高中物理情境化試題及情境化教學策略研究

王翔云

【摘要】高中物理教學以學生發展為本，以培育物理學科核心素養為目的，倡導創設真實且具有價值的相關情境，包括創設以科技為情境的物理試題、以運動為情境的物理試題等.本文提出高中物理情境化試題命題相關建議，并探討高中物理情境化教學策略，以主題為引領，使物理課程內容情境化，有效激發學生的探究興趣，發散學生的物理思維，進一步提升學生的物理學科核心素養.

【關鍵詞】 高中物理;情境化試題;情境化教學

物理學科旨在研究物質結構、相互作用、運動規律，與日常生活場景具有緊密的聯系，需要以大量的生活情境為依托.隨著新課程標準的不斷深入，高中物理情境化試題命制是亟待解決的重要課題.本文結合學生的特點和實際需要，精心創設形象、生動、具體的教學情境或場景，喚醒學生的生活化情感，進行高中物理知識的意義建構，促進學生高中物理思維的發展.

1 高中物理試題命制分析

高中物理試題屬于教育和心理特質測試的一個單元，通過相應的刺激情境和一定的應答方式，考量學生的物理知識、能力和某些心理特質.通常來說，高中物理試題要求學生運用物理學知識進行解答，基于學生的認知特點和具體學情，結合高中物理測試目的展開試題命制.

1.1 以科技為情境的高中物理試題

以科技為情境的高中物理試題是以自然界和社會生活中的真實問題為背景，結合物理高考知識內容進行命制，科技情境化試題以自然科學原理生產的各種工具、設備、技術、工藝體系為依托，注重情境化試題的真實性和生活性，要求學生從情境中抽離有效信息，解決生活中的實際問題，從而考查學生的物理學科素養和關鍵能力.

（1）根據科技前沿素材命制試題.以我國2022年最新航空領域新聞高分三號03衛星成功發射的素材為依托，設計多選試題，要求學生運用萬有引力的物理知識進行解答，根據題述條件列出向心加速度表達式，建構相關物理模型并進行分析計算，從而考查學生的物理觀念和科學思維；

（2）結合科技應用素材命制試題.當前汽車大多配置有ABS防抱死剎車系統，確保汽車剎車時有一定的轉動而不會抱死，實現汽車剎車時的安全.基于這一科技應用前提，選取電磁感應現象的物理內容為出題點，要求學生判斷磁通量的變化趨勢，結合法拉第電磁感應定律求解相關問題，考查學生初步的物理觀念，通過建構簡單的物理模型解決實際問題.

1.2 以運動為情境的高中物理試題

以運動為情境的高中物理試題通常是以“人”作為主體，按照相關規則和技術要求進行活動，學生根據運動情境提取已知信息，解決預設的物理問題或任務.為了綜合考查學生的理解能力、推理能力、數學應用能力、綜合分析能力，可以結合體育運動情境創設試題：

（1）基于現實生活的物理情境素材.從體育比賽中尋找情境素材，根據中國女排在2014年倫敦奧運會中的某場比賽，基于一維碰撞問題的思路將情境理想化，使排球被運動員阻攔后按原路徑返回，出于方便計算的角度考慮，排球的運動速度和質量均為近似值，要求學生運用動量定理計算運動員對排球的沖量，從而理解動量是矢量的物理概念.

（2）基于既有試題的情境素材.可以從高考題中尋找情境素材，選取足球運動員羅納爾多在某場比賽中的一記頭球攻門，考慮平拋運動的物體僅受到重力的作用，在試題中設置理想條件“不計空氣阻力”，要求學生運用拋體運動知識，計算足球初速度的最小值和最大值.

（3）從教材中找尋情境素材.選取高中物理教材“拋體運動的規律”內容，引導學生進入到相關問題情境，運用拋體運動知識計算排球剛好過網和恰好出界時的初速度及落地瞬時速度，考查學生的推理能力、物理觀念和科學思維.

2 高中物理情境化教學實施流程

2.1 情境準備環節

首先，要進行課標教材分析，包括對課標的分析和對教材的分析.從課標分析來看，要了解高中物理課程的基本觀念，為學生創設主動參與、積極探索、自主實驗、勤于思考的課堂情境，讓學生主動觀察、自主體驗，通過合適的情境把握教學重難點.

其次，要進行學生分析，將學生作為課堂主體，獲悉學生的興趣、心理、既有知識經驗、接受程度等，從而使學生能夠更好地融入情境.

最后，情境的選擇是整個情境化教學的關鍵因素，教師需精心創設適宜的情境，注重情境的適切性、代表性、啟迪性、實踐性，能夠最大程度激發學生的探究興趣和熱情，給予學生更多的實踐空間，能夠深入理解物理知識、體驗情境.

2.2 情境創設環節

根據情境化教學的需要，教師可以創設不同的情境，如語言故事情境、模像情境、模擬情境、真實情境等.其中，語言故事情境創設需重點關注學生的接受程度；模像情境則充分利用圖片、電影、錄像、電視等相關模像，對學生產生直觀的感官刺激；模擬情境則通過模擬實際情境的方式加以呈現，注重情境的針對性；真實情境創設以“真實”為核心，最大程度激發學生參與的主動性，在真實體驗中進行操作實踐.

2.3 情境引導環節

教師通過創設的情境引導學生進入學習過程，對物理知識有真切的感受，并通過提問、布置任務等方式融入其中，對物理概念進行歸納總結、理解、應用，全面把握高中物理概念的本質屬性，更好地幫助學生進行高中物理知識的遷移和拓展，培養學生獨立分析問題、解決問題、遷移應用知識的能力.

3 高中物理情境化教學的應用案例分析

為進一步培養學生的高中物理學科核心素養，課程內容情境化是極其重要的實施路徑，學生通過情境化教學能夠深入感受新舊知識之間的共性鏈接，把握高中物理概念，探尋到相關物理規律，從而真正達到學以致用的目的.本文以人教版高中物理必修1中的“運動的描述”部分為研究案例，基于情境化教學進行單元教學設計和應用，達到樹立物理觀念、培養科學思維的教學目的，選取相關比賽視頻作為運動單元教學課堂情境，通過模擬情境、模像情境的創設方式，將“質點”“坐標系”“時間、時間間隔”三個物理知識點相串聯，引領學生快速融入教學情境之中，加深對物理觀念的理解和記憶.

3.1 “質點”知識的情境化教學

教師運用多媒體播放施廷、王涵“女子雙人3米板”跳水視頻，中國組合賽艇“女子四人雙槳”比賽視頻，設置以下兩個問題：“運動員在不同位置時應保持什么樣的姿勢？描述下運動員由跳板到入水時的軌跡，是否應考慮不同位置的姿勢？”“賽艇過程中運動員的劃槳運動是怎樣的？”通過上述問題情境的創設，教師引導學生進行思考，準確把握運動員在不同位置時的動作和姿勢，組織學生思考和討論，初步構建物理觀念——認識質點，理解運動員跳板到入水運動時無須注意其姿勢，可以忽略運動員的大小和形狀；而在賽艇項目中探討賽艇的速度、軌跡及所處位置時，可以忽略賽艇的大小和形狀.之后，教師與學生共同歸納和總結，可以將運動著的人或物體簡化為一個點，忽略其大小和形狀，僅強調其“質量”，使之成為一個有質量的點，即“質點”.

結合教學內容和要求，教師設計兩個活動：活動1，學生由教室后走到教室前，其他學生觀察學生所處的位置，思考能否將該學生簡化為一個質點；活動2，學生由教室后跑步到教室前，其他學生觀察該學生不同位置的動作，思考能否將該學生簡化為一個質點.

通過上述活動，引導學生總結出將物體抽象為質點的條件.進而，教師創設相關問題情境：當研究地球繞太陽公轉時，能否將地球簡化為質點？當研究地球表面不同區域分布狀況時，能否將地球簡化為質點？學生圍繞問題展開思考，最終得出結論：當研究該學生所處位置時，可將其簡化為質點；當研究該學生不同位置的動作時，則不能將其簡化為質點；當研究地球公轉時，可將其簡化為質點；當研究不同區域分布狀況時則不能簡化為質點.由此可見，通過相關情境的創設，能夠充分激發學生的積極性，在參與交流與討論的過程中理解將物體抽象為質點的條件，并根據實際的研究問題來進行判斷，從而較好地培養學生的科學思維.

3.2 “參考系”知識的情境化教學

教師創設“女子雙人艇470級第1輪”比賽項目的視頻情境，引導思考問題：“比賽中帆船的船桅是靜止的還是運動的呢？”學生觀看比賽視頻，并思考船桅相對于帆船是運動還是靜止，相對于觀看者又是運動還是靜止的呢？由此引發學生的認知沖突，教師則要適時給予指導和點撥，引領學生形成正確的物理認知，并通過合作討論交流的方式，將學生既有的認知結構轉化為后認知結構中的儲備知識，最終得出結論：船桅相對于船而言是靜止的，相對于觀看者而言是運動著的，從而理解運動和靜止是相對的物理概念，學會運用“參考系”準確描述物體的運動狀態，實現物理知識儲備層次的螺旋上升.

3.3 “時間 位移”的情境化教學

通過情境化教學引導學生了解坐標系的概念，學會應用一維坐標系，準確區分時刻和時間間隔、路程與位移等物理觀念，從而培養學生的科學思維和探究精神.

教師運用多媒體播放張雨霏的“女子200米蝶泳”視頻，提出相關問題情境：“10時28分和2分03秒86分別指時間間隔？時刻？”組織學生進行自主思考和交流討論，并分享交流結論：北京時間上午10時28分指時刻，2分03秒86指時間間隔，準確表達時間間隔和時刻的概念，加深對時刻與時間間隔的理解，區分開時刻與時間間隔，并在實際情境中理解日常生活中時間的涵義.

學生觀察上述視頻并判斷運動員游了30s后所處的位置，教師適時給予引導，以運動員所在泳道為參考系，將起點作為零刻度點，計算運動員到起點的距離，通過師生交流和生生交流的方式，總結歸納得出結論：通過在參考系上建立坐標系的方式描述物體所在位置，并用坐標值精準表示物體的位置.

3.4 “位置變化快慢的描述——速度”的情境化教學

由于學生前期已經學習了坐標系的物理知識，知道物體所處的某一位置能夠用坐標進行表示，通過回憶得知坐標的變化量等于末位置的坐標減去初位置的坐標，進而引出本課要應用的知識點.

教師運用多媒體創設相關情境，播放蘇炳添參加的“男子百米”決賽視頻，學生通過分組學習和討論，形成對速度的全新認知，得出結論：相同時間下的位移越大，則運動速度越快；時間越短，則運動速度越快.并學會運用控制變量法比較運動員運動速度的快慢，對上述結論進行驗證，在師生的共同歸納總結下共享知識，實現物理顯性知識與隱性知識的融合.

4 結語

綜上所述，高中物理知識具有一定的抽象性，教師應做好情境化試題命制，并精心創設適宜的教學情境，運用情境化教學策略激發學生的探究動機，圍繞物理概念原理和實踐應用不同主線，引導學生在情境中獲得更好的體驗，不斷完善高中物理認知結構，提高學生的物理學科核心素養.

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