從“認知內驅力”視角談情境化試題的核心素養價值

阮志鋒　黃李炮

摘? ?要：隨著新版義務教育物理課程標準的實施，中考命題方式發生變化，強調依據標準命題，落實立德樹人，促進學生核心素養發展。以福建省中考物理試題為例，從學生認知內驅力角度出發，分析合理的試題情境對核心素養形成的重要性。研究發現，情境化試題有助于激發學生的興趣和主動性，提升其綜合能力和品德素養，促進學生核心素養的培養。因此，素養立意下的試題情境化在初中物理教育中具有重要意義，意在為教師提供有益的教學參考。

關鍵詞：初中物理；情境化試題；認知內驅力；核心素養

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2024）6-0051-6

２０１９年，教育部發布了《初中學業水平考試命題工作意見》，強調學業評價應落實立德樹人理念，以課程標準為依據，不制定考試大綱，持續提升命題水平［１］，命題時應充分考慮學生現實的學習與生活情境，提升試題情境的真實性、科學性和實踐性。在“雙減”政策下，依據課程標準，合理設置試題情境，科學設計試題難度和類型至關重要。傳統試題設計偏重知識考核，相對缺乏運用理論解決實際問題的案例［２］。在物理學科核心素養下，試題情境化設計成為研究重點。融合真實情境的物理試題設計能培養學生解決問題的能力和推理、創新能力，也可以激發學生的學習興趣，提高學習動力，增強自信，促進深度學習。因此，探索物理學科的情境化試題設計，對學生綜合能力和學科素養的提升，以及核心素養的發展至關重要。

１? ? 素養立意物理試題有效情境分析

１．１? ? 物理學認知模型理論

認知是指個體對于外界信息的感知、理解、記憶、思考和解決問題的能力，而核心素養則是學生在學科學習中所需具備的基本能力和素養。認知能力是培養核心素養的基礎，它通過感知、理解、思考和解決問題的過程，幫助學生獲取知識、掌握技能、形成積極的態度和正確的價值觀。因此，教育應注重培養學生的認知能力，以促進其全面發展和培養核心素養。

著名哲學家、科學家培根在《習慣論》中提到：認知決定思維，思維決定行為，行為決定結果。通過感知并獲取外界情境或事件，首先會有情緒、行為和生理上的反應，信息再經過大腦的整合分析，自發地思考總結，最終形成思想與思維，構建認知模型，如圖１所示。

在物理學中，感知外界情境并構建物理學認知模型是非常重要的。通過感知外界情境，我們能夠觀察和測量各種物理現象，從而獲取一些基礎數據和相關物理量。

然而，僅僅通過感知是不足以構建出完整的物理認知模型的。認知過程的介入是必要的，它使我們能夠對感知到的信息進行理解、整合、分析和推理，從而建立起物理學的概念、原理和模型，并形成解決問題的思維習慣。通過感知外界情境并構建物理學認知模型（圖２），學生可以運用物理學知識和思維工具，對物理現象進行分析和解釋。這不僅有助于學生理解物理學的基本概念和原理，還培養了學生的科學思維和解決問題的能力，體現了“從生活走向物理，從物理走向社會”的課程理念。

１．２? ? 探討核心素養價值的有效情境

１．２．１? ? 提升認知內驅力，促進核心素養發展

認知教育心理學家奧蘇貝爾研究發現：學習活動中最穩定、最可靠、最持久的推動力是認知內驅力。根據物理認知模型我們可以發現，創設有效的物理情境可以增強學習者的認知內驅力，即若提供具體而真實的學習體驗、豐富的場景刺激，以及能促進學習者探究和創新的問題情境，學習者可以更加主動地參與學習，提高學習效果。因此，創設真實有效的物理情境，可以激發學習者的內在動力，推動他們的學習積極性，促進科學思維的形成，培養學生的核心素養。

１．２．２? ? 素養立意下的福建中考評價體系

物理學科核心素養是指學生在學習物理課程中培養的基本能力和品格素養，是基于知識與技能的基礎上讓學生養成物理觀念、科學思維、科學探究和科學態度與責任［３］。近年來，福建省中考物理科試題命制堅持以《義務教育物理課程標準（２０２２年版）》為命題依據，突出學科基礎，彰顯學科素養。試題除了全面考查學生的基礎知識和基本技能外，還重視考查學生應用物理知識解決實際問題的能力，兼顧學業考查的同時為高中選拔優秀人才提供依據，體現初中畢業和高中選拔“兩考合一”的功能。福建中考經過幾年的探索和實踐，歸納總結出了“一核三層三翼”的中考評價體系，如圖３所示?！耙缓恕睆娬{立德樹人、遵循課標、有利發展；“三層”指明核心價值、學科基礎、行為習慣；“三翼”核心內容是基礎性、應用性、發展性。

特別是應用性，中考試題要關注學科內容貼近時代、貼近社會、貼近生活的要求，要將實踐情境、學習探索情境融為一體。該評價體系注重引導學生認知發展、個性發展和創新發展，從學生認知內驅力出發，培育學生的核心素養。

１．２．３? ? 情境價值的體現

福建中考物理試題情境從五個方面提升學生的核心素養，分別是日常生活情境、科學探究情境、科技前沿情境、跨學科實踐情境和科學人文情境。這些情境的應用能夠提升學生的認知內驅力，幫助學生從學習掌握必備知識逐漸提升到關鍵能力的養成，而且情境化試題能夠通過引入有趣且具有實際應用背景的情境，激發學生對物理學習的興趣［４］。學生在真實情境中通過完成學科任務，逐步激發出內在潛能，潛能的激發能讓學生在學習中更好地理解和掌握學科知識，提高學習能力和解決問題的能力。具體能力提升所展現出來的綜合品質，有利于培養學科素養，這是物理學科核心價值的積極體現，促進學生核心素養的發展，如圖４所示。

（１）在日常生活情境中，學生能夠將物理概念和原理應用于實際問題。通過解決學生熟悉的日常生活中的物理問題，遵循學生的認知規律，讓學生能夠理解物理知識的實際應用價值，同時培養他們的問題解決能力和創新思維。

（２）科學探究情境是通過實驗和數據分析來培養學生的科學探究能力。初中學生好奇心較強，探索欲望強烈，內心對外界感知度較高。學生在這種情境下，通過設計和進行實驗，收集和分析數據，探索和驗證物理原理，不僅能夠激發他們對科學的興趣和探索的欲望，還可以培養他們的科學思維和科學探究能力。

（３）科技前沿情境引導學生關注物理學在科技領域的應用和發展。學生對新奇事物有強烈的探究欲望，特別是體現國家進步、民族自豪的科技，他們會發自內心地想了解原理，并能實踐應用，如航天技術、深海潛水、人工智能、自動駕駛、可再生能源等。學生了解物理學在這些領域的應用，并思考物理學對科技發展的重要性，有利于培養其創新精神和科學思維。

（４）跨學科實踐情境是將物理學與其他學科進行整合。學生可以將物理學的概念和原理與數學、化學、生物等學科進行關聯，探索不同學科之間的聯系和相互作用。讓學科知識能夠綜合應用，可使學生對知識的掌握更加透徹，學習更加自信，內驅動力更足，從而培養其跨學科思維和解決問題的能力。

（５）科學人文情境探索物理學與人類社會、文化和倫理的關聯。能與學生共鳴的文化元素是提升學生自主學習的有利因素，物理學與科學人文結合考查，是主動讓學生思考物理學對社會發展的影響，體驗科學的美妙，感受傳統文化的魅力。

通過五種情境的應用，學生不僅能夠深入理解物理概念和原理，還能夠培養關鍵能力和學科素養。物理教育的目的就是讓學生將物理知識應用于實際問題解決中，培養問題解決能力、創新思維和實驗技能。同時，使學生也能夠理解物理學在科技、跨學科和社會領域的重要性，形成物理學科核心素養，為自身全面發展奠定基礎。

２? ? 實證分析

２．１? ? 創設日常生活情境

（２０２３年福建中考第１０題）圖5是某襯衫吊牌的部分信息，號型“１７０／９２Ａ”表示適穿人群的特征參數及體型。“Ａ”表示適用于一般體型，“１７０”表示身高１７０ ｃｍ，“９２”表示（? ? ?）

Ａ．胸圍９２ ｃｍ

Ｂ．肩膀寬９２ ｃｍ

Ｃ．上臂周長９２ ｃｍ

Ｄ．脖子周長９２ ｃｍ

試題創設日常生活情境，將襯衫吊牌的實際信息與物理學科知識相結合，這種結合方式對于激發學生的學習興趣和動力大有裨益。試題的設計讓學生有機會將理論應用到實際情境中，遵循學生的認知水平，激發學生內在的認知驅動力。這類試題讓學生將抽象的物理知識轉化為實際問題的解決能力，這樣不僅可以幫助他們深化理解和掌握知識，同時也能培養他們善于觀察、勤于思考和樂于解決問題的能力，提升學科素養水平，促進核心素養的發展。

２．２? ? 創設科學探究情境

（２０２３年福建中考第２８題）學?！八喾N植小屋”的蔬菜適宜生長的溫度在１０ ℃～３０ ℃之間，項目式學習小組利用熱敏電阻和電阻箱設計溫度報警電路，電阻箱是可以調節并顯示阻值的變阻器。

（１）利用圖6甲所示電路探究熱敏電阻Ｒｔ阻值隨環境溫度ｔ變化的規律。

①根據圖6甲，用筆畫線表示導線，將圖6乙中的實物電路連接完整；

②連接電路的過程中，應將開關＿＿＿＿＿＿＿＿，將電阻箱的阻值調至最大，起到＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的作用；

③將熱敏電阻置于０ ℃的環境中，閉合Ｓ１，斷開Ｓ２，記錄電流表示數Ｉ０，然后＿＿＿＿＿＿＿＿＿（描述開關狀態），調節電阻箱Ｒ０直至電流表示數為＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，此時Ｒｔ＝Ｒ０；

④將熱敏電阻Ｒｔ置于不同溫度的環境中，重復步驟③，測得的數據如表1所示；

分析數據可得：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而＿＿＿＿＿＿＿＿；

（２）根據上述探究結果，設計報警電路。

實驗器材：電源（恒１２ Ｖ）、熱敏電阻Ｒｔ、電阻箱Ｒ０（０～９９９９ Ω）、數字電壓表（Ｕ≥７．２ Ｖ時報警）、數字電流表（Ｉ≥６ ｍＡ時報警）、開關一個、導線若干。

設計要求：小屋溫度ｔ≥３０ ℃或ｔ≤１０ ℃時都有一個電表報警。

①虛線框中的電路圖是學習小組設計的報警電路（圖7），但它不能完全滿足要求，請你根據設計要求將電路圖補畫完整；

②設計的電路中，電阻箱Ｒ０應調為＿＿＿＿Ω。當溫度降低到１０ ℃時電路報警，此時電流表的示數為＿＿＿＿＿＿＿＿＿ｍＡ。

試題應用“水培種植小屋”的生活實踐，創設科學探究情境，并能創新問題情境，情境設計巧妙，符合學生認知層次要求，有助于學生素養的培養。首先，試題將學生的學習內容與實際生活中的問題相結合，即水培種植小屋的溫度控制。這種情境設計既富有挑戰性，又具有實踐性，能夠引發學生的好奇心和探索欲，從而激發他們的認知內驅力。同時，這個問題需要學生運用自己的電路知識來解決，這個過程需要學生將實驗數據與物理原理聯系起來進行數據分析和推理，提高他們對物理學科的理解和應用能力。同時，在設計報警電路時，學生需要將所學的電路知識應用到實際問題中，能夠鍛煉他們的科學思維和學科實踐，將有助于他們提升科學素養，培養他們的創造力和解決問題的能力。

２．３? ? 創設科技前沿情境

（２０２３年福建中考第１０題）從百米淺海到萬米深海，中國自主研制的潛水器有了質的飛躍。潛水器下潛到圖8中標注的對應深度，承受海水壓強最大的是（? ? ? ）

Ａ．７１０３救生艇

Ｂ．蛟龍號

Ｃ．深海勇士號

Ｄ．奮斗者號

題目所描述的是中國自主研制的潛水器在深海探測方面取得的成就，展現了中國科技人員的創新精神和技術實力。這一成就體現了國家在科技前沿的進步和發展，同時也彰顯了國家自主創新的核心價值。通過突破技術壁壘，中國在深海探測領域取得了質的飛躍，為國家發展提供了強有力的支撐。這一成就不僅是科技進步的體現，也是社會主義核心價值觀的具體實踐，體現了自主創新和勇于挑戰的精神。題設的思想是，學生在這種情境下能夠激發內在的學習動力和自豪感，以培養學生的科學興趣和探究精神，樹立正確的價值觀，提升學科素養水平。

２．４? ? 創設跨學科實踐情境

（２０２３年福建中考第３１題）實踐小組設計了由廂體、承重板和動滑輪組成的提升重物的裝置，示意圖如圖9甲，廂體放置在水平承重板上，承重板的上表面裝有壓力傳感器，裝置由電動機提供動力。該裝置設計有超載限制系統，如圖9乙，限制系統中的控制電路電源電壓恒為１２ Ｖ，定值電阻Ｒ０阻值為２００ Ω，壓力傳感器中的力敏電阻ＲＦ阻值隨壓力Ｆ壓變化的部分數據如表2所示。當控制電路的電流大于０．０３ Ａ時，電磁鐵將銜鐵吸下，Ｂ、Ｃ兩個觸點斷開，電動機停止工作。已知廂體重１５０ Ｎ，承重板和滑輪共重１００ Ｎ，忽略繩重、摩擦和電磁鐵線圈電阻。

（１）空廂勻速豎直上升時，求繩拉力Ｆ大小；

（２）在６ ｓ內將空廂勻速豎直提升３ ｍ，求拉力Ｆ做功的功率；

（３）重物放在廂體內，求該裝置勻速豎直提升重物的最大機械效率；

（４）若要將該裝置的最大載重量調小，提出對控制電路的一條調整措施。

試題巧妙地將物理知識應用于實際情境中，創設跨學科實踐情境，將物理知識的應用、模型建構和數學的表格數據分析相結合，具有重要的價值。試題的情境設置是一個實踐小組設計的提升重物裝置，這種設定使學生在日常生活中有機會對物理原理進行實際應用，這有利于激發他們的探究興趣和內在學習動力。試題涉及的知識點多樣，包括力的計算、功率的計算、機械效率的計算以及電路的控制等，這有助于培養學生綜合運用知識解決問題的能力。再者，試題的最后一個問題要求學生提出對控制電路的一項調整措施，學生需要應用物理知識來分析力學特性，并構建運動模型來描述廂體的豎直上升過程，進一步提升他們的綜合解決問題能力和創新思維。這種實踐培養了他們的學科綜合應用能力，這對于學生的綜合素質和未來的發展都具有重要意義。

２．５? ? 創設科學人文情境

（２０２３年福建中考第１５～１７題）如圖10所示，民間有“做白粿迎新春”的傳統習俗。制作白粿時，先將浸泡過的米放在木桶中蒸熟，再放入石臼中用木棰捶打，最后搓揉成形。據此回答１５～１７題。

１５．蒸米時，木桶中米內能的增加是通過＿＿＿＿＿＿＿＿＿方式實現的，完全燃燒１０ ｋｇ的干木柴能釋放出＿＿＿＿＿＿Ｊ的熱量。（干木柴的熱值為１．２×１０７ Ｊ／ｋｇ）

１６．蒸米時，從木桶中冒出的“白氣”是水蒸氣＿＿＿＿＿＿＿＿＿形成的（填物態變化名稱）。米香四溢是因為分子在不停地＿＿＿＿＿＿＿＿。

１７．捶打時，木棰相當于一個＿＿＿＿＿＿＿＿＿杠桿。白粿被搓揉成圓條形，說明力可以改變物體的＿＿＿＿＿＿。

科學人文情境創設融合了科學（物理）和人文（民俗傳統）元素，結合民間傳統習俗的情境創設能夠引發學生的情感共鳴，增強他們對文化傳統的認同感和情感投入，培養他們的文化自信和傳統文化繼承意識。該情境能幫助學生更好地理解知識的應用場景，理解不同學科之間的聯系和相互作用，增強知識的實用性和可持續性。這種情境創設意在引導學生通過思考和解答過程，培養其獨立思考和解決問題的能力，激發他們的好奇心和求知欲。通過實際生活中的情境，學生能夠將抽象的理論知識與實際應用相結合，增強他們對知識的理解和記憶。學生在這樣的情境下需要觀察、實驗、推理，能培養他們的觀察力、實驗技能和科學思維，提高他們的實踐能力。

３? ? 結束語

新版物理課程標準要求學業評價要以立德樹人理念為基礎，并以課程標準為命題依據，物理學科中情境化試題設計變得重要。中考命題不僅要關注不同學生群體的生活經驗、學習特點和認知水平，還要關注學生的個性化學習需求和發展潛能［５］，所以在設計有效的物理試題情境時，可以運用物理學認知模型理論，即通過感知、理解、思考和解決問題的過程，幫助不同認知水平的學生獲取知識、掌握技能，形成積極的學習態度和正確的價值觀。福建省２０２３年中考物理試題情境實證分析表明，創設不同情境的物理試題具有重要的教育價值。這些情境的創設不僅能夠提高學生的學習效果，還能激發學生的學習興趣和動力，促進深度學習，培養學生的綜合能力和學科素養，為他們的全面發展奠定基礎。因此，有效的物理試題情境應用在中考中具有重要的實證價值，不僅有助于學生的學習和發展，還為廣大教育工作者提供有益的教學參考和理論研究。

參考文獻：

［１］中華人民共和國教育部． 教育部關于加強初中學業水平考試命題工作的意見［ＥＢ／ＯＬ］．（２０１９－１１－２２）． ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｏｅ．ｇｏｖ．ｃｎ／ｓｒｃｓｉｔｅ／Ａ０６／ｓ３３２１／２０１９１１／ｔ２０１９１１２８＿４０９

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［２］石鷗，何孟珂．“雙減”背景下中考改革的目標訴求與行動框架［Ｊ］．現代教育管理，２０２２，１２（１１）：１－９．

［３］中華人民共和國教育部．義務教育物理課程標準（２０２２年版）［Ｓ］．北京：北京師范大學出版社，２０２２．

［４］張杰．中考物理試題與核心素養評價——以無錫市中考物理杠桿類試題為例［Ｊ］．物理教師，２０２０，４１（６）：４０－４３．

［５］謝梅沁． 福建省中考命題改革的實踐探索與展望［Ｊ］． 中國考試，２０２３（１０）：５３－６１．

（欄目編輯? ? 陳? ?潔）

收稿日期：2024-03-16

基金項目：福建省教育科學規劃２０２３年教育考試招生重點專項課題“五育融合視角下的初中物理情境化試題命制研究”（ＦＪＪＹＫＳ２３－６７）。

作者簡介：阮志鋒（１９８１－），男，中學高級教師，主要從事初中物理教學、競賽和命題工作。