高考物理试题情境与问题契合类型分析研究

朱行建 罗成

摘   要：文章对试题情境作了概述，提出了一种试题情境与问题设计契合性的分类，以2020年高考物理试题为例，提炼出情境与问题契合性的三种類型试题的特征，并给出命题建议。

关键词：高考;物理试题;情境;问题;契合性

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2021）7-0015-4

1    情境概述

随着高考对学科核心素养考查的逐步深入，通过情境化试题来测试和评价被试的学业水平和学科素养已成为一种常态。罗日叶是比利时著名的教育学家，他在《学校与评估：为了评估学生能力的情境》一书中提出，“一个情境主要包括两个组成部分：支持工具和命令。支持工具是一组呈现给考生的物质因素，比如：书面文章、插图、照片、视频、音频材料等，命令是从既定的支持工具出发，明确向考生提出的一组答题指示”[1]。在测试中，支持工具与命令即试题情境与问题。问题解决心理学中指出：情境是以某个特定的任务，需要某个或某群体被试联结起来的一组背景化的信息，则问题是已知事件初态指向目标终态的一个障碍或任务。教育部发布的中国高考评价体系中对“情境”的定义是：情境即“问题情境”，指的是真实的问题背景，是以问题或任务为中心构成的活动场域[2]。

有鉴于此，本研究基于核心素养的理念，将情境界定为：依照一系列学习呈现一个或多个任务，要求被试联结起来的一组背景化信息，这一组信息包含材料及所设计的障碍或任务。从情境的界定中可以看出，情境与问题有着非常紧密的联系。

2    情境与问题的契合性

在高考评价体系中，物理学科在高考中把情境分为两种类型，分别是“生活实践情境”和“学习探索情境”[3]。生活实践问题情境包含大自然中的各类物理现象、劳动生产实践与生活实际紧密联系的物理问题、最新的科技成果、重大科技发现、体育娱乐项目等。学习探索问题情境包括物理学史相关的问题情境、教材和教学活动中的典型问题情境、科学探究中的问题情境等。

试题情境是为问题设计服务的，需要把问题与情境相结合，强调知识的应用。试题尽可能选择类型多样、复杂程度合理、贴近生活实际的素材，以免考生凭机械记忆作答，只有如此，才能真正甄别出考生提取信息、分析问题、解决问题和探究创新的能力。

高考评价体系中情境的两种类型是基于命题时试题素材选择视角，但是该体系中并未对情境与问题的契合度作出相关说明。

3    情境与问题契合的类型

按照试题情境与试题设问的结合程度，本文对高考物理试题情境与问题的契合状态概括为以下三种类型，选取部分2020年全国各地高考物理试题为例进行分析。

3.1    情境1.0——借情境引出话题

这类试题的情境仅提供阅读性材料（有时配有插图、数据表等），情境与试题考查的问题无直接关系，情境设计的目的只是为了引出话题，通常题干的前一部分为一段叙述冗长的文本（情境），增大了学生的阅读量，材料不含解答试题的信息和已知条件，旨在创设视觉冲击或心理环境。剔除掉这一部分情境，题干的后一部分内容可以独立成为一道试题。试题的情境与问题的设计是分离的，情境属于“穿靴戴帽”式。这类试题情境与问题的契合程度较差，只要学生能够从情境中识别考查的问题即可，试题情境与问题属于表层结合，这样的试题为情境1.0类。

案例1：（2020全国卷第Ⅱ第17题）

本题以“CT扫描”为情境素材，题干中“CT扫描是……的探测”及图1，这些文本、图片对考生解答试题没有任何影响。题干“图2中M、N之间……”以后的文本叙述才是试题真正设计的物理模型。考生只要建构出匀加速直线运动、匀速圆周运动和匀速直线运动的物理过程模型，运用电子在电场中加速和磁场中偏转的相关知识，结合动能定理、牛顿运动定律（洛伦兹力提供向心力）等知识就可以解决此问题。案例1中试题情境的设计只是为了引出后面的话题，这样的试题为情境1.0类。

3.2    情境2.0——借情境考知识点

这类试题的情境素材和考查内容相互嵌套，通常需要从试题的情境中找出考查的物理问题。试题只是借情境考查知识点，学生在提取关键信息时，需要具备相应的学科知识对新情境材料解剖分析。这类试题情境与问题的契合程度中等，试题情境与问题属于浅层结合，这样的试题为情境2.0类。

案例2：（2020全国卷Ⅰ第24题）

本题以“运-20重型运输机”为情境，设计了飞机获得的升力与飞机所受重力相等时的v称为飞机的起飞离地速度这个已知条件，将要考查的速度、加速度和时间等物理知识镶嵌在情境中，考生需要从情境中提取相关物理知识，用共点力的平衡条件和匀变速直线运动的相关知识就可以解决。试题情境设计是为考查知识点服务的。

3.3    情境3.0——解决情境中的问题

试题的情境素材和考查内容有机融合，通常试题的情境是比较新颖的材料，试题考查的内容及知识点需要从新材料中提取，学生需要通过自学迁移解答试题，在理解并运用信息时，考生需将情境提供的信息进行筛选，与自备知识整合加以运用，考查的目的是解决试题情境中的问题，旨在考查学生的探究与创新能力。这类试题情境与问题的契合程度较高，试题情境与问题属于深度融合，这样的试题为情境3.0类。

案例3：（2020山东卷第17题）

本题中的“质谱仪”是一个新的情境，需要学生通过阅读文本信息，判断出材料中的质谱仪与教材例题中涉及的质谱仪的原理有所不同，构建电加速、磁偏转、电偏转三个物理过程，才能理解质谱仪的工作原理。在加速电场区，考生需要应用动能定理求出粒子到达孔时的速度，进而在磁场区应用牛顿第二定律求出粒子做圆周运动的轨道半径，应用几何知识求出偏移距离;带电粒子进入偏转电场后需要考生构建类平抛运动模型，利用运动的合成与分解求出粒子在记录板上的位置。分析发现，试题的情境与问题融为一体，这种试题比较接近原始物理问题，其考查的目标是解决情境中的问题，这可以有效地甄别学生的创新和探究能力的高低。

4    命题建议

高考具有非常强的指挥引领作用，欲引导中学物理教学优先注重在贴近生活、相对复杂的情境中获取信息，既可以是直接对物理现象或数据的观察，也可以是对物理情境的模拟，这就要增强试题的探究性和开放性，考查学生创新性地运用所学知识解决新问题的能力。《普通高中物理课程标准（2017年版）》明确指出，评价学生的物理学科核心素养应尽量创设类型多样的、具有一定复杂程度的、开放性的真实情境作为试题的任务情境[4]。物理的学习离不开生活实践情境和学习探索情境，物理试题的情境化必将成为试题命制的常态。目前高考物理试题大多是以文本、图像、数据图表等方式呈现，已知条件外显，情境化试题中设计的情境与问题设计的融合不够紧密，而原始物理问题的信息较为原始和隐蔽，开放程度高，绝大多数条件需要考生自己假设或测量，需要考生自己建模，情境与问题的契合度高，但也会出现难度过大的情况。

如何在这二者之间找到一个平衡点，有一些非常优秀的题目可以提供参考，例如：摩擦传动装置结构简单，容易制造，在生产生活中得到广泛应用。如图5所示为打印机送纸装置。搓纸轮旋转带动纸张前进走纸，摩擦片在纸张下方贴紧，施加阻力分离纸张，以保证只有一张纸前移且避免两张纸同时送入。已知搓纸轮和纸张之间的动摩擦因数为μ1，纸张之间的动摩擦因数为μ2，纸张和摩擦片之间的动摩擦因数为μ3。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计纸张质量及空气阻力。问题1：电机带动搓纸轮使搓纸轮始终以角速度ω0转动，设一张纸的长度为L，搓纸轮半径为r，计算打印机送入一张纸所需的时间;问题2：为保证送纸装置正常工作，分析说明μ1、 μ2和μ3的大小关系。

案例试题情境来自生活实践情境（打印机送纸装置），需要从情境中提取关键信息，构建匀速圆周运动和板块模型，能结合临界条件分析并解决问题。虽然案例试题的难度并不大，但是情境与问题的契合度却很高。

综合以上分析可以看出，随着我国基础教育对核心素养的关注，高考试题已在努力通过设计丰富多元的问题情境，以多样的方式呈现情境，实现对高中学业水平的终结性评价，更加关注“探究创新”，淡化复杂的数学计算，逐漸由知识立意向素养立意过渡。但是，在试题情境和问题设计的契合性上还要进一步探索和深化，建议全国各地的高考或学业水平测试试卷逐步增加情境3.0类试题的设计与开发，希望能适当地引入原始物理问题类的探究性试题，降低直至取消情境1.0类试题，才能有效落实课程标准提出的学业要求，达到高考物理学科以情境为载体的核心素养考查目标。

参考文献：

[1]张均兵.易克萨维耶·罗日叶情境化命题思想的启示[J].中国考试，2013（06）：26-32.

[2]教育部考试中心.中国高考评价体系说明[M].北京：人民教育出版社，2019：35-37.

[3]程力，李勇.基于高考评价体系的物理科考试内容改革实施路径[J].中国考试，2019（12）：38-44.

[4]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：61，53.

（栏目编辑    赵保钢）