江佶澤 劉茂軍
(1.吉林師范大學(xué)物理學(xué)院,吉林 四平 136000;2.韓山師范學(xué)院,廣東 潮州 521041)
2019年人民教育出版社版高中物理教科書(shū)(后簡(jiǎn)稱(chēng)“新版教科書(shū)”)已經(jīng)出版發(fā)行,新版教科書(shū)貫徹落實(shí)2017年版“新課標(biāo)”物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)和考查,相比于舊版教科書(shū)更加注重學(xué)生核心素養(yǎng)的提高與發(fā)展,更加注重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的整合與綜合分析運(yùn)用,強(qiáng)調(diào)物理教學(xué)要與生產(chǎn)生活、科技發(fā)展等緊密聯(lián)系,關(guān)注物理學(xué)前沿發(fā)展與成果應(yīng)用,注重探索設(shè)計(jì)與現(xiàn)實(shí)相關(guān)的問(wèn)題情境,加強(qiáng)對(duì)學(xué)生應(yīng)用物理學(xué)知識(shí)綜合解決實(shí)際問(wèn)題能力,以及創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng).[1]這些特點(diǎn)都與情境化試題密切相關(guān),新版教科書(shū)中加入了大量的情境化試題.
情境化試題對(duì)于高中物理教學(xué)具有重要意義.教科書(shū)中的情境化試題主要以現(xiàn)實(shí)生活實(shí)際為情境,緊密聯(lián)系學(xué)生需要掌握的物理知識(shí),使得學(xué)生在解決問(wèn)題過(guò)程中有一種身臨其境之感,這就很好地引起了學(xué)生的求知欲.其次,情境化試題利用試題真實(shí)而又復(fù)雜的情境,來(lái)鍛煉學(xué)生的理解能力和分析能力,從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維.由于教科書(shū)所選取的情境化試題大多是真實(shí)的、貼近生活的、有一定的復(fù)雜性的,這就使得試題所考查的物理知識(shí)被隱藏起來(lái),只有學(xué)生擁有理解情境內(nèi)容的能力,才能剝繭抽絲,找出考查的知識(shí)點(diǎn),擁有一定的分析試題的能力才能建立起物理模型,正確解決問(wèn)題.這一過(guò)程是解題過(guò)程中的審題過(guò)程,情境化試題就是在審題過(guò)程鍛煉學(xué)生理解分析能力,提高學(xué)生思維品質(zhì).[2]而且,情境化試題具有情境多元化的特點(diǎn),教科書(shū)充分利用各種情境類(lèi)型滲透STSE等方面的教育理念,增強(qiáng)試題與生活、技術(shù)、社會(huì)之間的聯(lián)系,培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力,達(dá)成對(duì)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)和提高的目標(biāo).
在國(guó)際上,情境教學(xué)越來(lái)越受到關(guān)注,大量情境化試題應(yīng)用到考試中,如“國(guó)際學(xué)生評(píng)估項(xiàng)目”(PISA)在其考試中主要使用此類(lèi)試題.在我國(guó)情境化試題也受到重視,許多省份的物理高考試題都大量采用情境化試題考查學(xué)生知識(shí)與能力.新版教科書(shū)在內(nèi)容上增加了“練習(xí)與應(yīng)用”、“復(fù)習(xí)與提高”兩個(gè)環(huán)節(jié),每一個(gè)環(huán)節(jié)都有大量的情境化試題.強(qiáng)調(diào)試題情境化是新版高中物理教科書(shū)的一大亮點(diǎn).
情境化試題是指給出具體的材料背景,具體的試題材料背景又構(gòu)成具體的情境,試題情境給學(xué)生完成活動(dòng)任務(wù)提供一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái),學(xué)生在這個(gè)平臺(tái)上展示自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,這類(lèi)包含情境的試題習(xí)慣上稱(chēng)為“情境化試題”.在物理學(xué)科中情景化試題是指以社會(huì)生產(chǎn)生活中,客觀存在的物理現(xiàn)象、物理過(guò)程為背景設(shè)計(jì)試題情境,通過(guò)情境提出問(wèn)題從而考查學(xué)習(xí)者對(duì)物理概念、物理規(guī)律的理解和應(yīng)用的試題.”[3]因此,情境化試題與在問(wèn)題中無(wú)任何情境、直接考查知識(shí)點(diǎn)的試題明顯不同,它以情境材料為基礎(chǔ)設(shè)置問(wèn)題,并通過(guò)問(wèn)題回答來(lái)考查學(xué)生的能力.情境化試題中沒(méi)有常見(jiàn)的萬(wàn)能木塊,沒(méi)有熟悉的理想斜面,不依附于理想彈簧,不同于傳統(tǒng)試題中只注重學(xué)科知識(shí)的考查形式.[4]此類(lèi)試題的解決需要學(xué)生在情境中解讀材料,獲取關(guān)鍵信息,解決物理問(wèn)題.它最大的特點(diǎn)是材料真實(shí),貼近實(shí)際,這在本質(zhì)上與物理學(xué)科核心素養(yǎng)強(qiáng)調(diào)學(xué)生與真實(shí)情境間的互動(dòng)、注重與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系的理念相一致.
情境化試題可以通過(guò)呈現(xiàn)方式、情境主題、情境類(lèi)型三個(gè)維度進(jìn)行研究,每個(gè)維度又分為若干方面:呈現(xiàn)方式分為文字、文字+圖表、文字+示意圖、文字+圖表+示意圖4個(gè)方面,情境主題分為社會(huì)生活、物理實(shí)驗(yàn)、科技前沿、其他等3個(gè)方面,情境類(lèi)型分為情境分離、情境嵌入、情境結(jié)合3個(gè)方面,總計(jì)三維度11個(gè)方面的內(nèi)容.從呈現(xiàn)方式和情境主題來(lái)看,情境化試題方式多樣,內(nèi)容廣泛.情境的復(fù)雜性主要取決于要調(diào)動(dòng)學(xué)生知識(shí)、技能和態(tài)度的程度.情境類(lèi)型反映了試題情境與問(wèn)題的結(jié)合程度:情境分離型試題指試題情境與問(wèn)題無(wú)直接聯(lián)系,去掉情境材料,仍能完成相關(guān)內(nèi)容考查的試題;情境嵌入型試題指試題情境與問(wèn)題相融合的試題,試題具有較強(qiáng)的可讀性和實(shí)用性;情境結(jié)和型試題指問(wèn)題和試題情境的一部分結(jié)合在一起的試題,學(xué)生需要在復(fù)雜情境中提取關(guān)鍵信息,進(jìn)行分析、加工、應(yīng)用.[5]情境結(jié)合型是情境與問(wèn)題結(jié)合最緊密的類(lèi)型,其次為情境嵌入型,最后為情境分離型.
本文針對(duì)新版教科書(shū)中的情境化試題,結(jié)合有關(guān)研究人員提出的文字材料、各種數(shù)據(jù)示意圖、原理圖、結(jié)構(gòu)圖、數(shù)據(jù)表格、實(shí)物照片等情景化試題常見(jiàn)的呈現(xiàn)形式,對(duì)于情境化試題的情境質(zhì)量和結(jié)合程度開(kāi)展研究,[6]研究框架如表1所示.以新版教科書(shū)必修部分為樣本,對(duì)3冊(cè)教科書(shū)每一章的情境化試題數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì),統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示.

表1 新版教科書(shū)情境化試題統(tǒng)計(jì)

續(xù)表
結(jié)果顯示新版教科書(shū)必修部分情境化試題總數(shù)為277道,每一章皆有一定數(shù)量的情境化試題,數(shù)量最低的是第10章10道,最多的是第4章有35道(見(jiàn)表2).

表2 _新版教科書(shū)每章節(jié)情境化試題數(shù)量
將試題總數(shù)以及每一章情境化試題數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),并且借鑒表1的數(shù)據(jù)與樣本試題總數(shù)進(jìn)行分析得出情境化試題占比,研究結(jié)果如圖1、圖2所示.圖1給出樣本每一章節(jié)情境化試題總數(shù)與試題總數(shù)的數(shù)量對(duì)比,圖2給出的是情境化試題的占比,可以發(fā)現(xiàn)情境化試題占比為59%,約占試題總數(shù)的60%.

圖1 情境化試題數(shù)量與試題總數(shù)

圖2 情境化試題占比
根據(jù)圖1可知,新版教科書(shū)必修部分試題總數(shù)為470道,每一章試題數(shù)量都不盡相同,尤其是情境化試題數(shù)量在每一章差別明顯.如第1章試題總數(shù)最少,但是情境化試題數(shù)量占比最大,全章試題總數(shù)29道題,情境化試題數(shù)量為25道占比86%.第2章次之,試題總數(shù)32,情境化試題數(shù)26,占比81%.而第十章試題總數(shù)39但是情境化試題數(shù)量?jī)H有10道,占比25%,是樣本中情境化試題數(shù)量最少、占比最低的章節(jié).
根據(jù)上述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),我們發(fā)現(xiàn)情境化試題的數(shù)量分布不均,原因可能是知識(shí)與生活的關(guān)聯(lián)性不同,知識(shí)的難度、深度不同、要求學(xué)生達(dá)到的理論水平不同.知識(shí)生活關(guān)聯(lián)性大的、要求達(dá)到的理論水平淺的章節(jié)情境化試題數(shù)量就多,情境化試題占比就高.反之,則情境化試題數(shù)量相對(duì)較少.如第3冊(cè)第1章、第2章的主題核心概念為運(yùn)動(dòng)描述、勻速直線運(yùn)動(dòng).與之相關(guān)的物理知識(shí)具有理論層次較淺、容易理解、生活關(guān)聯(lián)性大的特點(diǎn),所以情境化試題占比最大.而第9章、第10章的主題核心概念為靜電場(chǎng)及應(yīng)用、靜電場(chǎng)中的能量,該部分知識(shí)具有理論層次高、抽象性強(qiáng)、生活相關(guān)性低的特點(diǎn),情境化試題數(shù)量少,占比較低.
新版教科書(shū)試題的呈現(xiàn)方式有4種,不同呈現(xiàn)方式的情境化試題數(shù)量如圖3所示.

圖3 不同呈現(xiàn)方式的情境化試題數(shù)量統(tǒng)計(jì)
由圖3可知,文字描述的情境化試題數(shù)量為120道,添加圖表的試題數(shù)量94道,添加示意圖的試題數(shù)量為44道,添加“圖表+示意圖”的試題數(shù)量19道.可見(jiàn)新版教科書(shū)的情境化試題呈現(xiàn)方式以文字為主、圖表為輔,注重呈現(xiàn)方式的多樣化.在情境化試題中除去文字描述,另外注重穿插圖片,尤其是實(shí)物圖片,更有利于凸顯情境的真實(shí)性,以幫助學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題,應(yīng)用到生產(chǎn)生活中.
每一冊(cè)不同呈現(xiàn)方式下的情境化試題數(shù)量如圖4所示,可以發(fā)現(xiàn)每一冊(cè)的情境化試題數(shù)量都是以文字為主、圖片為輔.而且以文字為呈現(xiàn)方式的情境化試題逐冊(cè)減少,“文字+示意圖”的呈現(xiàn)方式的試題數(shù)量亦是如此,但是“文字+圖表+示意圖”的呈現(xiàn)方式的試題數(shù)量保持穩(wěn)定,甚至在第3冊(cè)試題中占比有所上升.其原因是新版教科書(shū)每一冊(cè)的知識(shí)難度不斷增加,要求的理論水平不斷提高,“文字+圖表+示意圖”這種呈現(xiàn)方式能夠使描述的情境更真實(shí),為學(xué)生提供的信息更直觀,能更好地為學(xué)生提供信息,有利于提高學(xué)生的科學(xué)思維能力和科學(xué)素養(yǎng).

圖4 不同呈現(xiàn)方式下教科書(shū)情境化試題數(shù)量的變化
新版教科書(shū)情境化試題的情境主題維度多元,主要可以將其歸為社會(huì)生活、物理實(shí)驗(yàn)、科技前沿、其他四個(gè)類(lèi)型,不同類(lèi)型試題的數(shù)量如圖5所示.

圖5 不同情境主題的試題數(shù)量統(tǒng)計(jì)
由圖5可知,新版教科書(shū)中,情境主題分為社會(huì)生活、物理實(shí)驗(yàn)、科技前沿、其他四個(gè)類(lèi)型.社會(huì)生活類(lèi)主要是指與日常生活相關(guān)的,包括交通、生產(chǎn)、體育等相關(guān)領(lǐng)域?yàn)橹黝}的情境.物理實(shí)驗(yàn)是指以物理實(shí)驗(yàn)為背景創(chuàng)設(shè)的主題情境.科技前沿類(lèi)是指與航空航天、醫(yī)學(xué)、激光或者新出現(xiàn)的高尖端的技術(shù)為內(nèi)容所創(chuàng)設(shè)的主題情境.其他類(lèi)試題是指教科書(shū)中出現(xiàn)過(guò)的不屬于上述三類(lèi)主題的情境,由于這些主題情境所涉及的試題數(shù)量較少而歸為一類(lèi),主要包括天體類(lèi)、環(huán)境保護(hù)類(lèi)、歷史人文類(lèi)等.圖5顯示,以社會(huì)生活為主題的情境化試題數(shù)量最多,物理實(shí)驗(yàn)、科技前沿相對(duì)較少.在其他類(lèi)中以天體類(lèi)數(shù)量最多,而且多集中于第七章“萬(wàn)有引力與宇宙航行”,其他的主題類(lèi)型較少.這也符合“新課標(biāo)”從生活走向物理,從物理走向社會(huì)的理念.
每一冊(cè)不同情境主題的情境化試題數(shù)量如圖6所示,第1冊(cè)的社會(huì)生活類(lèi)情境化試題數(shù)量最多,第2、第3冊(cè)的數(shù)量明顯減少,這有可能是由于第2、第3冊(cè)試題的情境主題與生活的相關(guān)性下降導(dǎo)致的.其余3類(lèi)情境化試題在3冊(cè)教科書(shū)中的數(shù)量只有小幅變化,穩(wěn)定性相對(duì)較高.第3冊(cè)教科書(shū)學(xué)習(xí)的知識(shí)多為電磁學(xué)知識(shí)偏向?qū)嶒?yàn),因而比較注重創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)類(lèi)情境化試題.

圖6 不同情境主題下情境化試題數(shù)量變化
不同情境類(lèi)型的情境化試題數(shù)量占比如圖7所示.

圖7 不同情境類(lèi)型的試題數(shù)量占比
由圖7可知,按照情境類(lèi)型維度進(jìn)行劃分,情境嵌入型的占比最多,為60%;情境結(jié)合型次之,為35%;情境分離型最少,為5%.
每一冊(cè)不同情境類(lèi)型下試題數(shù)量變化如圖8所示,由圖8可見(jiàn),新版教科書(shū)每一冊(cè)不同類(lèi)型下情境化試題的數(shù)量占比變化不大,情境嵌入型最大,情境結(jié)合型次之,情境分離型最低.

圖8 每一冊(cè)不同情境類(lèi)型下試題數(shù)量變化
將圖7與圖8數(shù)據(jù)比較,可以發(fā)現(xiàn)每一冊(cè)不同類(lèi)型的試題數(shù)量變化與不同類(lèi)型試題占比的數(shù)據(jù)上具有一致性.也就是說(shuō)情境化試題類(lèi)型中嵌入型應(yīng)用最廣,結(jié)合型次之.嵌入型情境化試題強(qiáng)調(diào)情境與知識(shí)的融合,一般來(lái)說(shuō)結(jié)合程度較低,知識(shí)信息直接明顯,情境描述也較為簡(jiǎn)單,具有很高的可讀性和實(shí)用性.這種試題學(xué)生理解起來(lái)較為容易但又不會(huì)非常直接,有一定的深度,非常適合學(xué)生鞏固新知識(shí),也能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.另外,試題內(nèi)容設(shè)計(jì)起來(lái)也比較容易,所以是教科書(shū)中分布最為廣泛的試題情境類(lèi)型.
情境結(jié)合型的試題考查的知識(shí)點(diǎn)與情境結(jié)合的深度較深,一般需要學(xué)生自己尋找,甚至進(jìn)行知識(shí)遷移,建立理想模型等過(guò)程.情境的內(nèi)容一般比較復(fù)雜,設(shè)計(jì)起來(lái)比較麻煩,而且難度也不好掌控:太簡(jiǎn)單了,結(jié)合程度不夠深,不能引起學(xué)生的知識(shí)遷移,容易變成嵌入型;太難了,學(xué)生難以解決問(wèn)題則不利于學(xué)生鞏固知識(shí),不利于發(fā)揮教科書(shū)的作用.一個(gè)好的情境結(jié)合型試題往往最能考查學(xué)生的能力,所以,情境結(jié)合型試題在各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)考試中一般是占比最多的,在教科書(shū)中也受到了一定的重視,多為實(shí)驗(yàn)類(lèi)情境試題.
通過(guò)對(duì)新版教科書(shū)情境化試題的研究,發(fā)現(xiàn)新版教科書(shū)對(duì)情境化試題的價(jià)值有足夠的重視,并且非常重視對(duì)情境化試題的設(shè)計(jì),教科書(shū)中的情境化試題一方面不斷追求情境的真實(shí)性,以培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力;另一方面力求試題情境主題的多元化,試題呈現(xiàn)方式的多元化,從而提高學(xué)生核心素養(yǎng).通過(guò)對(duì)新版教科書(shū)情境化試題的分析研究,我們建議應(yīng)該在以下方面引起更多的關(guān)注.
新版教科書(shū)雖然廣泛使用情境化試題,但是總體上試題數(shù)量并不是很多,占比不到60%,為充分發(fā)揮情境化試題優(yōu)勢(shì)建議加大教科書(shū)中情境化試題的數(shù)量,提高情境化試題的占比.并且要注重解決情境化試題分布不均的情況,避免某些物理知識(shí)在學(xué)習(xí)過(guò)程中缺少情境化試題,使得學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)和能力得不到充分的培養(yǎng).比如新版教科書(shū)第三冊(cè),由于本冊(cè)主要學(xué)習(xí)的是電與磁的相關(guān)知識(shí),知識(shí)的抽象性和理論性較高,現(xiàn)實(shí)生活中實(shí)例較少,導(dǎo)致情境創(chuàng)設(shè)困難,情境化試題數(shù)量較少.
新版教科書(shū)中嵌入型試題數(shù)量最多,雖然嵌入性試題具有廣泛的可讀性與實(shí)用性,在學(xué)生學(xué)習(xí)和鞏固知識(shí)方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì),但是也存在一些問(wèn)題.研究發(fā)現(xiàn)教科書(shū)中許多試題情境與考查知識(shí)結(jié)合程度不深,知識(shí)點(diǎn)暴露得太過(guò)明顯,甚至有一些知識(shí)點(diǎn)與情境無(wú)關(guān),情境只是一個(gè)外包裝,沒(méi)有與知識(shí)點(diǎn)結(jié)合起來(lái).這樣不僅不能有效地幫助學(xué)生鞏固知識(shí)、提升能力,還會(huì)給學(xué)生提供很多無(wú)用的信息,增加閱讀負(fù)擔(dān).因此,要加深情境與知識(shí)的結(jié)合,努力將問(wèn)題與情境融為一體,推廣情境結(jié)合型的試題,而不是形式主義的“兩張皮”.只有提高情境與問(wèn)題結(jié)合的程度,才能加深學(xué)生對(duì)情境的理解,促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移,在分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)學(xué)生掌握知識(shí)、提高素養(yǎng)的目標(biāo).
新版教科書(shū)雖然廣泛使用情境化試題,但是許多試題的情境在內(nèi)容描述上并不清晰具體,缺乏真實(shí)性.我們知道一個(gè)物理觀念的形成往往需要大量實(shí)際案例的積累,物理觀念的考查也需要結(jié)合具體的實(shí)際情境進(jìn)行分析.[7]真實(shí)的情境往往較為復(fù)雜,需要學(xué)生從復(fù)雜的情境中抓住主要因素,抽象出物理模型,才能有效考查學(xué)生模型建構(gòu)的科學(xué)思維.所以,加強(qiáng)教科書(shū)中物理試題與真實(shí)情境相融合,對(duì)學(xué)生物理觀念和模型建構(gòu)等核心素養(yǎng)的考查、建構(gòu)都具有十分重要的意義.
物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)習(xí)過(guò)程中重要的一部分內(nèi)容,也是一種重要的情境主題,物理實(shí)驗(yàn)類(lèi)情境化試題在眾多試題中具有不可替代的作用,不僅可以考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ瑤椭鷮W(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理、掌握實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí),還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)遷移,讓學(xué)生深入思考.物理知識(shí)與實(shí)驗(yàn)情境結(jié)合起來(lái)也更加容易,考查的問(wèn)題深度和廣度也更大.但物理實(shí)驗(yàn)類(lèi)情境化試題在新版教科書(shū)中的占比并不高.因此,應(yīng)增加教科書(shū)中實(shí)驗(yàn)情境試題的數(shù)量,同時(shí)提高試題質(zhì)量,充分利用實(shí)驗(yàn)情境,做到舉一反三.[3]
科學(xué)技術(shù)在社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用,科學(xué)技術(shù)層出不窮,科技前沿也是情境化試題的一個(gè)重要主題和來(lái)源.研究發(fā)現(xiàn),新版教科書(shū)對(duì)于科技前沿的利用并不充足,科技前沿類(lèi)的情境化試題數(shù)量占比甚至比實(shí)驗(yàn)類(lèi)情境化試題還低.因此,教科書(shū)要充分利用科技發(fā)展和科技新成就來(lái)創(chuàng)設(shè)情境化試題,將科技融入物理學(xué)習(xí)之中,這樣不僅可以促進(jìn)情境化試題的多元化,還能開(kāi)闊學(xué)生眼界、激發(fā)學(xué)生興趣,提高情境化試題的質(zhì)量.
作為一種新興的試題形式,情境化試題已經(jīng)開(kāi)始覆蓋國(guó)際測(cè)評(píng)、高考、教科書(shū)等眾多領(lǐng)域,成為考查學(xué)生解決問(wèn)題能力的重要手段.通過(guò)對(duì)教科書(shū)中情境化試題的研究,不僅可以了解情境化試題在我國(guó)教科書(shū)中的應(yīng)用程度,而且可以為中學(xué)物理教師科學(xué)運(yùn)用情境化試題提供參考.