初中物理教材習題情境分析
——以人教版八年級下冊為例

毛新千 楊 愷

(蘇州大學物理科學與技術(shù)學院 江蘇 蘇州 215006)

情境學習理論研究指出，學習知識的最好方式是在情境中進行，知識不能從所處的環(huán)境和情境中獨立出來，知識的意義體現(xiàn)在產(chǎn)生和應用的具體情境中[1].《義務教育物理課程標準(2022年版)》(以下簡稱“2022年版課標”)在課程理念部分也提到，“注重問題情境，引導學生在不斷探索中解決物理問題、發(fā)展物理課程核心素養(yǎng)[2]”.因此，在新的時代背景下旨向核心素養(yǎng)的物理教學和評價需要建立和利用不同功能的學習情境，讓學生在情境中學習解決具有真實意義的問題和任務，從而達到促進學生學習發(fā)展的目的.教材是開展物理教學的重要依托，而習題作為教材的重要組成部分，與課程內(nèi)容緊密相連，是學生自己嘗試應用所學知識來解決問題的重要部分.因此，適當習題情境的建立不僅能幫助學生形象的復習和鞏固相關(guān)知識點，還能成為書本知識和實際應用之間的重要橋梁.

2011年版課標倡導“從生活走向物理，從物理走向社會”，而2022年課標在此基礎上進一步發(fā)展，聚焦培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)，核心素養(yǎng)的最終體現(xiàn)是學生能將物理知識抽象和凝練，在真實情境下解決問題.而對于剛開始接觸物理學習的初中生，若只是脫離實際地死記硬背或生搬硬套公式、盲目刷題，則必然會導致學生對物理學習興趣的喪失，更談不上培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng).因此，作為物理知識學習的入門和開端，初中物理學習情境的恰當建立尤為重要.情境載體中的習題將引導學生有效建立知識和情境的關(guān)聯(lián)，為學生解決實際問題作鋪墊，學生在各種情境的互動中逐步培養(yǎng)核心素養(yǎng).目前已有的基礎教育物理試題情境研究大多是對高考試題或者高中習題的情境分析，而對初中物理試題或教材習題的研究較少.因此，本文以人教版初中物理八年級下冊的習題為研究對象，從情境類型學的相關(guān)理論視角出發(fā)，對習題的情境特征進行分析，以期得出現(xiàn)行教材的習題情境特點.

1 習題情境的研究框架

1.1 概念界定與分析框架

比利時學者羅日葉提出的“情境類型學”為構(gòu)建試題情境提供了理論框架和支撐[3-5].羅日葉認為學習評價有兩種邏輯，一種是終結(jié)性的考試邏輯，另一種是整合性的評價邏輯[7].整合性的評價邏輯認為，問題不應只是評估學生是否掌握了這些知識和技能，而更應評估他們是否具備運用這些知識和技能去解決復雜情境問題的能力.這一評價邏輯符合課標對于學生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的理念.特別是，羅日葉在此評價邏輯下進一步引入了“情境”概念，即應以真實問題為原型加以改編來評估學生的學習成果.羅日葉提出，對情境類型的分析應從辨別參數(shù)、內(nèi)容參數(shù)和裝扮參數(shù)3個維度進行[8].這3個參數(shù)分別描述了情境的外部特征、設計目標和情境的引導或障礙程度.

依據(jù)《中國高考評價體系》和羅日葉提出的情境類型學理論，有研究將物理試題情境界定為：圍繞某一主題，通過文字、圖表、數(shù)據(jù)等來呈現(xiàn)知識背景信息，設計相應的物理問題或任務；學生在完成特定任務時需要對背景信息進行加工、改組或評估，從而為考查學生學科核心素養(yǎng)提供載體[3].本文依據(jù)羅日葉的理論框架從辨別參數(shù)、內(nèi)容參數(shù)和裝扮參數(shù)3個維度對習題情境進行分析，參考國內(nèi)已有研究，設計分析框架如表1所示[3-5].

表1 參量取值范圍設定

1.2 研究說明

人教版初中物理教材共有三冊，其中八年級有上下兩冊，九年級是全一冊，教材內(nèi)容難度逐級增加.八年級下冊的內(nèi)容包含運動和相互作用以及能量兩個內(nèi)容主題，這一學習階段也正好是初中生科學思維和科學探究素養(yǎng)進一步提升的時期，具有承上啟下的關(guān)鍵作用.因此，本研究將對八年級下冊的習題進行分析，在人教版教材中習題被安排在“動手動腦學物理”欄目，是課內(nèi)或課后的學習活動，包括問題討論、練習、實驗、社會實踐以及小論文寫作等.該冊共有6個章節(jié)，在“動手動腦學物理”模塊共有89道題，涉及運動和相互作用與能量兩個內(nèi)容主題，主要包括機械運動和力以及機械能及其轉(zhuǎn)化.本研究利用表1的分析框架對89道習題逐一分析，此處，以教材第46頁第2題為例，說明分析規(guī)則，如表2所示.

表2 習題分析規(guī)則說明

2 研究結(jié)果與分析

根據(jù)表1的分析框架，對人教版初中物理教材“動手動腦學物理”欄目習題進行逐題分析，分析結(jié)果如下.

2.1 辨別參數(shù)的分析

辨別參數(shù)是以情境的外在特征為基礎對情境所做出的定性描述，而不涉及情境內(nèi)部所需要解決的問題，在解決問題之前，它可以幫助學生從外部認同并歸類這個情境屬于某類情境.在本研究中辨別參數(shù)包含情境素材來源、學科領(lǐng)域、期待的作業(yè)類型以及情境的開放等級4個二級維度，具體如圖1所示.

(a)情境素材來源

從圖1可以看出，人教版初中教材的習題情境素材主要來源于社會生活，比如觀察跳水運動視頻分析運動員起跳瞬間跳板的形變程度，利用翹棒、剪刀等分析杠桿的特點，用過山車的過程定性說明動能和勢能的轉(zhuǎn)化情況等.這些素材與學生生活貼近，是學生較為熟悉的情境.然而，教材中的科技前沿成果素材情境比例較低，也很少取材于大自然中的現(xiàn)象，尤其在機械運動這一內(nèi)容板塊有所體現(xiàn).

從習題情境涉及的學科領(lǐng)域來看，在該冊習題只需要調(diào)用單學科知識進行解決即可，并沒有涉及其他學科.在本欄目習題情境開放等級方面，可以看出習題的開放性比較低.

從期待的作業(yè)類型來看，“提供解釋”和“代數(shù)運算”是所占比例較大的作業(yè)類型.“提供解釋”的作業(yè)類型覆蓋所有章節(jié)，主要是讓學生利用所學概念與原理解釋實際現(xiàn)象的習題；“代數(shù)運算”則分布在“重力”“壓強”“浮力”“功與功率”等章節(jié)，學生需運用公式進行代數(shù)運算. “繪制圖表”集中在“力”“二力平衡”等章節(jié)，主要是作出力的示意圖；“具體方案”和“寫作與查閱資料”則與開放性習題情境相關(guān)，提出具體方案主要體現(xiàn)在探究實驗中，要求學生設計實驗，說出實驗步驟，檢驗猜想，比如液體壓強這一小節(jié)的第3題，“探究液體壓強是否跟深度、液體密度有關(guān)”的實驗，學生需提出具體步驟來檢驗結(jié)論.

2.2 內(nèi)容參數(shù)的分析

內(nèi)容參數(shù)是要學生去解決這個情境的時候才會顯現(xiàn)出來，需要考慮情境的內(nèi)部描述參數(shù)，從情境設計的目標劃分，內(nèi)容參數(shù)是學生在情境中調(diào)動知識，獲取情感、態(tài)度和價值觀，并在相互關(guān)聯(lián)的問題以及數(shù)學技巧的使用中體現(xiàn)出來.如圖2所示可看出教材習題以單題考查單一概念或規(guī)律為主，涉及的概念或規(guī)律是本題所處章節(jié)的重點內(nèi)容.其中向?qū)W生傳遞情感態(tài)度的習題情境很少；需要應用數(shù)學知識的習題情境占比還未達到50%，且主要出現(xiàn)在“代數(shù)運算”“提供解釋”的作業(yè)類型中.

(a)涉及概念與規(guī)律

2.3 裝扮參數(shù)的分析

裝扮參數(shù)是反映問題表述方式的參數(shù).比如有的問題是未經(jīng)過命題人加工的原始情境，有的情境則是裝扮過的、具有教學性質(zhì)的，既可以給予學生引導也可以設置障礙.本研究通過分析情境的呈現(xiàn)方式反應習題對情境的描述水平.如圖3所示，習題情境以“文字”“文字+圖片”“文字+圖表”的形式呈現(xiàn)，大多以文字呈現(xiàn)；第七章“力”與第九章“壓強”的習題則圖片數(shù)量比較多.比如在“力”這一章節(jié)中往往需要學生從情境中抽象出物體的受力情況，“液體壓強”章節(jié)中則涉及較多的演示實驗，需要通過圖片展現(xiàn)出實驗裝置，圖片呈現(xiàn)的作用多以輔助文字內(nèi)容幫助學生將情境具體化從而理解情境，或者從情境中提取信息解決問題.

3 結(jié)果與討論

3.1 分析結(jié)論

從辨別參數(shù)看，人教版初中物理教材習題情境素材主要強調(diào)學生的社會生活，作業(yè)類型也多以提供解釋和代數(shù)運算的形式存在，然而涉及的學科領(lǐng)域和情境開放程度較為單一.從內(nèi)容參數(shù)看，習題偏向于考查學生對該節(jié)學習內(nèi)容的知識理解與掌握，但每節(jié)小題之間相互獨立存在，降低了學生對信息提取和知識聯(lián)結(jié)的難度.從裝扮參數(shù)看，習題情境雖以文字呈現(xiàn)為主，但大多習題的文本字數(shù)較短，閱讀門檻不高，學生能自然輕松地進入情境；有圖片展示的習題主要出現(xiàn)在對物體受力分析，探究實驗的情境之中.從習題的情境特征中可以看出，人教版初中物理教材側(cè)重習題的復習與鞏固功能，幫助學生鞏固學習內(nèi)容和檢測學習問題，同時情境的創(chuàng)設具有相對應知識的針對性，有利于學生理解學習內(nèi)容，保障教材習題的基礎性.

3.2 討論與啟示

本文所分析的教材是人民教育出版社依據(jù)《義務教育物理課程標準(2011年版)》于2012年出版的修訂版教材，結(jié)合以上分析得出的結(jié)果，可以看出2012年版的人教版教材習題充分地體現(xiàn)了義務教育的啟蒙性和基礎性特點.在以培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)為導向的課程改革中，2022年版課標在原來的基礎上對習題設計有了進一步的要求，比如“要聯(lián)系實際，注重情境創(chuàng)設，有針對性和層次性；設計從易到難的節(jié)聯(lián)系；設計體現(xiàn)綜合強化功能的章聯(lián)系等”，分析以往的教材則有助于理解新課標對習題的新要求.

通過對習題情境的分析，可以看出2012年人教版教材習題對知識內(nèi)容的針對性，努力取材于學生周圍社會現(xiàn)象的實際素材并嘗試引導學生進行科學探究，然而以新課標視角再對比，習題情境的設計有幾點問題需要注意并反思.

首先，習題之間的層次性仍需強化，限于篇幅和減負的考慮，可以看出教材習題數(shù)量是有限的，雖然教材正文中有“想想做做”等其他欄目，但同一章節(jié)的小題之間缺少關(guān)聯(lián)，也沒有綜合強化功能的章練習環(huán)節(jié).若在教學實踐中，教師不再另外補充習題練習，學生在自主學習教材習題時只是“做題”，而非在情境中“解題”，培養(yǎng)學生的物理核心素養(yǎng)成效則會降低.

其次，在新課改背景下的習題情境素材應立足于時代，融入最新科研成果、科研動態(tài)，同時滲透與科學本質(zhì)和科學、技術(shù)、社會、環(huán)境相關(guān)的內(nèi)容，以達到學生科學態(tài)度與責任核心素養(yǎng)的培養(yǎng).

最后，目前教材安排有一定的開放性習題，也有具有適當引導的科學探究習題.例如，教材第26頁的第4題，“在做研究影響滑動摩擦力大小的因素的實驗中，有的同學提出滑動摩擦力的大小與接觸面積有關(guān).如果要做這項研究，你認為應該如何設及這個實驗”.這些題目大都是直接提出需要探究的問題來考查學生設計實驗與進行實驗的能力，但卻缺少了與實際情境的關(guān)聯(lián)，不易調(diào)動學生探究的積極主動性，且情境所涉及的學科大都為單學科問題，習題的跨學科性不足.

4 結(jié)束語

物理問題是由解題者和題干、提問共同構(gòu)成的整體，同時物理問題發(fā)生于觀念生態(tài)(解題者)與情境生態(tài)(題干和提問)的交疊與相互作用之時[6].習題是教材正文內(nèi)容的延伸，學生在完成習題的過程中，通過解讀物理問題或任務，運用自己的知識和能力將自己的學習經(jīng)驗表現(xiàn)在習題作業(yè)中，而情境則搭建了習題的情境生態(tài)，是與實際生活的銜接.新課標注重內(nèi)容的綜合性、跨學科性與實踐性.進一步豐富對習題情境的創(chuàng)設可為擺脫學生成為“做題家”的困境，為向發(fā)展核心素養(yǎng)的育人本質(zhì)提供了可探索的途徑.