基于學科素養下的高中物理情境化試題設計或編制

戴輝

摘 ? 要：為在高中物理教育教學實踐中，高效培養高中生物理學科素養，適應高考改革中試題設計的新變化。文章對基于學科素養的高中物理情境化試題設計展開討論，通過研究可知，為突出情境化物理試題作用，提高學生學科素養，相關人員在試題設計時，還應堅持以物理學科知識為基礎，以學科素養為導向，合理創設試題情境，綜合考查學生思維能力。

關鍵詞：高中物理；學科素養；情境化試題；物理概念

學科素養是高中物理教學目標達成的條件之一，對學生未來發展、能力提升有著不可忽視的作用。如何利用情境化物理試題，考查、培養學生物理學科素養，增強學生物理問題解決能力是教育工作者急需解決的問題。因此，文章對物理情境化試題的設計展開探究，旨在明確試題設計要點，針對性地考查學生物理學科核心素養，強化學生物理知識運用能力。

1 ?物理情境化試題相關概念

現階段，高考改革過程中教育部門對試題設計提出更多要求，需要命題人員在借助試題培養學生物理知識運用能力時，重視學生學科素養的提升。對此，相關人員嘗試設計情境化試題，用現實情境支撐物理知識，為學生提供可探究、思考的機會，同時針對性地培養、評估高中生物理學科核心素養。讓學生在情境化試題任務完成中，內化高中物理知識，達成物理教育教學目標[ 1 ]。

所謂情境化問題，具體指以生活實際、社會生產、自然環境中客觀存在的現象為背景，融入物理規律、物理概念，為學生設計的可探尋、思考的物理問題。其中物理相關概念、物理知識運用能力是情境化問題考查重點。比如情境化試題可為學生呈現抽象、真實的復雜情境，學生結合情境分析題目中隱藏的物理知識時，會建立物理知識模型，多角度運用所學物理知識，擁有分析、解答物理問題的能力。

2 ?基于學科素養設計高中物理情境化試題的必要性

2.1 ?有利于提升學生物理學科素養

情境化試題是將實際物理問題情境化處理后的產物，是學生將實際問題轉化為可解決物理問題的基礎，能夠使學生正確應用物理概念，解析物理問題，對學生物理學習起到承上啟下、夯實基礎的作用。學生在情境化試題解答中，會基于情境、過濾情境，聯系物理知識構建物理模型，這一解題過程可有效鍛煉學生思維和信息獲取、分析、歸納、總結能力，從而滿足高考改革背景下，對學生學科素養的提升要求，增強學生綜合能力[ 2 ]。

通常情況下，解析情境化試題時，學生應在“去情境”后分析試題考查重點?！叭デ榫场焙蟮母咧形锢碓囶}會轉變為常規物理問題，學生在情境指引下，可適應形式多變的物理問題，抓住物理試題內核，逐步掌握同類試題的解答技巧，學會從不同角度剖析試題，透徹理解物理知識。使教師有效利用情境化試題，鍛煉學生物理技能，培養學生物理學科素養。

2.2 ?有利于發展學生邏輯思維

解答情境化試題時，學生需將題目中文字所描述的內容轉變為具體情境，隨后理解題目基本要求、給出的條件，聯系已學物理知識，找出隱藏的考點。所以情境化試題解析過程，與學生物理學科素養的培養模式不謀而合，學生將結合情境探究物理條件、邏輯推理條件，并在思維加工后，懂得提取有用信息，分析解題條件，培養學生信息加工、總結歸納能力，鍛煉學生思維，有利于發展學生邏輯思維，增強學生物理綜合能力。例如在2018全國卷中，某情境化試題用“煙花彈”創設情境模型，且以“物理學科素養”、學生邏輯思維為導向，考查學生“豎直上拋運動”，讓學生在科學建模過程中，靈活運用動量守恒定律、機械能守恒定律，檢驗學生試題解析中的思維能力變化，發展學生邏輯思維。

3 ?學科素養視域下高中物理情境化試題的設計策略

3.1 ?明確物理學科素養核心內涵

物理情境化試題設計的關鍵，在于明確試題考查目標?；趯W科素養的高中物理情境化試題，其檢測目的是檢驗學生物理學科素養，即學生科學思維、物理概念、實驗探究能力、科學態度與責任[ 3 ]。為確保物理情境化試題設計的可靠性，相關人員應明確物理學科素養的核心內涵，并以此為依據，在不同情境設計中考查學生科學思維、物理概念、實驗探究能力、科學態度與責任等四方面的能力與意識。使高中生可以針對不同試題情境，靈活運用物理知識，分析試題中的物理問題、物理條件，得出最終的答案。學生解題過程是對學生學科素養、物理問題解決能力的培養，對學生構建完整物理知識體系，增加學生物理知識運用的靈活性意義重大。同時可滿足現階段學生學科素養的提升要求，適應新時期物理教育教學的變化，助力高考改革工作。

3.2 ?確定情境化試題設計維度

情境化物理試題設計時，同樣應該規范物理試題內容的篩選流程，確定情境化試題設計緯度，保證物理試題中蘊含的物理知識符合高中生認知水平。因此，設計以學科素養為導向的情境化物理試題時，相關人員可按照PISA 2018科學素養測評結果，從學生科學思維、實驗探究、責任與態度、物理概念等緯度入手，設計情境化物理問題。其中，“科學責任與態度緯度”是在試題設計中，利用情境設計，使學生憑借自身價值觀判斷題目內的事物、物理現象。而科學思維、實驗探究能力、物理概念是設計物理情境化問題的主要緯度，對學生認知水平、學科素養的提升有著重大意義[ 4 ]。

具體來說，首先，“物理概念”該緯度中，學生需將所學物理知識套入復雜物理情境中，并運用自身物理知識經驗解決物理問題，領悟物理問題探究技巧，可以靈活運用所學物理知識，而非單一地了解題目考察重點?；诖?，相關人員在設計物理情境化試題時，應分別從概念性、事實性、認知型的物理知識入手，呈現情境化物理現象，構建可與物理學科領域深入聯系的試題模型，針對性地考查摩擦力、重力、浮力、彈力等高中物理知識，教會學生在情境化問題解析中掌握物理規律，解答實際的物理問題。

其次，“科學責任與態度”是針對學生認知水平所確定的試題設計緯度，而認知水平是設計物理情境化試題的重要影響因素。對此，相關人員應在設計試題時，科學劃分高中物理知識體系中的現有內容，并以高中物理課程標準、教學目標、學科素養為依據，立足于高中生認知水平、邏輯思維能力設計物理情境化試題。

最后，“科學思維緯度”中，命題人員往往需基于物理課程目標、學科素養培養目標科學篩選試題內容，設計試題情境，評估試題對學生科學思維的影響程度，綜合考查學生對物理規律、物理概念的理解與應用能力。讓學生在試題解析中，鍛煉自身邏輯思維、科學思維，持續提高學生認知水平，發揮情境化試題對學生學科素養的提升優勢。

3.3 ?遵循科學的物理試題設計原則

為保證高中物理情境化試題設計的科學性、合理性，命題人員應遵循科學的物理試題設計原則，使情境化物理試題符合學生學科素養的提升要求，確保試題設計質量。

首先，堅持科學性原則[ 5 ]。情境的科學性是評估該類試題設計質量的重要因素，因此，命題人員需創設學生可理解，且與學生認知水平、高中物理知識符合的情境，呈現試題情境時，需清晰地呈現試題內的背景信息，準確傳遞情境內容，讓學生能夠將試題文本轉變為情境，并將情境內容遷移到物理知識中，正確理解情境化試題。

其次，堅持公平性原則。學生處于不同地域，風俗習慣、文化背景、經濟水平會有著明顯差異，選擇情境素材時，命題人員應考慮高中生知識背景，聯系區域特征，將情境服務于物理問題的解決，避免將帶有歧視內容的情境設計在題目中。

最后，堅持時代性原則。物理情境化試題設計同樣應與時俱進，命題人員應立足于當前、未來的科技發展或實際生活，增加符合時代發展的物理情境，增強物理情境化試題的創新性。

如題：2021年2月，執行我國火星探測任務的“天問一號”探測器在成功實施三次近火制動后，進入運行周期約為1.8×105 s的橢圓形停泊軌道，軌道與火星表面的最近距離約為2.8×105 m。已知火星半徑約為3.4×106 m，火星表面處自由落體的加速度大小約為3.7 m/s2，則“天問一號”的停泊軌道與火星表面的最遠距離約為（ ?）

A.6×105 m ? B.6×106 m ? ?C.6×107 m ? ? D.6×108 m

該題目是在情境設計中，用2020年物理諾貝爾獎、恒星多年運動軌跡為背景，考查學生對萬有引力定律、開普勒第三定律的靈活運用，使學生在關注科技領域發展現狀的同時檢驗學生物理問題的實際解決能力。

3.4 ?合理設計物理試題情境

基于學科素養的高中物理情境化試題，其設計要點在于確保情境設計的合理性，且試題情境應側重于考查內容，可以有效評估學生學科素養、物理學習能力、物理知識運用能力。一方面，教師所設計的試題情境，應具有一定真實性，或客觀存在，情境基礎結構應為物理知識，主要素材為現實生活。例如2021高中物理全國甲卷中的第15題，以傳統游戲“旋轉游戲”作為情境素材，請學生結合“紐扣旋轉”圖，聯系生活實際，計算轉速為50 r/s時，紐扣與中心位置相距1 cm時的點向心加速度大小，考察學生對圓周運動規律的內化程度。

另一方面，為使學生在情境化試題解析中，順利將所學物理知識與試題建立聯系。命題人員需提前分析情境化試題類型，合理融入生活化素材，增強學生對試題情境的接受程度。但在素材選取時，命題人員還應科學加工素材，理清所選素材與物理現象、物理概念的關系，合理將素材嵌入物理情境內。避免因素材嵌入不到位影響物理情境合理性，阻礙學生解題思路。而教師素材嵌入是否合理的檢驗方法，并非學生對情境化問題解答的正確性，而是能夠在解題后獲得知識經驗，學生科學思維、學科素養得以提升。

4 ?結語

綜上所述，指向物理學科核心素養的情境化試題，需要以物理學科知識為基礎，用客觀存在的情境為背景，綜合考查學生物理知識運用能力，培養學生學科素養。所以在編制情境化試題時，相關人員還應抓住學科素養內涵，合理在情境化設計中融入物理知識，從而發揮情境化試題作用，發展學生思維，鍛煉學生綜合能力，為學生物理水平的提升創造有利條件。

參考文獻：

［1］ 李利國.例說核心素養下高中物理試題中的情境創設——問題與思考[J].高考， 2019（32）：66-67.

［2］ 郭詩藝，張金良.核心素養導向下高中物理教學中問題情境創設的探索[J].科教文匯，2020（5）：135-136.

［3］ 劉津羽.物理教科書中情境化試題特點分析——以人教版高中物理必修1為例[J].中學生數理化（自主招生），2020（1）：25-27.

［4］ 施學斌.提升學科素養的高中物理習題包設計[J].中學物理，2020（7）：18-30.

［5］ 田成良.依托情境試題 落實素養考查——以2019全國高考物理試卷為例[J].中學物理， 2019（19）：58-59.