中學物理情境化作業(yè)設計策略：素材的視角

朱行建

天津經濟技術開發(fā)區(qū)教育促進中心，天津 300457

中共中央辦公廳、國務院辦公廳《關于進一步減輕義務教育階段學生作業(yè)負擔和校外培訓負擔的意見》，教育部辦公廳《關于加強義務教育學校作業(yè)管理的通知》等文件對“提高作業(yè)設計質量”都提出了明確與清晰的要求。教育部頒布的《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》［1］、《義務教育物理課程標準（2022年版）》［2］提出了物理課程的目標是促進學生物理學科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成和發(fā)展?！昂诵乃仞B(yǎng)的培養(yǎng)必須以情境為依托”［3］。作業(yè)作為課堂教學活動的必要補充，通過設計有情境的作業(yè)，學生在做作業(yè)的過程中，通過對情境的分析，培養(yǎng)學生在具體的實際情境中解決物理問題的能力，對落實立德樹人根本任務，發(fā)展學生的物理學科核心素養(yǎng)有積極作用。素材是構成情境化作業(yè)的核心要素，以下根據(jù)素材在文本、書面情境化作業(yè)設計中的作用，討論情境化作業(yè)的內涵、功能和設計策略。

1 情境化作業(yè)的內涵與功能

1.1 情境化作業(yè)的內涵

《中國教育百科全書》指出，作業(yè)是“為完成學習的既定任務而進行的活動”［4］。著名情境學研究學者羅日葉指出，“情境主要有支持工具和命令兩個部分組成。支持工具是一組呈現(xiàn)給考生的書面文章、插圖、照片、視頻、音頻材料等，命令是向考生提出的一組答題指示?！保?］情境化作業(yè)以自然界、生活、生產中客觀存在的物理現(xiàn)象或事物為素材背景，發(fā)展學生的物理學科素養(yǎng)。教育部發(fā)布的《中國高考評價體系》指出，“問題的解決需要通過情境與情境活動兩類載體來實現(xiàn)。情境即問題情境，它是以真實的問題為背景，以問題或任務為中心構成的活動場域；情境活動是指人們在情境中所進行的解決問題或完成任務的活動場所?！保?］情境化作業(yè)是選取適宜的、有用的材料作為作業(yè)情境設計的背景，呈現(xiàn)現(xiàn)實中的問題情境，還原物理學科形成的場域，通過對情境元素和邏輯關系的分析，讓學生在真實、復雜的情境中解決有價值、現(xiàn)實的實際問題。

1.2 情境化作業(yè)的功能

情境化作業(yè)的設計要基于課程標準，立足課堂教學內容和學生實際，幫助學生“建構概念、鞏固學習內容、檢測學習問題、開闊學生視野”［2］，讓學生掌握學習方法、提高學習能力、促進思維發(fā)展、養(yǎng)成學習興趣。作業(yè)還具有幫助教師檢測教學效果、精準分析學情、改進教學方法等功能。情境化作業(yè)給考生呈現(xiàn)了一個真實的、經過適當加工或抽象的復雜情境，它將物理規(guī)律巧妙地隱藏在物理試題之中，避免思維活動中的生搬硬套，指向學生在作業(yè)情境中提取信息、建立模型、分析和處理問題的高階認知能力培養(yǎng)路徑。情境化作業(yè)將真實的或抽象的復雜情境與物理問題相融合，使得作業(yè)中所蘊含的物理問題隱性化，增加思維的廣度和深度，讓學生形成解決問題的思維方式，進一步把學生的物理學科核心素養(yǎng)提升到更高的水平。

2 情境化作業(yè)設計策略：素材要求

情境化作業(yè)設計通常圍繞一個現(xiàn)實的情境，運用物理知識解決情境中反映出的一些問題。因此，對于構成情境的素材有一定的要求。

2.1 情境具有教育意義

這一要求的含義是情境素材要具有教育價值。作業(yè)承擔一定的教育功能，是落實立德樹人任務的體現(xiàn)。良好的作業(yè)情境可以促進學生形成正確的“科學態(tài)度與社會責任”，具有育人價值和功能。學生在理解與分析情境的過程中，不僅能獲取正確的信息、發(fā)展科學思維，還能夠激發(fā)好奇心、培養(yǎng)正確的價值觀。由于學生人生觀、世界觀和價值觀尚未定型，處在人生的發(fā)展階段，因此作業(yè)的情境應具有教育性，以實現(xiàn)正確的育人導向。

作業(yè)設計要選取體現(xiàn)教育價值的情境素材。要從日常生產生活實際、環(huán)境保護、科學事件、體育活動等多方面選取素材，引導學生正確認識物理學與技術、社會、環(huán)境之間的科學本質關系。作業(yè)設計以中國傳統(tǒng)優(yōu)秀文化、革命文化、重大科技成果為情境載體，展示我國科學技術取得的偉大成就，發(fā)揮物理學獨特的育人價值，積極滲透社會主義核心價值觀，強化品德修養(yǎng)、奮斗精神和愛國主義情懷等內容要求。

2.2 情境具有真實性

這一要求的含義是情境素材必須是真實的，指向真實境況下的實際現(xiàn)象與具體問題。各種事件或問題是學生要完成的真實性任務情境，通過對這些事件或問題的解決，才能將所學的知識內化為能力，物理學科核心素養(yǎng)才能得到真正發(fā)展。

作業(yè)設計應以真實的情境素材為背景，不能存在虛假的情境，因此作業(yè)材料的選取需要仔細考察其真?zhèn)涡?。對于網(wǎng)絡素材要慎用，對于圖片、數(shù)據(jù)要仔細核對等。引導學生在真實、現(xiàn)實、復雜的情境中“解決問題”，而不是“解題”，真正實現(xiàn)從“做題”向“做事”轉變，以體現(xiàn)物理學科的應用價值和本質。

2.3 情境具有問題性

這一要求的含義是情境素材中含有相關的物理問題，能有效引發(fā)學生思考。問題是根據(jù)一定的作業(yè)目標而提出來的，難易程度上能引起學生的思維訓練，問題的設計和表述上能吸引學生，引導學生學會從物理學視角解決生產生活中的實際問題、課堂教學注重培養(yǎng)學生對生產生活活動的觀察和感知，使知識學以致用、靈活遷移。

作業(yè)設計要求情境素材中包含物理問題。物理問題與實際情境緊密聯(lián)系，物理問題解決的思維過程需要將情境問題轉化為非情境的模型問題。情境化作業(yè)設計需要將要解決的問題隱含在情境素材中，要求學生能夠通過提取有效的信息、抽象建構物理模型等解決問題。作業(yè)情境是具體物理問題的表現(xiàn)形式，不能采用脫離具體物理問題的情境設計，兩者應當巧妙融合、相互滲透。

2.4 情境具有適切性

這一要求的含義是情境素材要與學生的實際生活和學習經歷、知識范疇、理解水平和心理特征相適應，適切性的情境可以調動學生解決問題的興趣。情境必須圍繞學生全部的生活經驗加以拓展，使學生能以適合自己的方式來鞏固知識。在學生已有物理知識的基礎上設計情境，形成對情境元素的有效建構。

作業(yè)設計要求情境素材選擇必須考慮作業(yè)的認知目標和涉及的內容領域，在完成作業(yè)規(guī)定的任務過程中，應該用到相關的學科內容領域的知識。因此，選擇材料時應該參考課程標準規(guī)定的學習要求，不要任意拔高知識的深度。

2.5 情境材料的語言、圖片表述清晰、明確

這一要求的含義是情境素材的描述必須清晰。情境通常是運用物理學科的符號、文字、圖像、表格等方式圍繞要解決的問題進行設計，為達成目標提供載體。培養(yǎng)學生從情境中獲取與問題相關的信息、濾去與問題無關的信息、排除對答題有干擾的迷惑信息的能力，提高學生的文字、圖像等關鍵信息的有效提取和應用能力。

作業(yè)設計要求情境素材不能模糊、指向不明、理解有歧義等。常用的素材有文字材料、數(shù)據(jù)表格、示意圖、原理圖、結構圖、實驗圖、模型圖、數(shù)據(jù)圖、關系圖、實物圖、實景圖、照片等。作業(yè)設計時要保證圖片清晰、數(shù)據(jù)準確、文字準確、題圖指向明確等，使學生真正理解情境材料，幫助學生解決問題。

3 情境化作業(yè)設計策略：素材來源

《中國高考評價體系》根據(jù)素材來源把情境分為兩類［6］：一是生產生活情境，主要有大自然現(xiàn)象、生產生活和科技前沿問題情境；二是學習探索情境，主要有物理學史、課程標準和教材中的典型問題和科學探究情境，共6 個小類。

3.1 大自然中物理相關現(xiàn)象的情境

這一含義是情境素材來源于自然現(xiàn)象。物理學是研究物質、相互作用和運動規(guī)律的自然科學，以大自然中物理相關的現(xiàn)象為情境體現(xiàn)了物理學的本質特征。物理學始于對大自然現(xiàn)象的觀察，通過設計自然界中各類與物理學有關現(xiàn)象的作業(yè)，激發(fā)學生的求知欲，引導學生注意對發(fā)生在身邊的自然現(xiàn)象進行觀察、運用物理學知識與方法解決自然現(xiàn)象情境中的問題，加強對物理知識和自然世界的理解，培養(yǎng)學生終身的探索興趣。

作業(yè)設計的情境素材應盡量從客觀現(xiàn)象、事實到物理概念再到物理規(guī)律的描述，不宜采用傳統(tǒng)固化的模型設計模式，情境描述不再單純使用純粹的物理學科語言刻畫，而是要注重對真實情境進行物理問題的學科化過程。大自然現(xiàn)象情境中包含了很多現(xiàn)實、真實的物理問題，因此作業(yè)設計應貼近學生生活，通過對自然現(xiàn)象的觀察、分析與解釋，使學生能逐步客觀地了解與認識客觀世界，讓學生感受大自然現(xiàn)象中的奇妙。

3.2 生產生活緊密聯(lián)系的物理問題情境

這一含義是情境素材來源于生產生活實際。物理知識在學生的現(xiàn)實生活中無處不在，學生對與物理知識相關的生產生活情境更覺親切鮮活。這樣的情境可以引導學生用物理學視角探索世界奧秘，發(fā)展學生的知識遷移能力，感受物理學為推動人類社會進步、促進人類文明作出的貢獻。

作業(yè)設計的情境素材要按照事物發(fā)展內在邏輯呈現(xiàn)的客觀現(xiàn)象，語言、符號等要盡量淡化學科的痕跡。情境素材從學生身邊每天發(fā)生的各種現(xiàn)象中選取，包括生活現(xiàn)象、使用的物品、閱讀的經典著作、新聞播報、科技發(fā)展、地方特色的建筑、文化傳統(tǒng)等相關內容，這些現(xiàn)象最接近學生的自身體驗。因此在作業(yè)設計中，要選取符合學生認知發(fā)展的生產生活情境，培養(yǎng)學生在日常生活中用物理知識正確識別并解釋問題的素養(yǎng)。

3.3 科技前沿問題情境

這一含義是情境素材來源于科技前沿問題。情境素材與物理學有密切的關系?？萍记把貑栴}情境作業(yè)能培養(yǎng)學生學習物理的興趣，又能讓學生了解到我國前沿科技水平發(fā)展的真實情況，激發(fā)學生的愛國熱情。

作業(yè)設計的情境素材可選取權威新聞媒體中與物理知識相關的前沿熱點問題，特別是我國取得的科技成就等。選用相關素材和物理知識有機結合，鞏固學生對物理知識的掌握。如我國在深海探索領域的深海載人潛水器、航天領域的載人飛船探月工程等科技領域取得的偉大成就等。

3.4 物理學史問題情境

這一含義是情境素材來源于物理學史。物理學史情境主要有物理學中的重大事件、重要的物理實驗、重要物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、重要的儀器發(fā)明、創(chuàng)新的物理學方法、著名物理學家的貢獻等。物理學史素材對促進學生理解物理學本質有重要作用，既可以生動展示物理學的作用，也與物理課程中的核心素養(yǎng)“科學態(tài)度與責任”一致，有利于培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。

作業(yè)設計的情境素材可以圍繞以下三個方面進行設計：一是在物理學發(fā)展過程中物理學家作出的重大貢獻，包括提出的重要物理概念、規(guī)律，旨在培養(yǎng)學生的物理觀念；二是物理學家提出的發(fā)明、發(fā)現(xiàn)或重要理論，旨在促進學生的科學思維發(fā)展；三是物理學家在觀察自然現(xiàn)象時所采用的物理方法、思想等，體會科學家在探索科學的道路中的艱辛和挫折，有助于學生樹立崇尚科學、尊重科學的科學本質觀。

3.5 課程標準和教材中的典型問題情境

這一含義是情境素材來源于課程標準和教材中的典型問題情境。教材情境是按照物理學科知識發(fā)展邏輯呈現(xiàn)的情境，具有物理學科語言、符號等特征，教材情境類作業(yè)主要用于鞏固知識，引導學生關注物理概念建立過程、知識形成過程，從而突出客觀事物的本質特征。課程標準和教材中的典型問題情境體現(xiàn)了物理學的研究方法和思想。

作業(yè)設計的情境素材可以從識別典型問題情境、應用典型問題情境、建構典型問題情境三個方面進行問題情境設計，引導學生掌握并運用典型問題情境。如典型的杠桿問題情境是一個經典的物理模型，是人們?yōu)榱搜芯课锢韱栴}的方便抓住主要因素、忽略次要因素，是對物理現(xiàn)象和問題進行簡化的本質特征的描述，是實際問題的抽象，有利于人們解決實際問題。

3.6 科學探究情境

這一含義是情境素材來源于科學探究問題?？茖W家面對一個真實情境的科學問題，按照科學研究一般程序探究科學的奧秘。學生首先需閱讀情境材料，進而提出科學問題，運用已有知識進行合理的猜想，提出科學可行的實驗方案，尋找相關證據(jù)，進行論證與解釋等。培養(yǎng)學生面對復雜問題時，建構知識并提高解決問題的能力。

作業(yè)設計的情境素材選用一般有三種方式：一是取材于教材中已經做過的實驗情境素材，主要是鞏固教材中的實驗以探究問題；二是在教材實驗的基礎上以原理為中心進行拓展與建構，變換一種似曾相識的情境素材，在學生已經學過的實驗知識基礎上進行新的探究；三是全新的科學探究情境，是學生沒有見過的情境素材，要求學生從情境素材中提取與需要解決的問題有關的相關信息，并將信息內化與已有知識重新建構，通過自學遷移知識與方法，解決需要探究的問題。

4 情境化作業(yè)設計策略：素材應用

情境是為問題服務的，素材應用就是要使情境與問題之間具有契合性。在情境化作業(yè)設計時，需將選取的素材加工，讓情境與問題形成很好的結合，讓學生在情境中解決問題，以提升學生的核心素養(yǎng)。

4.1 情境與問題分離型

這一要求的含義是情境素材僅提供閱讀性材料，情境與問題無直接關系，通常題干的前一部分是設計的背景材料情境，去掉這一部分情境，題干的后一部分內容才是一個需要解決的物理問題，前一部分情境對后面問題的解答沒有影響。這類作業(yè)的情境與要解決的問題結合程度是處于較低水平，學生能夠很快地從情境中找到要解決的問題，情境設計是為了引導出后面的物理問題，情境與問題的結合是表層的，這樣的作業(yè)為情境分離型作業(yè)。

作業(yè)設計的情境素材要與問題有關聯(lián)，不能形成情境與問題間有兩張皮的現(xiàn)象，造成情境的無用和無效。在作業(yè)設計中要以生產生活中蘊含的物理問題為背景，能從復雜的情境中抽象出物理問題進行分析與解釋，圍繞情境素材設計問題。

4.2 情境與問題嵌入型

這一要求的含義是情境素材通常需要從情境中找出要解決的問題。學生在提取關鍵信息時，需要關注背景材料對需要解決的問題是否具有支持作用，從情境中提取的信息是否能夠運用在問題解決過程中。這類作業(yè)情境與問題的結合程度是中等水平，情境素材和內容是相互嵌入的，作業(yè)只是借情境鞏固知識，情境與問題的結合是淺層的，這樣的作業(yè)為情境嵌入型作業(yè)。

作業(yè)設計的情境素材編制通常有兩類：一是選擇學生熟悉的生產生活情境，特別是社會熱點問題，如交通、能源、信息、生活用電、現(xiàn)代科技等中涉及的物理知識，體現(xiàn)物理與社會、生活實際的聯(lián)系；二是在各類學生熟悉的傳統(tǒng)去情境化作業(yè)題中進行情境包裝，將一個傳統(tǒng)的模型作業(yè)穿上新的情境外衣，達到設計情境化作業(yè)的目的。

4.3 情境與問題融合型

這一要求的含義是情境素材和問題相互融合，通常作業(yè)的情境設計非常新穎，學生在解答問題時需要對材料背景描述進行自學，從材料中提取有關物理知識，對情境的元素和邏輯關系進行梳理，學生將解決問題的信息與掌握的已有知識進行重組、遷移，從而解決情境中的問題。這類作業(yè)情境與問題的結合程度水平較高，作業(yè)情境與問題是深度融合的，作業(yè)的情境與問題間沒有明顯邊界，需要學生在情境中創(chuàng)造性地找出問題并解決問題，這樣的作業(yè)為情境融合型作業(yè)。

5 作業(yè)設計建議

作業(yè)設計的情境素材通常是新穎和復雜的，情境與問題深度融合。作業(yè)設計通常要考慮以下兩個要素：一是合理控制情境化作業(yè)背景材料的復雜程度，二是科學設置情境任務。情境設計圍繞文字、數(shù)據(jù)、圖像等材料組織設計，提供學習性材料供學生考場自學，培養(yǎng)學生通過仔細分析情境、提取有關信息、合理重組知識解決新穎復雜情境下的相關問題的能力。

目前，教輔用書的作業(yè)題大多為傳統(tǒng)的固化的模型題，情境化的作業(yè)題很少。通過設計開發(fā)情境化作業(yè)，讓學生在具體的情境中解構元素和邏輯關系，指向學生解決問題的行動，調動學生解決問題的能力、品格，形成價值觀念，對于促進學生核心素養(yǎng)的提升、扭轉中學物理教學依靠“機械刷題”的應試教育具有一定的意義。