在情境中“解題”，培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)成效則會降低.

其次，在新課改背景下的習(xí)題情境素材應(yīng)立足于時代，融入最新科研成果、科研動態(tài)，同時滲透與科學(xué)本質(zhì)和科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境相關(guān)的內(nèi)容，以達(dá)到學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任核心素養(yǎng)的培養(yǎng).

最后，目前教材安排有一定的開放性習(xí)題，也有具有適當(dāng)引導(dǎo)的科學(xué)探究習(xí)題.例如，教材第26頁的第4題，“在做研究影響滑動摩擦力大小的因素的實驗中，有的同學(xué)提出滑動摩擦力的大小與接觸面積有關(guān).如果要做這項研究，你認(rèn)為應(yīng)該如何設(shè)及這個實驗”.這些題目大都是直接提出需要探究的問題來考查學(xué)生設(shè)計實驗與進(jìn)行實驗的能力，但卻缺少了與實際情境的關(guān)聯(lián)，不易調(diào)動學(xué)生探究的積極主動性，且情境所涉及的學(xué)科大都為單學(xué)科問題，習(xí)題的跨學(xué)科性不足.

4 結(jié)束語

物理問題是由解題者和題干、提問共同構(gòu)成的整體，同時物理問題發(fā)生于觀念生態(tài)(解題者)與情境生態(tài)(題干和提問)的交疊與相互作用之時[6].習(xí)題是教材正文內(nèi)容的延伸，學(xué)生在完成習(xí)題的過程中，通過解讀物理問題或任務(wù)，運用自己的知識和能力將自己的學(xué)習(xí)經(jīng)驗表現(xiàn)在習(xí)題作業(yè)中，而情境則搭建了習(xí)題的情境生態(tài)，是與實際生活的銜接.新課標(biāo)注重內(nèi)容的綜合性、跨學(xué)科性與實踐性.進(jìn)一步豐富對習(xí)題情境的創(chuàng)設(shè)可為擺脫學(xué)生成為“做題家”的困境，為向發(fā)展核心素養(yǎng)的育人本質(zhì)提供了可探索的途徑.