人教版初中物理新教材“問題”欄目情境分析與教學建議

摘 要 人教版初中物理新教材在每章節伊始新增設的“問題”欄目是本次教科書更新的特色與亮點，蘊含著豐富的情境教學資源。研究發現，人教版初中物理新教材“問題”欄目的情境設置有如下特點：以真實情境激活生活經驗，提升學生物理學習動機；以劣構情境驅動認知沖突，促進學生深度學習發生；聚焦情境創設的素養立意，指向物理教學目標達成；重視情境與問題的關聯性，提出引入探究的真問題。在應用“問題”欄目進行教學時，可通過科學準確理解問題情境教學功能、以多模態資源豐盈問題情境形態、充分發揮素養導向情境育人價值三大維度最大限度發揮此欄目的教學意蘊。

關 鍵 詞 物理教科書；核心素養；問題情境；初中物理教學

荊鵬.人教版初中物理新教材“問題”欄目情境分析與教學建議[J].教學與管理，2025（01）：49-52.

教科書在教學實施與課程標準之間發揮著重要的橋梁作用，是落實課程理念的關鍵載體，而情境作為物理教科書中重要的有機構成，深刻影響著義務教育階段物理課程的教與學。《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱“《課標》”）將“突出問題導向，強調真實問題情境，引導學生不斷探索，提高分析問題、解決問題的實踐本領和科學思維能力，發展核心素養”作為本次課標修訂的課程理念之一[1]，并在“教學建議”部分強調“突出問題教學”“倡導情境化教學”。緣于此，2024年人教版初中物理教科書（以下簡稱“新版教科書”）在每章節伊始設置了“問題”欄目，以引發學生在已有認識基礎上繼續學習新的內容的動機，指向發展學生核心素養。“問題”欄目情境的特征表現如何，在物理教學實踐中如何有效應用，直接關涉教科書功能價值的實現。研究選取新版教科書八年級上下冊“問題”欄目的情境為研究對象，以情境類型學為基礎構建量化分析框架，從情境視角進行分析并給出了該欄目的教學使用建議。

一、“問題”欄目的情境分析方法

1.研究的教科書樣本

研究選取新版教科書八年級上下冊兩本教科書進行分析，原因有二。一是人教版教科書是當前國內使用最為廣泛的初中物理教科書；二是本次人教版物理教科書總體設計思想是讓學生帶著問題，邊思考、邊學習，重視通過創設真實的問題情境，提出引入探究的問題[2]。八年級是學生正式開始物理課程的學段，這一階段通過問題情境激活學生學習動機，促進學生深度學習和核心素養發展具有重要現實意義。其中，上冊包含機械運動、聲現象、物態變化、透鏡及其應用、質量與密度六章，下冊包含力、運動和力、壓強、浮力、功和機械能、簡單機械六章，共計52節，涉及義務教育物理課程內容框架的五個一級維度。除跨學科實踐部分章節外，均設有“問題”欄目，最終選定47節的“問題”欄目進行情境分析。

2.分析維度的劃分與框架確定

情境類型學創始人羅日葉提出的情境類型的三大劃分維度，他認為從辨別參數、內容參數和裝扮參數3個維度可實現對情境的評價。其中，辨別參數是只需由情境的外部要素進行描述的參數，其無需將情境的內部因素納入考察范疇，換言之，是“以情境的外在特征為基礎對情境做出的定性判斷，而不涉及情境的解決問題”，譬如情境所在的學科領域、開放程度、所尋求的教學功能，或者其已知條件的性質等；內容參數則是獨立于情境呈現的方式，蘊含著情境教學的關鍵要素，是解決問題情境所必需的知做技能和知存態度如所追求的目標、使用的方法、問題的獨立性和解決的步驟等等；裝扮參數則涉及情境設計過程中被人為“裝扮過的”“教學論化的”情境，通過設置障礙和幫助，主要包含表現和情境的呈現有關的屏障與幫助的參數和情境激發動機的特征有關的參數兩部分[3]。

盡管情境類型學為設計和分析情境提供了一個框架指南，但這一框架的部分維度和指標存在主觀性強和邊界模糊問題，且更傾向于職業發展。對此，羅日葉亦認為，部分參數難以擺脫主觀判定，例如內容參數中的“情境意味深長的特征”更多地存在于拋給學生的挑戰里[4]，不易把握這一與學生認知圖式和先驗經驗有密切關聯的特征。因此，為了提升分析框架的有效性和適用性，需對“情境類型學”框架進行修訂與優化，依據《課標》、初中階段學生的認知發展特征以及現有的相關研究，對“情境類型學”框架進行整合重復條目、精簡冗余內容等修訂與優化，強化框架的針對性，進而提升分析框架的信效度。例如，將“所追求的目標”“被運用的知識、知做技能和知存態度”這兩個維度及其子維度，取代為《課標》提出的物理學科核心素養。初擬框架確定后，邀請3位研究人員依據其進行編碼測試，對集中出現問題的指標維度參考研究人員的建議進行進一步修訂，得出本研究分析框架（見表1）。

3.分析方式說明

為提升編碼的科學性、客觀性和可操作性，先使用2章此欄目內容對參與編碼的3位研究人員進行培訓。在正式分析階段，遵循以下三個原則。一是明確性原則。編碼嚴格按照分析框架進行，通過詳細地定義每一個編碼類別，包括其內涵、外延以及與其他類別的區別，以便減少主觀判斷的空間。如“開放等級”這一維度中的三個選項具有明確的辨別標準，開放（D1）的情境擁有若干解決方案，這些方案理論上彼此價值相當，半開放（D2）的情境則是所有條件都給出或者解決方案是唯一的，封閉（D3）的則是在情境表述中呈現全部的條件信息、解決方案是唯一的。二是一致性原則。在整個分析過程中，編碼標準應當保持一致，即對于同一分析材料，采用相同編碼方式，并且在遇到不明確的情況時能夠及時溝通以達成共識。例如，若情境在二級維度中有多個特征表現，則在選項中均將其編碼計入。如“透鏡”一節“問題”欄目內容為“用照相機拍照，可以把瞬間的情景留作永恒的記憶；用投影儀投影，可以使教室里的同學看到放大的圖片；用顯微鏡觀察，可以讓化驗室的醫生看見血液中的各種細胞……這些儀器共同的主要光學元件是什么，它們對光有什么作用”。這里的情境既包含物理學科領域，同時又涉及生物等多學科內容，在確定情境學科領域時，在物理學科（C1）和跨學科（C2）均計入相應的情境次數。三是全面性原則。編碼系統需要覆蓋研究對象的所有可能情況，倘若“問題”欄目圍繞某一情境設計了多個問題，則在相應的參數維度分別以問題數目為單位記錄。

二、“問題”欄目的情境分析結果

本研究基于上述分析流程對研究對象分析后，得出新版教科書“問題”欄目的情境統計結果（如圖1）。

1.以真實情境激活生活經驗，提升學生物理學習動機

素養的核心是真實性，而真實性的最根本屬性就是“情境性”[5]。目前學習科學的主流研究集中關注真實情境下的認知與學習[6]，認為真實情境可激活學生科學學習的認知體系中的相關結點，使新知與先驗經驗形成聯結，促進學生對概念的理解。《課標》指出，教材內容應密切聯系實際，加強與實際情境的關聯，突出基于真實情境的問題解決[7]。真實情境的開放性、復雜性、多元性和限制性，能激發和保持學生解決問題的動機[8]。就情境范疇而言，個人的情境占比最大，而學科的、區域的、全球的情境相對較少。從就情境主題而言，著重選擇貼近學生生活實際的情境素材，注重教材在“問題”欄目內容的基礎性，指涉前沿科技、物理學史、自然現象等領域的內容相對較少，且在情境的學科領域維度可以看到，有近三成跨學科的情境占比，凸顯注重從跨學科實踐的視域甄選內容，意在培養學生的問題解決能力和審辯思維意識。

2.以劣構情境驅動認知沖突，促進學生深度學習發生

羅日葉認為，問題情境呈現出建構性的不穩定，這種不穩定不僅是建構性的而且它還常常是建構而成的， 其中有一個把問題加以“教學論化”的過程[9]。換言之，課堂教學中的問題情境并非應簡單地反映現實世界的問題，而是經過人工設計形塑使其“劣構化”的產物，蘊含一種來自教育者的“企圖”。此類結構不良的情境能有效擴大信息攝入、加工處理的強度，激活學習者現有的認知結構[10]，進而有益于驅動認知沖突、加深知識理解，形成結構化的知識脈絡。在本次“問題”欄目的情境分析結果中可以窺見新版教科書中對結構不良的劣構情境的設置。總體來看，“問題”欄目的情境設置充分借鑒了現代學習理論的前沿理念，給予學生“面對來自相異觀點（alternative perspectives）的需要解決的認知失調（cognitive dissonance）”[11]學習體驗過程，創設認知沖突的情境加速其物理學習概念轉變和深度學習的發生。

3.聚焦情境創設的素養立意，指向物理教學目標達成

素養是知識、技能、理解、價值觀、態度和欲望的復雜組合，指向現實世界中具體復雜情境中的問題解決，能夠應對現實工作和生活中的各種復雜需求或挑戰[12]。新版教科書中“問題”欄目的情境創設秉持素養立意，十分關注情境的教學實踐價值，利教助學。就核心素養的指涉維度而言，物理學科核心素養的四大維度均有涉及。新版教科書遵循核心素養的要求設置“問題”欄目情境，既注重物理學的核心概念和基本規律，同時關注物理學的研究過程和思想方法等在課程學習中的重要價值，旨在促進學生學科核心素養的全面發展。

4.重視情境與問題的關聯性，提出引入探究的真問題

任何有意義的學習均應充分調動學生自主學習的積極性，但脫離問題導向的情境無益于學生物理學習中深度達成行為參與、情感參與和認知參與[13]，并可能會弱化科學探究本質的理解以及削弱學習的效果。從現有結果來看，新版教科書編寫過程中注重問題設計和情境的呈現形態，并關注問題與情境的關聯性。具體而言，就問題的獨立水平來看，多數為非單一問題程式，在問題組（鏈）中，問題間的關聯性較強，也即說，問題通常不是孤立存在的，而是具有較強的依存性、進階性和連貫性，而單一問題的設置中絕大多數問題表現出開放性的特點。就問題與情境的關聯程度來看，絕大部分問題與情境呈現強關聯，為學生在解決“真問題”以進行意義建構，提供了豐富的背景信息和實踐機會。就情境的呈現形態而言，單一文本形態呈現方式占少數，主要通過插圖或“文本+插圖”的方式呈現，通過視覺輔助，意在更好地還原情境與問題的現實關聯性，營造有利于促進遷移的氛圍。

三、“問題”欄目的教學建議

1.強化問題教學：科學準確理解問題情境教學功能

《課標》認為，“問題教學”為學生提供了一個交流、合作、探索、發展的平臺，在教學活動中以問題為線索，讓學生在問題情境中探索和發現知識，掌握技能，發展創新思維[14]。新版教科書章節伊始的“問題”欄目從問題情境到任務設置嚴格遵循《課標》要求和義務教育階段學生的認知規律，是兼具正確方向性、科學規范性的特色與創新的教科書資源模塊。教師在教學實踐中要以此欄目為重要參考錨點，有意識地將其中的問題情境進一步根據學情實施教學轉化，在課堂的導入階段可在此基礎上引入實踐活動、設定探究任務、提供資源工具等方式引導學生發現問題、提出問題，幫助學生形成良好的思維習慣，將該欄目的問題情境資源最大限度地發揮教學價值。由此，要求教師科學準確理解“問題”欄目情境設置的教學意蘊，在實踐中通過以新奇的情境激發學生學習動機，由認知沖突引發學生深入思考，進而引導學生“從生活走向物理、從自然走向物理”。

2.因應技術賦能：以多模態資源豐盈問題情境形態

以學習者能夠將獲得的教益重新應用到新情境中的方式來學習他人的經驗是一個復雜的元認知活動[15]。實驗研究表明，學習環境的數字化轉型可以帶來更多模態的學習情境，有利于學習者在沉浸式的模擬情境中提高學習效果[16]。紙質教科書囿于載體，其在情境的呈現形態和構造方式上備受限制，多以文本與插圖的不同組合形式呈現。當前生成式人工智能、虛擬現實（VR）、增強現實（AR）等技術的蓬勃發展，為物理課堂教學情境的多模態生成，豐富學生對物理問題情境的感性認識，進而深化學生對核心概念、科學規律的理解提供了有效支撐，尤其是通過現實中難以捕捉的現象或者操作條件復雜且具有危險性的實驗。教師可在厘定教學目標、考量現實條件后，充分借用技術工具進行多感官設計，補充“問題”欄目的部分情境，如按照物理規律制作而成的智能型軟件進行模擬、利用VR技術構建虛擬實驗室、結合音視頻等多媒體形式等。多模態資源的運用使得物理教學活動超越枯燥乏味的桎梏，通過多感官通道有助于提高學生的學習動機和參與度，促進深度學習的發生。

3.關注意義建構：充分發揮素養導向情境育人價值

意義建構（Sense-Making）作為物理學習的積極協變量，是促進學生通過跨學科統整、遷移應用知識和經驗去獲得問題解決技能的過程[17]。“問題”欄目設置的素養立意，無論是從劣構情境促進高階復雜心智的發展，還是真實情境推動學生認知、行為和情感地深度參與，都指向促進學生通過物理課程學習實現科學意義建構和為其素養發展提供互動生態。鑒于前沿科技的更迭速度，不宜設計過多新近科技進展，因而“問題”欄目選取的情境多貼近學生生產生活，所以涉及與社會發展及科技進步的等領域情境元素需要教師在教學過程中進一步完善優化，以將信息、教學內容，鑲嵌在特定的情境中并構成一個和諧的整體[18]，進而以具體事實、鮮活案例凸顯我國科技成就，引導學生增強文化自信和建立科學身份認同。

參考文獻

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【責任編輯 孫曉雯】