基于學(xué)科素養(yǎng)下的高中物理情境化試題設(shè)計(jì)或編制

戴輝

摘 ? 要：為在高中物理教育教學(xué)實(shí)踐中，高效培養(yǎng)高中生物理學(xué)科素養(yǎng)，適應(yīng)高考改革中試題設(shè)計(jì)的新變化。文章對(duì)基于學(xué)科素養(yǎng)的高中物理情境化試題設(shè)計(jì)展開(kāi)討論，通過(guò)研究可知，為突出情境化物理試題作用，提高學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)，相關(guān)人員在試題設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)堅(jiān)持以物理學(xué)科知識(shí)為基礎(chǔ)，以學(xué)科素養(yǎng)為導(dǎo)向，合理創(chuàng)設(shè)試題情境，綜合考查學(xué)生思維能力。

關(guān)鍵詞：高中物理；學(xué)科素養(yǎng)；情境化試題；物理概念

學(xué)科素養(yǎng)是高中物理教學(xué)目標(biāo)達(dá)成的條件之一，對(duì)學(xué)生未來(lái)發(fā)展、能力提升有著不可忽視的作用。如何利用情境化物理試題，考查、培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生物理問(wèn)題解決能力是教育工作者急需解決的問(wèn)題。因此，文章對(duì)物理情境化試題的設(shè)計(jì)展開(kāi)探究，旨在明確試題設(shè)計(jì)要點(diǎn)，針對(duì)性地考查學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)，強(qiáng)化學(xué)生物理知識(shí)運(yùn)用能力。

1 ?物理情境化試題相關(guān)概念

現(xiàn)階段，高考改革過(guò)程中教育部門(mén)對(duì)試題設(shè)計(jì)提出更多要求，需要命題人員在借助試題培養(yǎng)學(xué)生物理知識(shí)運(yùn)用能力時(shí)，重視學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的提升。對(duì)此，相關(guān)人員嘗試設(shè)計(jì)情境化試題，用現(xiàn)實(shí)情境支撐物理知識(shí)，為學(xué)生提供可探究、思考的機(jī)會(huì)，同時(shí)針對(duì)性地培養(yǎng)、評(píng)估高中生物理學(xué)科核心素養(yǎng)。讓學(xué)生在情境化試題任務(wù)完成中，內(nèi)化高中物理知識(shí)，達(dá)成物理教育教學(xué)目標(biāo)[ 1 ]。

所謂情境化問(wèn)題，具體指以生活實(shí)際、社會(huì)生產(chǎn)、自然環(huán)境中客觀存在的現(xiàn)象為背景，融入物理規(guī)律、物理概念，為學(xué)生設(shè)計(jì)的可探尋、思考的物理問(wèn)題。其中物理相關(guān)概念、物理知識(shí)運(yùn)用能力是情境化問(wèn)題考查重點(diǎn)。比如情境化試題可為學(xué)生呈現(xiàn)抽象、真實(shí)的復(fù)雜情境，學(xué)生結(jié)合情境分析題目中隱藏的物理知識(shí)時(shí)，會(huì)建立物理知識(shí)模型，多角度運(yùn)用所學(xué)物理知識(shí)，擁有分析、解答物理問(wèn)題的能力。

2 ?基于學(xué)科素養(yǎng)設(shè)計(jì)高中物理情境化試題的必要性

2.1 ?有利于提升學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)

情境化試題是將實(shí)際物理問(wèn)題情境化處理后的產(chǎn)物，是學(xué)生將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為可解決物理問(wèn)題的基礎(chǔ)，能夠使學(xué)生正確應(yīng)用物理概念，解析物理問(wèn)題，對(duì)學(xué)生物理學(xué)習(xí)起到承上啟下、夯實(shí)基礎(chǔ)的作用。學(xué)生在情境化試題解答中，會(huì)基于情境、過(guò)濾情境，聯(lián)系物理知識(shí)構(gòu)建物理模型，這一解題過(guò)程可有效鍛煉學(xué)生思維和信息獲取、分析、歸納、總結(jié)能力，從而滿足高考改革背景下，對(duì)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的提升要求，增強(qiáng)學(xué)生綜合能力[ 2 ]。

通常情況下，解析情境化試題時(shí)，學(xué)生應(yīng)在“去情境”后分析試題考查重點(diǎn)?！叭デ榫场焙蟮母咧形锢碓囶}會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槌Ｒ?guī)物理問(wèn)題，學(xué)生在情境指引下，可適應(yīng)形式多變的物理問(wèn)題，抓住物理試題內(nèi)核，逐步掌握同類試題的解答技巧，學(xué)會(huì)從不同角度剖析試題，透徹理解物理知識(shí)。使教師有效利用情境化試題，鍛煉學(xué)生物理技能，培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)。

2.2 ?有利于發(fā)展學(xué)生邏輯思維

解答情境化試題時(shí)，學(xué)生需將題目中文字所描述的內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w情境，隨后理解題目基本要求、給出的條件，聯(lián)系已學(xué)物理知識(shí)，找出隱藏的考點(diǎn)。所以情境化試題解析過(guò)程，與學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)模式不謀而合，學(xué)生將結(jié)合情境探究物理?xiàng)l件、邏輯推理?xiàng)l件，并在思維加工后，懂得提取有用信息，分析解題條件，培養(yǎng)學(xué)生信息加工、總結(jié)歸納能力，鍛煉學(xué)生思維，有利于發(fā)展學(xué)生邏輯思維，增強(qiáng)學(xué)生物理綜合能力。例如在2018全國(guó)卷中，某情境化試題用“煙花彈”創(chuàng)設(shè)情境模型，且以“物理學(xué)科素養(yǎng)”、學(xué)生邏輯思維為導(dǎo)向，考查學(xué)生“豎直上拋運(yùn)動(dòng)”，讓學(xué)生在科學(xué)建模過(guò)程中，靈活運(yùn)用動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律，檢驗(yàn)學(xué)生試題解析中的思維能力變化，發(fā)展學(xué)生邏輯思維。

3 ?學(xué)科素養(yǎng)視域下高中物理情境化試題的設(shè)計(jì)策略

3.1 ?明確物理學(xué)科素養(yǎng)核心內(nèi)涵

物理情境化試題設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，在于明確試題考查目標(biāo)?；趯W(xué)科素養(yǎng)的高中物理情境化試題，其檢測(cè)目的是檢驗(yàn)學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)，即學(xué)生科學(xué)思維、物理概念、實(shí)驗(yàn)探究能力、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任[ 3 ]。為確保物理情境化試題設(shè)計(jì)的可靠性，相關(guān)人員應(yīng)明確物理學(xué)科素養(yǎng)的核心內(nèi)涵，并以此為依據(jù)，在不同情境設(shè)計(jì)中考查學(xué)生科學(xué)思維、物理概念、實(shí)驗(yàn)探究能力、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等四方面的能力與意識(shí)。使高中生可以針對(duì)不同試題情境，靈活運(yùn)用物理知識(shí)，分析試題中的物理問(wèn)題、物理?xiàng)l件，得出最終的答案。學(xué)生解題過(guò)程是對(duì)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)、物理問(wèn)題解決能力的培養(yǎng)，對(duì)學(xué)生構(gòu)建完整物理知識(shí)體系，增加學(xué)生物理知識(shí)運(yùn)用的靈活性意義重大。同時(shí)可滿足現(xiàn)階段學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的提升要求，適應(yīng)新時(shí)期物理教育教學(xué)的變化，助力高考改革工作。

3.2 ?確定情境化試題設(shè)計(jì)維度

情境化物理試題設(shè)計(jì)時(shí)，同樣應(yīng)該規(guī)范物理試題內(nèi)容的篩選流程，確定情境化試題設(shè)計(jì)緯度，保證物理試題中蘊(yùn)含的物理知識(shí)符合高中生認(rèn)知水平。因此，設(shè)計(jì)以學(xué)科素養(yǎng)為導(dǎo)向的情境化物理試題時(shí)，相關(guān)人員可按照PISA 2018科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)結(jié)果，從學(xué)生科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、責(zé)任與態(tài)度、物理概念等緯度入手，設(shè)計(jì)情境化物理問(wèn)題。其中，“科學(xué)責(zé)任與態(tài)度緯度”是在試題設(shè)計(jì)中，利用情境設(shè)計(jì)，使學(xué)生憑借自身價(jià)值觀判斷題目?jī)?nèi)的事物、物理現(xiàn)象。而科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究能力、物理概念是設(shè)計(jì)物理情境化問(wèn)題的主要緯度，對(duì)學(xué)生認(rèn)知水平、學(xué)科素養(yǎng)的提升有著重大意義[ 4 ]。

具體來(lái)說(shuō)，首先，“物理概念”該緯度中，學(xué)生需將所學(xué)物理知識(shí)套入復(fù)雜物理情境中，并運(yùn)用自身物理知識(shí)經(jīng)驗(yàn)解決物理問(wèn)題，領(lǐng)悟物理問(wèn)題探究技巧，可以靈活運(yùn)用所學(xué)物理知識(shí)，而非單一地了解題目考察重點(diǎn)?；诖?，相關(guān)人員在設(shè)計(jì)物理情境化試題時(shí)，應(yīng)分別從概念性、事實(shí)性、認(rèn)知型的物理知識(shí)入手，呈現(xiàn)情境化物理現(xiàn)象，構(gòu)建可與物理學(xué)科領(lǐng)域深入聯(lián)系的試題模型，針對(duì)性地考查摩擦力、重力、浮力、彈力等高中物理知識(shí)，教會(huì)學(xué)生在情境化問(wèn)題解析中掌握物理規(guī)律，解答實(shí)際的物理問(wèn)題。

其次，“科學(xué)責(zé)任與態(tài)度”是針對(duì)學(xué)生認(rèn)知水平所確定的試題設(shè)計(jì)緯度，而認(rèn)知水平是設(shè)計(jì)物理情境化試題的重要影響因素。對(duì)此，相關(guān)人員應(yīng)在設(shè)計(jì)試題時(shí)，科學(xué)劃分高中物理知識(shí)體系中的現(xiàn)有內(nèi)容，并以高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)目標(biāo)、學(xué)科素養(yǎng)為依據(jù)，立足于高中生認(rèn)知水平、邏輯思維能力設(shè)計(jì)物理情境化試題。

最后，“科學(xué)思維緯度”中，命題人員往往需基于物理課程目標(biāo)、學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)科學(xué)篩選試題內(nèi)容，設(shè)計(jì)試題情境，評(píng)估試題對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的影響程度，綜合考查學(xué)生對(duì)物理規(guī)律、物理概念的理解與應(yīng)用能力。讓學(xué)生在試題解析中，鍛煉自身邏輯思維、科學(xué)思維，持續(xù)提高學(xué)生認(rèn)知水平，發(fā)揮情境化試題對(duì)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的提升優(yōu)勢(shì)。

3.3 ?遵循科學(xué)的物理試題設(shè)計(jì)原則

為保證高中物理情境化試題設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性，命題人員應(yīng)遵循科學(xué)的物理試題設(shè)計(jì)原則，使情境化物理試題符合學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的提升要求，確保試題設(shè)計(jì)質(zhì)量。

首先，堅(jiān)持科學(xué)性原則[ 5 ]。情境的科學(xué)性是評(píng)估該類試題設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要因素，因此，命題人員需創(chuàng)設(shè)學(xué)生可理解，且與學(xué)生認(rèn)知水平、高中物理知識(shí)符合的情境，呈現(xiàn)試題情境時(shí)，需清晰地呈現(xiàn)試題內(nèi)的背景信息，準(zhǔn)確傳遞情境內(nèi)容，讓學(xué)生能夠?qū)⒃囶}文本轉(zhuǎn)變?yōu)榍榫?，并將情境?nèi)容遷移到物理知識(shí)中，正確理解情境化試題。

其次，堅(jiān)持公平性原則。學(xué)生處于不同地域，風(fēng)俗習(xí)慣、文化背景、經(jīng)濟(jì)水平會(huì)有著明顯差異，選擇情境素材時(shí)，命題人員應(yīng)考慮高中生知識(shí)背景，聯(lián)系區(qū)域特征，將情境服務(wù)于物理問(wèn)題的解決，避免將帶有歧視內(nèi)容的情境設(shè)計(jì)在題目中。

最后，堅(jiān)持時(shí)代性原則。物理情境化試題設(shè)計(jì)同樣應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，命題人員應(yīng)立足于當(dāng)前、未來(lái)的科技發(fā)展或?qū)嶋H生活，增加符合時(shí)代發(fā)展的物理情境，增強(qiáng)物理情境化試題的創(chuàng)新性。

如題：2021年2月，執(zhí)行我國(guó)火星探測(cè)任務(wù)的“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器在成功實(shí)施三次近火制動(dòng)后，進(jìn)入運(yùn)行周期約為1.8×105 s的橢圓形停泊軌道，軌道與火星表面的最近距離約為2.8×105 m。已知火星半徑約為3.4×106 m，火星表面處自由落體的加速度大小約為3.7 m/s2，則“天問(wèn)一號(hào)”的停泊軌道與火星表面的最遠(yuǎn)距離約為（ ?）

A.6×105 m ? B.6×106 m ? ?C.6×107 m ? ? D.6×108 m

該題目是在情境設(shè)計(jì)中，用2020年物理諾貝爾獎(jiǎng)、恒星多年運(yùn)動(dòng)軌跡為背景，考查學(xué)生對(duì)萬(wàn)有引力定律、開(kāi)普勒第三定律的靈活運(yùn)用，使學(xué)生在關(guān)注科技領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀的同時(shí)檢驗(yàn)學(xué)生物理問(wèn)題的實(shí)際解決能力。

3.4 ?合理設(shè)計(jì)物理試題情境

基于學(xué)科素養(yǎng)的高中物理情境化試題，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)在于確保情境設(shè)計(jì)的合理性，且試題情境應(yīng)側(cè)重于考查內(nèi)容，可以有效評(píng)估學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)、物理學(xué)習(xí)能力、物理知識(shí)運(yùn)用能力。一方面，教師所設(shè)計(jì)的試題情境，應(yīng)具有一定真實(shí)性，或客觀存在，情境基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)為物理知識(shí)，主要素材為現(xiàn)實(shí)生活。例如2021高中物理全國(guó)甲卷中的第15題，以傳統(tǒng)游戲“旋轉(zhuǎn)游戲”作為情境素材，請(qǐng)學(xué)生結(jié)合“紐扣旋轉(zhuǎn)”圖，聯(lián)系生活實(shí)際，計(jì)算轉(zhuǎn)速為50 r/s時(shí)，紐扣與中心位置相距1 cm時(shí)的點(diǎn)向心加速度大小，考察學(xué)生對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律的內(nèi)化程度。

另一方面，為使學(xué)生在情境化試題解析中，順利將所學(xué)物理知識(shí)與試題建立聯(lián)系。命題人員需提前分析情境化試題類型，合理融入生活化素材，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)試題情境的接受程度。但在素材選取時(shí)，命題人員還應(yīng)科學(xué)加工素材，理清所選素材與物理現(xiàn)象、物理概念的關(guān)系，合理將素材嵌入物理情境內(nèi)。避免因素材嵌入不到位影響物理情境合理性，阻礙學(xué)生解題思路。而教師素材嵌入是否合理的檢驗(yàn)方法，并非學(xué)生對(duì)情境化問(wèn)題解答的正確性，而是能夠在解題后獲得知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生科學(xué)思維、學(xué)科素養(yǎng)得以提升。

4 ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，指向物理學(xué)科核心素養(yǎng)的情境化試題，需要以物理學(xué)科知識(shí)為基礎(chǔ)，用客觀存在的情境為背景，綜合考查學(xué)生物理知識(shí)運(yùn)用能力，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)。所以在編制情境化試題時(shí)，相關(guān)人員還應(yīng)抓住學(xué)科素養(yǎng)內(nèi)涵，合理在情境化設(shè)計(jì)中融入物理知識(shí)，從而發(fā)揮情境化試題作用，發(fā)展學(xué)生思維，鍛煉學(xué)生綜合能力，為學(xué)生物理水平的提升創(chuàng)造有利條件。

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