例談高中物理命題中落實(shí)立德樹(shù)人核心的情境創(chuàng)設(shè)

摘 要：《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》提出，高考命題應(yīng)選擇合適的素材，通過(guò)真實(shí)的問(wèn)題背景來(lái)建構(gòu)試題，在實(shí)際問(wèn)題的背景中發(fā)揮核心價(jià)值的引領(lǐng)作用，使學(xué)生運(yùn)用必備知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題。本文結(jié)合實(shí)例探討了高中物理命題如何創(chuàng)設(shè)情境，落實(shí)高考“立德樹(shù)人”的核心功能。

關(guān)鍵詞：命題；立德樹(shù)人；情境創(chuàng)設(shè)

2019年頒布的《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》，明確了高考的核心功能是“立德樹(shù)人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)”［1］。同時(shí)，《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系說(shuō)明》指出：高考評(píng)價(jià)體系中所謂的“情境”即“問(wèn)題情境”?！皢?wèn)題情境”指的是真實(shí)的問(wèn)題背景，是以問(wèn)題或任務(wù)為中心構(gòu)成的活動(dòng)場(chǎng)域。情境分為“生活實(shí)踐情境”和“學(xué)習(xí)探索情境”兩種。［2］如何通過(guò)建構(gòu)這兩種情境來(lái)發(fā)揮核心價(jià)值的引領(lǐng)作用，使學(xué)生能夠運(yùn)用必備知識(shí)和關(guān)鍵能力解決實(shí)際問(wèn)題，是我們當(dāng)前命題研究的主要方向。

高中物理課程是普通高中自然科學(xué)領(lǐng)域中的基礎(chǔ)課程。從學(xué)科的角度來(lái)看，物理與現(xiàn)實(shí)生活密切相關(guān)。然而，真實(shí)情境往往比較復(fù)雜，其中涉及許多與題設(shè)無(wú)關(guān)的變量，因此在命題時(shí)，我們往往傾向于使用抽象的物理模型。這樣做雖然可以考查學(xué)生所必備的物理知識(shí)，但卻忽視了高考“立德樹(shù)人”的核心任務(wù)。試題作為考查的基本單元，與課堂講解和練習(xí)中的物理模型不同。創(chuàng)設(shè)合適的真實(shí)情境話(huà)題不僅可以考查物理知識(shí)，還能強(qiáng)化育人功能。下文將結(jié)合實(shí)例探討如何創(chuàng)設(shè)情境。

1 生活實(shí)踐情境

生活實(shí)踐的情境來(lái)源于我們的日常生活以及生產(chǎn)實(shí)踐，特點(diǎn)是素材豐富、來(lái)源廣泛。下文將從四個(gè)類(lèi)型的情境創(chuàng)設(shè)來(lái)分析。

1.1 核心價(jià)值觀情境

為了體現(xiàn)立德樹(shù)人的根本任務(wù)，應(yīng)將社會(huì)主義核心價(jià)值觀融入命題中，讓學(xué)生在解決物理問(wèn)題時(shí)能夠不斷地進(jìn)行內(nèi)化。

（以考查勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)為例）一輛小汽車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，因前方堵車(chē)，先做勻減速運(yùn)動(dòng)，直至道路通暢后，重新加速啟動(dòng)。小車(chē)運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖1所示，求小汽車(chē)因堵車(chē)而多花費(fèi)的時(shí)間。

雖然堵車(chē)是一個(gè)日常生活問(wèn)題，但其作為題目的立意并不合適。我們可以做如下的情境創(chuàng)設(shè)。

汽車(chē)禮讓行人已經(jīng)成為城市交通亮麗的風(fēng)景。一輛小汽車(chē)沿平直路面勻速行駛，在斑馬線(xiàn)前禮讓行人過(guò)程的v-t圖像如上圖所示，求小汽車(chē)因禮讓行人而多花費(fèi)的時(shí)間。

雖然兩個(gè)情境所考查的物理知識(shí)相同，但從立意來(lái)看差別很大，禮讓行人的情境創(chuàng)設(shè)體現(xiàn)了“文明”這一核心價(jià)值觀。再如物理學(xué)史類(lèi)的情境、團(tuán)結(jié)協(xié)作的情境等，都能夠體現(xiàn)價(jià)值觀的導(dǎo)向。

1.2 科學(xué)技術(shù)情境

科學(xué)技術(shù)情境可以讓學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)技術(shù)、接觸科技知識(shí)、了解科學(xué)前沿，從而激發(fā)學(xué)生對(duì)科技的興趣，幫助學(xué)生增長(zhǎng)創(chuàng)造的興趣，加深學(xué)生對(duì)未來(lái)和科技發(fā)展的思考，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力。

（以考查超重、失重為例）在電梯中懸掛一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，彈簧測(cè)力計(jì)下端掛一個(gè)質(zhì)量為0.3kg的物體，重力加速度為10m/s2。當(dāng)整個(gè)電梯以大小為2m/s2的加速度勻加速上升時(shí)，求彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)。

該題目情境的創(chuàng)設(shè)略顯牽強(qiáng)，雖然電梯上升的加速度可能在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定，但是彈簧秤的示數(shù)很難在短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定。我們可以利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)創(chuàng)設(shè)以下超重和失重的考查情境。

目前許多智能手機(jī)都配備了加速度傳感器，能夠通過(guò)圖像顯示加速度的變化。當(dāng)用手掌平托手機(jī)并打開(kāi)加速度傳感器時(shí)，將手機(jī)向上拋出，我們可以獲得加速度隨時(shí)間變化的圖像（如圖2所示）。根據(jù)圖像，我們需要判斷：

（1）手機(jī)是在哪個(gè)時(shí)刻脫離手的？

（2）在t2至t3時(shí)間段，手機(jī)是處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)？

通過(guò)創(chuàng)設(shè)這樣的情境，學(xué)生可以了解到手機(jī)科技的快速發(fā)展，感受到手機(jī)操作變得更加便捷。學(xué)生可以輕松地聯(lián)想到，通過(guò)在電梯中平托手機(jī)也能測(cè)量自身的加速度。這種做法與使用彈簧測(cè)力計(jì)來(lái)測(cè)量超重和失重相比，更能體現(xiàn)科技的進(jìn)步。在當(dāng)今社會(huì)，科技的發(fā)展日新月異，例如手機(jī)的無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)、加濕器的冷蒸發(fā)技術(shù)等。教師讓學(xué)生多接觸、多了解這些技術(shù)的物理原理，能夠讓學(xué)生學(xué)以致用。

1.3 體育運(yùn)動(dòng)情境

體育運(yùn)動(dòng)中蘊(yùn)含著豐富的物理知識(shí)，可以說(shuō)各類(lèi)體育運(yùn)動(dòng)都是創(chuàng)設(shè)情境的寶庫(kù)。體育運(yùn)動(dòng)的情境在各類(lèi)習(xí)題、試題中都有所體現(xiàn)，例如人教版高中物理教材必修第二冊(cè)第六章“復(fù)習(xí)與提高”B組第7題［3］，以及多個(gè)省份的高考試題等。創(chuàng)設(shè)體育運(yùn)動(dòng)的情境，能夠讓學(xué)生接觸了解體育知識(shí)，從而培養(yǎng)學(xué)生對(duì)體育運(yùn)動(dòng)的興趣。

（以考查平拋運(yùn)動(dòng)為例）如圖3所示，在斜面頂端的A點(diǎn)以速度v平拋一小球，經(jīng)時(shí)間t1落到斜面上B點(diǎn)處。若在A點(diǎn)將此小球以速度0.5v水平拋出，經(jīng)時(shí)間t2落到斜面上的C點(diǎn)處。求：

（1）AB和AC的距離之比；

（2）t1和t2之比。

這樣的抽象模型在講解平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和基礎(chǔ)訓(xùn)練的時(shí)候很適用，相應(yīng)的情境創(chuàng)設(shè)如下。

北京冬奧會(huì)成功舉辦，使北京成為世界僅有的“雙奧之城”。跳臺(tái)滑雪是冬奧會(huì)重要競(jìng)技項(xiàng)目。如圖4所示，運(yùn)動(dòng)員在第一次以速度v在滑雪道上水平飛出，經(jīng)時(shí)間t1落在B點(diǎn)，第二次因失誤以速度0.5v水平飛出，經(jīng)時(shí)間t2落在C點(diǎn)。（問(wèn)題略）

由于滑雪運(yùn)動(dòng)需要的條件較高，所以平拋運(yùn)動(dòng)還可以用排球、籃球、飛鏢、射箭等運(yùn)動(dòng)來(lái)創(chuàng)設(shè)情境。

1.4 實(shí)際生活、生產(chǎn)情境

在日常生活中，學(xué)生需要學(xué)會(huì)從常見(jiàn)的現(xiàn)象中抽象出物理模型，這種能力需要逐步培養(yǎng)。創(chuàng)設(shè)能夠激發(fā)學(xué)生思考的情境，有助于幫助他們養(yǎng)成勤于思考的習(xí)慣，并幫助他們提高從實(shí)際現(xiàn)象中抽象、建模的能力。

（以考查共點(diǎn)力的平衡為例）如圖5所示，物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。若保持拉力F的大小不變，方向與水平面成45°角，物塊也恰好做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，求物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。

基于該模型，還可以創(chuàng)設(shè)如下情境。

小明通過(guò)繩子拉動(dòng)地面上的木箱，起初小明認(rèn)為水平拉應(yīng)該最省力。當(dāng)保持水平勻速拉動(dòng)時(shí)，所用拉力為F，水平拉動(dòng)較為吃力。通過(guò)嘗試，小明發(fā)現(xiàn)拉力方向與水平面成45°角時(shí)，木箱能保持勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)所需的拉力也為F。請(qǐng)你通過(guò)計(jì)算確定木箱與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)和使木箱做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的最佳角度。

通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境，學(xué)生可以將日常生活中遇到的拉箱子問(wèn)題轉(zhuǎn)化為物理模型，激發(fā)自己思考。

下文是生產(chǎn)情境中涉及牛頓力學(xué)的多過(guò)程問(wèn)題的一個(gè)實(shí)例。

（2022年浙江高考6月卷第19題）物流公司通過(guò)滑軌把貨物直接裝運(yùn)到卡車(chē)中。如圖6所示，傾斜滑軌與水平面成24°角，長(zhǎng)度L＝4m，水平滑軌長(zhǎng)度可調(diào)，兩滑軌間平滑連接。若貨物從傾斜滑軌頂端由靜止開(kāi)始下滑，其與滑軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝29，貨物可視為質(zhì)點(diǎn)（取cos24°＝0.9，sin24°＝0.4，重力加速度g=10 m/s2）。（問(wèn)題略）

該情境是一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用的過(guò)程，其展示了通過(guò)滑軌將貨物裝到卡車(chē)上的過(guò)程，意在讓學(xué)生了解實(shí)際的物流過(guò)程；該題所用的數(shù)據(jù)也是實(shí)際數(shù)據(jù)的近似值，讓學(xué)生能夠感受到這是一個(gè)真實(shí)的情境。

2 學(xué)習(xí)探索情境

學(xué)習(xí)探索的情境可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是實(shí)際實(shí)驗(yàn)情境，另一類(lèi)是解決問(wèn)題情境。

2.1 實(shí)際實(shí)驗(yàn)情境

物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。在物理的學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生需要通過(guò)重復(fù)已有實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)根據(jù)原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，收集并處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)誤差。目前，各省的高考題中實(shí)驗(yàn)部分的分值比重有所增加。對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的考查不僅限于實(shí)驗(yàn)題，還滲透到了其他題型中。實(shí)驗(yàn)題目是基于真實(shí)實(shí)驗(yàn)情境的。在創(chuàng)設(shè)這些情境時(shí)，一個(gè)重要的要求就是保證情境的完整性。

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)到最終的誤差分析，考查的不僅是學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，更重要的是學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程的全面理解。在新高考改革后，江蘇卷的實(shí)驗(yàn)題一直以完整性為考查核心。這樣的考查方式雖然可能無(wú)法涵蓋力學(xué)、電學(xué)和其他領(lǐng)域，但對(duì)于引導(dǎo)教學(xué)方向來(lái)說(shuō)卻極為關(guān)鍵。因此，命制實(shí)驗(yàn)題目應(yīng)當(dāng)重視學(xué)生對(duì)完整實(shí)驗(yàn)流程的掌握。

2.2 解決問(wèn)題情境

所有命題的最終目的都是引導(dǎo)學(xué)生解決問(wèn)題。在命題時(shí)，將解決問(wèn)題的情境獨(dú)立出來(lái)，特別適用于開(kāi)放性習(xí)題的命制。在選擇題目材料時(shí)，學(xué)生的創(chuàng)新能力是一個(gè)重要的考量因素，而最能體現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力的是他們獲取和應(yīng)用新知識(shí)的能力。

（以考查振動(dòng)為例）在彈吉他時(shí)，撥動(dòng)琴弦，琴弦會(huì)發(fā)生振動(dòng)。琴弦振動(dòng)的頻率f由琴弦的質(zhì)量m、長(zhǎng)度L和張力F共同決定。請(qǐng)通過(guò)分析，寫(xiě)出琴弦振動(dòng)的頻率f與琴弦的質(zhì)量m、長(zhǎng)度L和張力F的比例關(guān)系式。

本題可以通過(guò)提供琴弦振動(dòng)的材料來(lái)進(jìn)行情境創(chuàng)設(shè)。在分析過(guò)程中，學(xué)生需要運(yùn)用量綱分析法，并根據(jù)提供的材料進(jìn)行靈活思考。

教師可以結(jié)合教材的拓展內(nèi)容建構(gòu)此類(lèi)情境。另外，推導(dǎo)電容器能量公式、探究彈簧能量公式以及分析薄膜干涉的半波損失等也都是優(yōu)秀的命題素材。

3 結(jié)語(yǔ)

以上對(duì)情境創(chuàng)設(shè)的思考僅是對(duì)情境創(chuàng)設(shè)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分類(lèi)，并通過(guò)幾個(gè)實(shí)例指出了各類(lèi)情境創(chuàng)設(shè)的可能方向。在實(shí)際的命題過(guò)程中，相同的知識(shí)點(diǎn)可以通過(guò)不同的情境來(lái)考查，而且各類(lèi)情境也可以相互融合，這要求我們?cè)诿}過(guò)程中進(jìn)行綜合考慮。

參考文獻(xiàn)

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