核心素养视野下的情境化习题的研究————以教材习题和课堂习题为例

核心素养视野下的情境化习题的研究————以教材习题和课堂习题为例

黄燕玲

广东省江门市第一中学 529000

摘要：本文意在分析和指出高中物理教材课后的情境化习题的关键点和重要性，并拆解其关于核心素养培养的重要目的与手段。不管是教材还是我们的教学过程，都注重于培养学生思维，发展其处理日常生活，科技生产等问题的智慧和能力。文中将分析和讨论在课堂教学过程中，哪些情境化习题对我们起到了关键的提升作用，以及如何选用或者创造情境化习题。

关键词：思维，教材，教学，情境化习题

如今高中物理教学，不管是教材还是我们的教学过程，都强调学科核心素养的落实。那何为素养，PISA（国际学生评估项目）指出：素养是学生在生活情境中应用相关知识和技能解决问题的能力，以及在日常生活情境下做出良好判断和决策的能力。【1】另外，思维能力是智力的核心，思维品质指学生个体思维活动中智力特征的表现。培养学生的思维和品质，发展其在生活生产中的智力和能力，是我们不断提到的核心素养应该回归的落点。而练习是我们教学和学生学习过程中非常重要的载体，它承载着教师教的智慧，也承载着学生学的思维在上面。故，高质量的习题，不仅能提升教学效率，还能发展学生的思维品质，落实核心素养的培养，所以，对情境化习题做深入的研究，是一项十分重要而且非常有意义的教学教研工作。问题和情境如果可以深度融合，才能真正意义上解决我们常说的提升学生核心素养的问题。

在新高考，新要求下，精妙选题，巧妙编题等都离不开对习题的研究，分析和总结，其中新教材习题又是中小学物理教材的一个重要的组成内容,是广大学生在实践中进行系统、有效学习的一条重要实验蓝本,对高中学生有关物理观念认识的进一步形成,对解题策略和解题经验的总结,科学思维的培养及应用物理解决问题的能力的进一步提高,都将有其重要推动的作用。故物理教师应注重多视角挖掘经典教材习题,进行有适当的内容拓展,开发,扩充及演绎,是切实提高一线课堂教学内容质量和激发学生自主学习能力的有效途径,也更加有利于进一步培养广大学生可持续发展的物理能力。【2】

说到情境化习题如此重要，那么我们应该如何认识情境化习题，它有什么特点，我们除了会分析，还可以通过认识其特点，从而进一步培养自己创造新颖的、好的情境化习题的能力。在一次讲座中，我总结了深圳市龙华区教研员李琳老师关于情境化习题的特点，按不同的层次分可以有如下几个特点：

1.情境与问题分离，借情境引出话题

这一类情境化习题相对而言比较浅层次，也许戴了一顶情境的帽子，并没有把问题融入到情境，去掉情境，问题依旧能独立存在，不影响分析和解题。

2.情境有问题嵌入，借情境考察知识点

这种情况，也像穿了一身情境化的衣服而已，如果一个题目的情境和问题关联度不高，把情境拿掉后，丝毫不影响考生提取考察的信息，不影响学生解决问题的条件的话，这依然不算一个好的情境题。情境应该是为问题的服务的，相互融合的，这样的问题才具有意义的。契合度要高才算得上一个好的情境化习题。

3.情境与问题深度融合，需解决情境中的问题

这类习题则有多元知识迁移的情境融合，学生需要迁移应用，识别考察问题，提取相关信息，理解并运用信息。学生需要有解决真实情境中出现的问题的能力。这类习题给学生呈现真实的，适当加工修饰或者是稍微抽象一点的复杂情境，使得习题中所蕴含的物理规律相对隐蔽，不容易让学生在解题过程中直接套用公式。同时还考察学生建立物理模型，灵活运动物理知识分析和解决问题的高阶认知能力（即核心素养）。

以上几个特点，很好地反映了情境化习题在考察学生相关能力的特点是将物理和其他学科有机结合，联系实际，以人为本，考察学生读图（或者其他表格等）获取信息和加工信息能力，也能借此反映学生的态度和价值观。

举个简单例子，现在我们网购买回来一些组装的电器或者是物件，说明书往往是通过一些图像等来解释或者阐述电器的某个性能等等，那么，如果我们能够会看这个图像，就能从图像中获取该电器的应用或者维护的相应的重要信息。那么这些读图和解决实际问题的能力从何而来，显然不是一朝一夕能形成的，是在我们成长过程中不断学习和积累得来的。所以说，我们除了读一本小书，也要学会读一本大书（社会，经历，阅历）。而情境化习题就是教学过程中潜移默化的一个很好的载体，它承载着许许多多的素养达成的责任。

根据以上分析，我总结三种不同情境的习题类型，同时也结合我在教学过程中遇到的一些情境化习题的特点来归纳如何看待一些情境化习题，这些习题的不足之处是什么，可取的地方又在哪里等，同时也借此挖掘教学过程中的情境化习题在培养学生核心素养中起到的重要作用。

一、巧用生活化情境，贴近当地文化和贴近生活，激发物理学习兴趣，提升日常现象观察与分析实际问题的能力

日常生活中，我们可从娱乐化和生活化的视角来分析生活情境中的一些现象和物理问题。下面例题是我自己观察和设计的情境化习题。

例题1.在江门长廊生态园内，有许多儿童游乐项目，其中有个挺有意思的项目叫“坑爹过山车”。主要是由爸爸在旁边通过蹬脚踏板，像骑自行车一样的形式，通过一金属链条，把过山车和上面的小孩拉到倾斜轨道顶部后，过山车顺着后面轨道滑下，又回到起点，如此循环。那么，过山车沿粗糙的轨道上升，又从顶部滑下的全过程中，下面功能关系正确的是（             ）

A、上升时过山车克服重力做的功等于其重力势能的增量

B、拉力F对过山车做的功等于过山车的机械能的改变

C、克服摩擦力做的功等于轨道和过山车增加的内能

D、下滑时合力对过山车做的功等于该过程其动能的增量

这个课堂习题的突出特点在于它是动态的，有具体视频，主要的作用是增加了趣味性和生活化，而不是死板的仅有一个干瘪瘪的题干。趣味化和生活化，是学生需要的，是课堂需要的，当我们能把物理知识融入到生活中，融入有趣的元素的时候，我们会自己找到学习的快乐，找到分析和解决生活问题的方式之一。因为这个题目可以让同学们思考能量守恒在不同情境中的体现，让他们思考功能关系的应用等等，所以，虽然这不算一个情境和问题深度融合的情境化习题，但它在课堂确实已经发挥到了它应有的作用。

例题2.校运会或者办公室常常会用到这样的一个饮水支架，请同学们画出水桶受到的力，并判断这些力是否为共点力。

这是一个简单的生活场景，在必修第一册，讲到共点力的平衡这一节的时候，我引用这个图，让同学们对水桶作一个受力分析图。这个习题看似简单，但是却蕴含了一个对生活情境的思考和体现把物理概念融入的一个思维过程。比如，把这个实物图简化成一个模型，并且画出其侧视图，这是锻炼了他们提取物理模型的能力和作图的能力。作为物理老师，我们都知道会画简图对解决物理问题的重要性。其次，哪怕是这么简单的一个情境，却也包含了对“力”的认识，因为要思考几个问题，比如说：是否存在摩擦力？如果有，如何画图？水桶所受的力是否为共点力？因此，这个情景化习题可以引发同学们对一个物理概念的形成和思考以及理解，继而将理论与实际情境深度融合。从而也体现了生活即物理，物理即生活这个简单的道理。

二、利用科技生产等情境，渗透物理思维与方法，培养学生的科学态度和社会责任感

学会用教材是教师的一个基本技能，而且是一个非常重要的技能，而教材的习题则是我们教学过程中非常重要的载体。我们要过好好分析教材，把握教材中每一道题目的意义和延伸。根据具体学情进行适当的拓展和变形，引申和演绎，这样才能最大程度地发挥教材习题的价值，从而培养学生的科学思维。

在我们的教材中，也多次地出现了一些与科技生产相关的情境化习题，此类习题的编排，确确实实在培养学生物理学科核心素养上起到了重要的作用。比如说一些物理概念和思维的渗透，和端正学生的科学态度，提高其社会责任感等。下面我找几个例子来做详细分析。

新人教版物理必修第一册92页的科学漫步,详细介绍到了是怎么可以用动力学方法来测质量的(针对太空环境,物体处于完全失重状态)。由牛顿第二定律F=ma可知, 如果给物体施加一个已知的力，并测得物体在这个力的作用下运动的加速度，就可以求出物体的质量，这叫动力学测量质量的方法。并且提到了我国航天员在天宫一号空间实验室进行的太空授课。【3】我们教师在授课的时候,基本都会播放这个视频,直观而清楚地演示了如何利用牛顿第二定律测质量。

而教材在P105 的复习与提高A组的习题4中，就再次设置情境，让同学们用动力学方法测量空间站质量。这个科学漫步和相应习题的安排，结合了我国航天科技的情境，既是情境又是需要解决的问题。让同学们走进前沿的科技，并且回归当下所学的知识，也了解到我们以为高高在上，远在天边的航空航天知识，实际上也是从学生时代慢慢积累而成的。既拓展了我们的眼界同时也大大地鼓励了学生大胆设定未来。学习过程中，通过知识的潜移默化影响，让学生知道有些东西，并没有那么难，只是在于基础的夯实。

另外在共点力的平衡这一节课中，我引用一个生活情境来引出一个例题：风吹灯笼，灯笼会摆高，吊绳会偏离竖直方向一定的角度，风的力度越大，灯笼会偏得越多“飘”起越高。我把粤教版书本例题加以改编，让其符合当地的文化和科技生产背景等。

例题3：江门台山著名的风车山总能引来络绎不绝的游客。风能是可再生的绿色清洁能源，储量大，分布广。为了研究风能的利用，小明等几位同学对风力的研究产生了浓厚的兴趣，共同设计了“风力仪”，其原理如图所示。 仪器中有一根轻质金属丝，悬挂着一个金属球。无风时，金属丝竖直下垂；当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度。风力越大，偏角越大。通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力大小。那么，风力大小F跟小球质量m、偏角θ之间有什么关系呢？【4】

先说下本例题的原题，它提到了科学研究的风力仪（可以直接测量风力的大小）。这就是一个很好的科技情境，因为不管是做研究，还是归回到生活生产中的应用，我们对风的大小都有不同程度的关心。而风力仪的基本原理正是我们共点力的平衡这一节的内容，然后，我还进一步把这个题目和我们江门市台山的风车山联系在一起，并且提到了风能这种清洁能源，在课堂在习题中开始渗透一些对我们人类社会发展有重大意义的话题和工作，结合这个应用，能让学生认识科学的本质，在认识相关科技的基础上，逐渐有一种探索自然的内在动力，也让大家杜了解家乡，或者激发用所学服务社会等兴趣。从复杂到简单，再从简单到复杂，这个过程既激发同学们的学习自信，也可以提升学生保护环境推动可持续发展的责任感。

三、创设实验情境，让物理问题和生活问题实验化，具体化，从而落实以实验为依据的严谨的科学思维的形成

恩格斯曾说：“在希腊人那里是天才直觉的东西，在我们这里是严格科学的以实验为依据的研究结果，因而也就具有确定得多和明白得多的形式。”

是的,实验对于物理学科而言,实在是太重要了,各种自然规律的发现都依靠严谨的实验和必要的理论推导,经过反复多次的验证(推理)才能最终总结得出结论。所以物理教学可以增加联系生活和现代科技的的实践活动或者教学内容，创设生动活泼的实验情境习题，激发学生的实践热情，保持旺盛的科学求知欲，尽可能创造条件创造机会让学生多相互交流，既可以发展学生的表达能力，还可以让学生体验和享受合作的成果。教学应重视科学探究，尤其应注重物理实验，这在培养学生的探究能力和科学思维等方面具有重要地位。【5】

那么我们以实验为情境的习题就是非常不错的情景化习题，比如说，我们在必修一讲到牛顿第一定律（惯性定律）和超重失重的时候，有一些题目其实就是以演示实验做为情境来设计的，想让学生打破原有的刻板印象，突破相异构想，最直观的方式就是做实验。从定性到定量的推理，逐渐引导学生形成严谨的以实验为基础的科学思维。

例题4：将几乎装满水，拧紧盖子，把该水瓶（内含一气泡）水平放置在车厢里，当车突然向前加速或者是突然刹车的时候，瓶中气泡如何运动？

A．不动   B．向前   C．向后

这个实验不宜做教师演示实验，而应该是每个人（或者几个人一个小组），亲自将该实验情境重现，简单而且印象深刻，先观察现象，得出结果，再引导他们自己去解释为什么，当然我们都清楚这涉及到研究对象的选择，因为学生一开始看题，基本就会盯住气泡，想到惯性，实际上气泡几乎没有质量，所以惯性非常非常小，我们应该研究这个过程中，水怎么运动，这样利用水的惯性就能解释实验现象了。此外还有在超重和失重这一节，我们还会见到这样一个习题：

例题5、如图所示，容器侧面开了三个小孔，先将孔堵住，然后盛满水，接着让容器做自由落体运动，同时将孔放开，那么（     ）

A．水从三个孔中流出，孔3流速最大

B．三个孔中水的流速相同

C．水不会从三个孔中流出

D．水只会从第3个孔中流出

这个题目也是一个实验情境化习题，因为光从理论来研究得出答案对学生的而言，不易接受，但是如果直接用实验来演示，结果则不言而喻。尤其是让两个学生站在瓶子跟前，教师把瓶子举起后，自由释放，落地前，都没有一滴水喷射到学生身上，这就很好地验证了答案。有实验作为情境，教师再用我们的物理知识来解释现象，就会容易理解得多。所以，创设实验情境，让物理问题和生活问题实验化，具体化，这不仅增加了课堂的趣味性，也能引发同学们观察和思考，培养他们落实到日常生活生产中的动手能力和思辨能力。

另外在人教版新教材必修第三册的页,练习与应用,也是一个以科学实验为情境的习题。这个习题非常有意思。在一个塑料瓶里放点燃过的一条蚊香,很快的就能够看见在整个无色透明的塑料瓶子里有烟雾的缭绕。当我们把起电机摇一摇,塑料瓶会马上显得清澈和透明。停止了摇动,又开始是一片烟雾在缭绕。那在摇动起电机时,塑料瓶内哪里的电场强度最大呢?同时还问在摇动起电机后,烟尘又最终都去了哪里。【6】这是一个静电除尘的简易仪器。可操作性强,趣味性强,还可以利用这个题进行扩充,延展,深入让学生了解或者掌握静电除尘的原理。其实就是摇动起电机后，在静电力的作用下，尘埃被吸引到了电极从而被收集起来，所以就看到瓶内清澈透明了。

图5

不管是习题实验化还是说我们设计以实验为背景的情境化习题，它都可以贯穿这个高中物理教学，因为没有哪一本物理书可以脱离实验而存在。既然如此，今后更多地，我们可以通过更多的分析和研究，去发掘实验在培养学生发现和提出问题能力方面的潜在价值，为一些物理习题创设情境，让学生在观察和体验后，有所发现，有所联想，萌发出科学问题，还可在实验中创设一些任务，让学生在完成任务，并运用科学思维，自己提炼出应探究的科学问题。相信这样的实验情境习题，能达成以实验为依据的严谨的科学思维的落实。

通过本文论述,我们大致了解到了情景化习题的不同情境设计，在知道了在教学中，情景化习题的设计具有重要的实际意义,明白了如何通过情景化习题来激发学生学习兴趣，融入相关知识点，培养学生的科学思维，考察学生解决各种实际问题的综合能力等等.总的来说,教材和课堂中的情境化习题的设计是为了达成核心素养在学生身上的落实,是高中物理教学改革的一个重要的载体。相信通过这次的分析和讨论，本人以后在课堂教学过程中，会更多地从生活情境，科技生产情境还有实验情境这三个方面入手，挖掘课本习题，或者设计新的的情景化习题，让学生能够受益于题目延伸出来的价值。
本论文为广东省教育科学规划2022年度中小学教师教育科研能力提升计划项目‘’基于核心素养的高中物理情境化练习设计研究‘’（项目编号：2022YQJK220）成果。

参考文献：

【1】罗蓓，浅析PISA国际学生评价项目，考试周刊，2014年第55期；

【2】黄金松，方武增；《拓展开发教材习题 着力培养科学思维——以一节公开课为例》，中学物理教学参考， 2019年第07期

【3】人教版(2019)高中物理必修第一册，4.3 牛顿第二定律

【4】粤教版(2019)高中物理必修第一册， 3.6共点力的平衡条件及其应用

【5】普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订），人民教育出版社

【6】人教版(2019)高中物理必修第三册，9.4静电的防止与利用，练习与应用

作者简介：黄燕玲（出生年月：1991年3月），女，广东广州从化，毕业于华南师范大学，硕士研究生，中学一级物理老师。

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