談物理情境化試題的特點及對學生能力的培養

肖國勇

所謂情境化試題，即題目與一定的實際情境相聯系，將物理問題置于真實的情境中，試題中的已知量和未知量的描述賦予現實中的真實物體。這樣的試題能體現“從生活走向物理，從物理走向社會”的新課程理念。求解這樣的試題能反映學生應用物理知識解決實際問題的意識和能力。

例1：（2015新課標卷全國卷2）下暴雨時，有時會發生山體滑坡或泥石流等地質災害。某地有一傾角為θ=37°（sin37°=）的山坡C，上面有一質量為m的石板B，其上下表面與斜坡平行；B上有一碎石堆A（含有大量泥土），A和B均處于靜止狀態，如圖所示。假設某次暴雨中，A浸透雨水后總質量也為m（可視為質量不變的滑塊），在極短時間內，A、B間的動摩擦因數μ1減小為，B、C間的動摩擦因數μ2減小為0.5，A、B開始運動，此時刻為計時起點；在第2s末，B的上表面突然變為光滑，μ2保持不變。已知A開始運動時，A離B下邊緣的距離l=27m，C足夠長，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。取重力加速度大小g=10m/s2。求：

（1）在0—2s時間內A和B加速度的大小；

（2）A在B上總的運動時間。

例2：（2016新課標全國卷1）某游樂園入口旁有一噴泉，噴出的水柱將一質量為M的卡通玩具穩定地懸停在空中。為計算方便起見，假設水柱從橫截面積為S的噴口持續以速度v0豎直向上噴出；玩具底部為平板（面積略大于S）；水柱沖擊到玩具底板后，在豎直方向水的速度變為零，在水平方向朝四周均勻散開。忽略空氣阻力。已知水的密度為ρ，重力加速度大小為g。求

（i）噴泉單位時間內噴出的水的質量；

（ii）玩具在空中懸停時，其底面相對于噴口的高度。

情境化試題的特點

從上述例題可以看出，情境化試題注重聯系實際、貼近生活。情境涉及生活、生產、體育、科技等內容。通過情境創設把各個主干知識滲透在實際生活的各個方面，把有關的物理知識、問題通過不同的情境體現出來，切實考查學生的理解、推理、探究能力，使物理知識更緊密地貼近生活、聯系實際。情境化試題大致呈現以下幾個特點：

題目的信息量大，貼近生活實際

試題以實際生活中的具體問題和現代科學技術的應用作為物理問題的載體，創設一定的物理情境，組織材料并提出問題（如例1中以“泥石流”這一自然現象為背景，考查了滑動摩擦力、牛頓第二定律、運動學等知識）。

題目具有濃厚的生活氣息和時代感，具有信息量大、內容豐富的顯著特點。從信息內容看，既包含構成生活事實和科技實例必不可少的背景信息，也包含構成物理問題的條件和關系等信息。從信息呈現方式看，既有以文字語言給出的信息，同時也有應用圖象、圖表、公式等方式呈現信息。

符合學生的認知規律，更能激發學生學習興趣

試題立足生活實際，結合科學技術創設物理情境，所呈現的物理情境都與生活實際息息相關，情境具有生活化、生動化、形象化的特點（如例2中以游樂設施、噴泉水柱為背景，取材于學生喜聞樂見的生活情景，考查動量的知識）。容易激發學生對科學的好奇心和求知欲，激發其運用物理知識解決實際問題信心。物理新課標倡導“從生活走向物理，從物理走向社會”，利用身邊的各種資源作為命題的素材，使學生感受到物理就在我們身邊，更能激發學生學習物理的興趣。讓學生在平凡的生活中感受物理知識，從而增強學習物理的信心。

解題過程具有很強的探究性

題目中的物理對象、物理過程和情景以及要解決的問題隱含在生活、科學事實中，具有隱蔽的特點。解決問題的關鍵是要挖掘其物理本質，通過學生獨立思考、綜合分析、運用已有知識建立相應的物理模型。從而將實際問題與頭腦中已有物理模型建立聯系。因而解題的過程也是學生不斷探究學習的過程。如例1中考查的就是學生平時常見的“版塊”模型；例2考查的是“微元”法的應用。

情境化試題對學生能力的培養

如前所述，情境化試題信息量大、內容豐富、貼近生活實際，突出物理知識的應用性和實踐性。創設了一種培養興趣、研究方法、探究規律、應用知識的主體教學情景，使學生多角度地接觸物理主干知識，增強了學生對知識的體驗和實踐，達到了“學會、會學、用會、會用”乃至創新的教學目的。新課標考試大綱明確指出：“高考物理試題著重考查考生的知識、能力和科學素養，注重理論聯系實際，注意物理與科學技術、社會和經濟發展的聯系，注意物理知識在生產、生活等方面的廣泛應用……”可見，情境化試題符合有效貫徹、檢驗課標及大綱的要求，對學生能力的培養有著重要的作用。

通過情境化試題引導學生領會物理思想方法，培養物理建模能力

情境化試題的解題過程要求學生在背景材料中，提煉有關信息，建立物理模型，利用有關規律進行分析解題。物理模型建立是物理學中最常見、最重要的科研方法之一。建立模型，應用模型的能力是高中學生必須具備的能力。

情境化試題要求學生不受表面現象干擾，能透過現象看本質。物理模型具有高度的抽象性和廣泛的代表性。學生所接觸到的物理知識，包括原理、規律等都與一定的物理模型相聯系，解決物理問題的過程也是應用物理模型的過程。在實際問題中，要求學生綜合運用所學的知識分析所給的物理情境，抓住主要因素，排除次要因素干擾，建立起合理的物理模型，對問題進行適當的簡化和理想化處理，并運用相應的物理規律解題。

這一過程中，學生能否對所給的物理情境進行正確的識別、簡化、建立模型是解決問題的關鍵。而學生的物理建模能力在很大程度上決定著物理學習的能力。因此，培養物理建模能力是教學中的一個重要環節，情境化試題正是培養學生建模能力的重要素材和資源。

通過情境化試題提高學生的信息收集處理能力

新課改要求教師教學以學生主動探索發現、獲取知識為目的，強調學生主動參與探索，輔之以教師適時適度地引導和點撥，培養學生獲取信息并對信息進行加工處理的能力。情境化試題要求學生在豐富的背景材料中提煉有用信息，培養學生能夠獨立地對所遇到的問題進行具體分析。因而解題過程也是培養學生知識應用能力和獲取信息能力的過程。

通過情境化試題提高學生的綜合思維能力

情境化試題促使學生從物理理論知識到生活實際進行有機的結合，而非簡單的疊加。對學生的學習技能、解決問題的過程、方法等提出了更高的要求。命題者通過創設一定的情境，引導學生進行合理思維、分析綜合，提煉出實際情境中的物理狀態和過程，并對試題進行簡化和抽象，建立相關模型，最終應用有關規律進行解題，在此過程中有效培養學生的理解能力、推理能力、分析綜合能力，提高學生的綜合思維能力。

通過情境化試題培養學生的科學素養

物理學科注重以實驗為基礎，要求學生在學習過程中要尊重事實，要嚴謹、理性。在新課標下，我們應盡量避免將研究問題的方法，包括科學思維方法作為結論直接傳授給學生，應該引導學生在學習過程中去探究，在實踐中歸納、總結而獲得相關結論。情境化試題就是很好探究對象，教師把物理知識、規律與合適的現實情境相融合，啟發、誘導學生構建科學思維方法，規范應用物理規律，實事求是，將知識應用到日常生活中，不斷探索、創新。通過培養規范的解題過程讓學生了解并體會物理學對經濟、社會發展的貢獻，關注并思考與物理學相關的熱點問題，有可持續發展的意識，能在力所能及的范圍內，為社會的可持續發展做出貢獻。從而培養學生科學素養，促進學生全面發展。

綜上所述，加強對情境化試題命制的研究，使學生理論聯系實際，將理論知識與實踐相結合，應用所學知識分析和解決問題，引導學生獨立思考，有助于素質教育的實施，有助于培養和提高學生的綜合思維能力和科學素養。