杜明榮 高 羽
(河南大學物理與電子學院,河南 開封 475000)
教育部在2019年印發的《關于加強初中學業水平考試命題工作的意見》提出:試題命制要結合不同學科特點,增強情境創設的真實性、典型性和適切性,提升試題情境設計水平。初中學業水平考試必須堅持“落實立德樹人根本任務”的正確導向。情境是中考試題實現價值引領、素養導向目標的重要載體。筆者以2021年河南省中考物理試題為例,探討如何在試題情境創設中體現“價值引領”、落實“立德樹人”的根本任務。
在教育研究中,情境通常被分為兩類:一類為教學情境,一類為試題情境。試題的內容由問題組成,因此,試題情境實質上就是問題情境。問題情境是指為了完成某項既定任務,由某個人或某群人加以聯結的一組背景化信息。問題情境由兩個方面構成:一個方面是問題,另一個方面是情境。“問題”是依據事物的初始狀態及想要達到的既定目標狀態之間所存在的某些障礙下呈現出的情境。“情境”是指在一定的時間內各種情況結合能觸發問題產生的境況,一般以問題或任務為中心構成的活動場域。[1]有研究表明,試題的情境直接影響整個試卷的質量,是評價試卷優劣的重要方面。
生活類情境素材選取于日常生活,比較貼近學生的生活。該類情境試題可以引導學生從物理的視角看待生活現象,培養學生運用物理知識解釋生活現象的能力。
例1:圖1為一款養生壺的電路簡圖,該壺有“加熱”和“保溫”兩擋,電源電壓為220 V,電阻絲R1、R2的阻值分別為44 Ω、356 Ω。養生壺在用“加熱”擋工作時,電功率為W;現將壺內1 kg的養生茶從20 ℃加熱至75 ℃,加熱過程中若不計熱量損失,所需時間為s;養生茶的內能增加是通過的方式實現的。

圖1
分析:本題以生活中常見的生活用品——養生壺為素材,考查電功、電功率以及內能等物理知識。本題的問題情境設置與生活緊密結合,需要學生理解養生壺的電路簡圖,并運用所學物理知識計算得出在使用養生壺“加熱”擋工作時的功率、將茶加熱到一定溫度所需的時間等實際問題。
科技前沿類情境不僅可以幫助學生了解最新科技成果,更重要的是能使學生意識到社會的發展進步離不開包括物理在內的基礎科學的支撐,有助于學生樹立遠大的理想。
例2:近年來,我國在科技領域取得了許多成就,下列說法中正確的是( )。
A.“嫦娥五號”采集的月球樣品帶回地球后,質量會變大
B.“奮斗者號”潛水器用鈦合金做外殼,利用其導電性好
C.“天和號”核心艙升入太空后,與地面通過電磁波聯系
D.“國和一號”核電機組發電,利用的是核聚變釋放能量
分析:本題以我國科技領域的成就為情境素材,提到了“嫦娥五號”月球探測器、“奮斗者號”潛水器、“天和號”核心艙和“國和一號”核電機組發電機。本題雖是一道選擇題,涉及4個領域的成就,但情境和問題仍能充分融合。比如,如果不了解“奮斗者號”潛水器的貢獻和作用,則B選項很有可能對學生造成迷惑。這就需要學生在學習物理知識的同時關注我國科技領域的前沿成果,了解前沿科技成果中蘊含的物理知識。
此類情境的材料來自于我國優秀的傳統文化,以激發學生對中華傳統文化的關注和熱愛。
例3:書法是中華民族文化的瑰寶。如圖2所示,手執毛筆豎直懸空靜止,若手握筆桿的力增大,筆受到的摩擦力將(選填“增大”“減小”或“不變”);在紙上寫字,筆運行中筆毫向左彎曲,此時筆毫所受摩擦力的方向(選填“向左”或“向右”);書寫時能聞到淡淡的“墨香”,是由于墨汁分子在做。

圖2
分析:本題以中華傳統文化中的書法為情境,考查了摩擦力以及分子熱運動知識。本題情境與物理問題高度契合,學生需具有一定的書法知識才能輕松作答。如果學生不了解書法中的筆毫,就會對第(2)問的作答產生一定的障礙。這道題既考查了物理知識,也對學生的文化素養提出了一定的要求,對引導學生關注傳統文化有很大的幫助。
此類情境以物理實驗為情境,實驗多選自教材。該類試題通過再現真實的實驗場景,考查學生在實驗探究中所需的關鍵能力。
例4:利用圖3甲的裝置探究水沸騰時溫度變化的特點。

圖3
(1)除溫度計外,還需要的測量工具是。
(2)按照實驗規范要求,調整鐵圈B,確定其高度時,(選填“需要”或“不需要”)點燃酒精燈。
(3)實驗中某時刻溫度計的示數如圖3甲所示,此時水溫是℃。
(4)圖3乙為某小組繪制的溫度—時間圖像,分析圖像可知水沸騰時溫度變化的特點是:。
分析:本題源于教材的基本實驗,部分問題只需通過觀察和簡單分析即可作答。但第(2)問設置巧妙,考查具體操作的細節,這意味著學生必須做過實驗,了解實驗細節,才能對現實中需要考慮的問題進行思考、解答。[2]
此類素材選自最近發生的引起社會廣泛關注的社會性事件。通過當前的熱點話題考查其中蘊含的物理知識,既提高學生對社會事件的關注,又引導學生主動將日常生活事件與物理知識相結合。
例5:為迎接2022年北京冬奧會,運動員積極訓練。關于其中幾個比賽項目的描述,下列說法中正確的是( )。
A.跳臺滑雪運動員在下落過程中,重力對運動員做功
B.短道速滑運動員在轉彎滑行過程中,運動狀態不變
C.花樣滑冰運動員向前滑行,是由于受到慣性的作用
D.擲出后的冰壺對冰面的壓力與其重力是相互作用力
分析:本題以北京舉辦的2022年冬奧會為背景,選取具有代表性的運動項目,考查這些項目涉及的物理知識,包括牛頓第一定律、牛頓第三定律以及功等。該題的問題設置比較簡單,屬于現象的表層問題,這樣的問題設置能引導學生關注社會熱點及其與物理知識之間的聯系。
為落實“立德樹人”根本任務,強化價值觀的考查,實現物理試題的價值導向功能,2021年河南省中考物理試題依據《關于加強初中學業水平考試命題工作的意見》,追求“堅定思想立場”“凸顯物理價值”“鼓勵實踐創新”等三個方面的價值引領目標。
此價值引領目標的核心是“愛國主義”和“時代責任”。在試題命制中堅持正確政治方向,堅定“四個自信”,培養學生作為新時代青年的使命擔當。如第3題以我國傳統文化精粹之一——“豫劇”為試題情境,第4題以中華民族文化的瑰寶“書法”為試題情境,第16題以我國民俗活動“放風箏”為試題情境。這些情境素材都來自我國優秀的傳統文化,能增加學生對傳統文化的認同感和自豪感,具有增強學生文化自信的育人價值。又如第11題以“嫦娥五號”登上月球采集樣品、“奮斗者號”萬米載人潛水、太空站核心艙“天和號”以及“國和一號”核電技術為試題素材,這些素材取自國人引以為傲的航天、潛水和核電等領域的科技成就,能激發學生的愛國情懷,具有增強學生民族自信的育人價值。以優秀傳統文化和前沿科技為試題素材,還具有提醒學生不忘歷史使命,弘揚中華優秀傳統文化,積極投身科研事業,肩負新時代使命擔當的價值引領作用。
此價值引領目標的核心是凸顯物理學科在助力人類生活和社會發展中的價值,強調物理對改善人類生活條件、促進社會進步、維護環境可持續發展的重要作用。如第5題以養生壺為研究對象,第10題以投影機為研究對象,圍繞這些改善人類生活的現代生活工具的工作原理展開考查。又如第14題以黃河小浪底水力發電站工程為情境,考查其工作原理,并讓學生了解該工程對人類生存和保護資源具有重要意義。這些試題情境的選取在于讓學生意識到物理與人類社會的關系和對可持續發展的重要作用。
此價值引領目標的核心是提高學生創新意識,鼓勵學生創新、運用物理知識改善生活。如第21題中的自動草坪燈利用光敏電阻與光照強度之間的關系對草坪燈進行創新改造,使得草坪燈在天色變暗需要光亮時才亮起,從而避免了電力資源的浪費。這類試題情境要求學生創新運用物理知識,具有引導學生應用物理知識進行創新實踐的價值引領作用。
中考物理試題如何通過設置情境,凸顯物理學科的核心價值,從而達成實現價值引領的目標呢?一方面,命題者要注重物理學科特色和內容要求,充分將情境與物理問題相結合,充分發揮情境問題的導向功能,體現“科學態度與責任”的培養要求;另一方面,命題者在創設情境的基礎上,應優化問題設置,讓學生在解答問題過程中獲得思維能力和價值觀方面的提高。
情境素材與問題任務組成試題,試題情境應與問題任務緊密結合,強調知識的運用,實現學科的核心價值。如第21題以利用光敏電阻設計自動草坪燈為試題情境,設置了“照明系統啟動的整個電路過程”“兩盞燈均正常照明時,工作電路中的總電流”“照明系統恰好啟動時光敏電阻的阻值和此時的光照強度”等問題。首先,問題符合先易后難、由淺入深的認知邏輯;其次,問題設置為:系統正常照明時所需電流的大小以及照明系統恰好啟動時光敏電阻的阻值和光照強度等,讓學生從“解答題目”轉變為“解決問題”。這樣的問題設置有助于培養學生運用物理知識解決生活問題的能力,促進學生養成節約資源的意識。
為實現對學生多方面能力的考查,問題的設置形式也應該多樣化,培養學生的思維能力。第6題讓學生根據簡單的推箱子情境,自主提出物理問題,并要求從力與運動的角度進行解釋。該問題設置的思路與教學中常用的“觀察生活現象,提出物理問題然后進行解釋”的教學思路不謀而合,設置開放性問題,同時規定了答題的視角,使得問題具有指向性,在避免答案出現不可控性的基礎上,培養學生的發散性思維。[3]第18題的第(1)問也具有開放性,要求學生尋找能支持題目中所給假設的生活現象,與學生平時的思維習慣相反,考查了學生的逆向思維能力。多樣化的問題設置,能拓展學生的思維,是實現價值引領、落實立德樹人根本任務的有效途徑。