体现素质教育导向的初中物理作业真实情境优化策略

卢倩 陈宗荣

摘  要：在初中物理作业中，通过真实情境的作业设计能有效反馈学生认知能力水平，发展关键能力，实现反馈、促进等评价的功能。在教学实践中总结出优化初中物理作业真实情境的途径。通过迁移生活情境、融合跨学科情境、设计实践情境及融入人文情境，以优化作业设计、提高作业质量、促进学生课程核心素养的培育。

关键词：初中物理;核心素养;作业设计;真实情境

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2022）3-0006-4

1    引   言

2021年7月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》（以下简称《意见》）。《意见》中明确指出“将作业设计纳入教研体系，系统设计符合年龄特点和学习规律、体现素质教育导向的基础性作业。”可见，作业是一种学习活动，是教学评价的重要形式之一，也是教学必不可少的环节。作业能够反映课程的理念和追求的价值，作业的功能也决定了作业是学生形成核心素养的必经之路。

情境是作业的基本组成部分。在国际大规模评估项目中，通常使用context来描述问题背景，国内多译为“情境”，即把情境定位在影响个体心理和行为活动的客观环境条件[1]。真实情境的作业指以自然界及社会生活、生产中客观存在的现象或学习探索中的实际问题为背景材料的作业。其作用是对知识的习得和实际运用以及对客观外在环境内在教育价值的挖掘而提供的问题解决背景、活动场景和资源条件[2]，其功能是反馈、促进学生核心素养的发展。

2    当前初中物理作业真实情境的局限

2.1    情境选材陈旧化，脱离学习主体

初中学生在解题时需在情境中提取信息，而后开展思维活动，在知识体系内进一步理解概念规律从而解释现象或解决问题。脱离主体，指陈旧的情境脱离学生生活经验，学生难以在情境中提取相关信息，导致很难找到物理学模型。

例题1 锤子的锤头松了，人们常用撞击锤柄下端的方法使锤头套紧在锤柄上，如图1甲所示。用有关物理知识解释这种做法。

学生在提取贮存信息时，提取线索起着重要作用[2]。本题情境已经沿用了多年，一定程度上已经脱离了当下部分学生的生活经验。他们见过的锤子如图1乙所示，锤头、锤柄一体化，并无利用惯性安装锤头的需求或实际操作。学生在此情境下提取信息困难，只能依靠凭空猜想或回忆原有习题，难以在问题情境中提取相关信息，难以进行进一步的思维认知活动。建议将此改为实践型作业，学生既能积累直接经验，又能在真实情境中提升用物理描绘生活图景的能力。

2.2    情境内容精加工化，脱离问题任务

精加工化指情境设置来自客观、真实的现象，经命题者对物理现象抽象并改编后呈现的文字[3]。

例题2  xx海域出现国家级保护动物中华白海豚，白海豚发声频率范围很广，能发出次声。人耳_______（选填“能”或“不能”）听到次声。

精加工化后的情境内容言辞简洁，构造清晰，易于阅读，但任务与情境相脱离，去除情境后问题也一样可解。此类情境的作用仅是“穿靴戴帽”，不需要学生建构物理模型去解决问题，也不需要用物理知识解释实际问题。学生即使建立概念规律，也无法回归生活去运用。因此，作业真实情境呈现要适当“去加工化”，还原问题本来面貌，引导学生在运用物理知识过程中真正体会物理之用、品味物理之趣。

2.3    问题情境低阶化，弱化思维水平

要学生在真实情境中学会学习和研究，就要求情境内容与认知能力水平相匹配，即低阶问题应匹配较为熟悉的情境，具有高阶思维的问题应匹配较为综合、开放、陌生的情境。

例题3 图2是“探究平面镜成像特点”的实验装置。实验时将与蜡烛A完全相同的蜡烛B放在玻璃板的后面，该实验方法是（      ）

A.控制变量法 B.等效替代法

C.理想模型法 D.微小量放大法

例题4 如图3，首张黑洞照片于2019年4月10日问世。过去人们不能“看见”黑洞，但可通过其对恒星和气体的影响来间接感知它的存在。这种研究的方法是（      ）

A.控制变量法 B.转换法

C.等效替代法 D.理想實验法

物理科学方法是研究与描述物理现象、实施物理实验、总结及检验物理规律时所应用的各种手段与操作[4]，是在设计实验、制订方案过程中经过深度思考后科学制订的科学方法，根据安德森修订的布鲁姆教育目标分类，其应达到“分析”或“创造”，属高阶认知水平。例题3的情境为学生熟悉的学科情境，情境的设置弱化了问题的认知能力水平，学生可直接通过记忆得出“等效替代法”，并不能区分学生掌握与应用学科方法所达到的认知能力水平。例题4的情境为真实的陌生情境，学生在阅读的过程中能够体会科学家的研究方法，将学科方法进行迁移，较好地考查了学生对物理思想方法的认识。因此，作业情境的设置应分别与考查内容、认知能力相匹配。

3    优化作业真实情境策略

有鉴于此，优化初中物理作业真实情境设计，既要符合学生生活实际经验，又要满足学生科学素养发展需求。从选材上，真实情境主题与范围应符合学生的经验;从内容上，情境与任务的相关度要高，为学生的抽象思维发展搭建台阶;从问题设计上，情境能够促使深度学习的发生，实现高阶思维认知水平的发展。

3.1    迁移生活情境，提升思维能力

布鲁纳认为，学习的实质在于主动地形成认知结构，即把新知识和已有知识相联系。以学生的生活实际为真实情境，使学生将物理知识和生活实际相联系，在解决问题中建立模型，提升思维认知水平。一方面，学生在真实的生活情境中容易提取信息，促进思维加工活动;另一方面，透过对生活情境与问题背后“真实世界”的学习，实现学生真正意义上的学习。

例题5  如图4，甲、乙两图分别记录了骑行中小鹭前后两次从后视镜看到弟弟骑行的位置，弟弟正在追赶小鹭，你预计弟弟能追上吗？为什么？

学生拥有运动时你追我赶的直接经验，能通过图片阅读建立运动模型，推理出弟弟相对于哥哥是往前运动且终将相遇。通过这样的真实情境，学生阅读非连续性文本，基于事实并从物理视角对生活现象抽象出运动模型，推理论证，提出见解，从而发展分析、推理的高阶思维能力。

生活情境中，真实情境的设置要注重迁移性。情境的文本设置应将学科内容迁移到真实问题上，将学科知识迁移到生活现实问题的解决上。

3.2    融合跨學科情境，形成正确观念

课标指出，应让学生了解自然界事物的相互联系，注意学科间的联系与渗透，逐步树立正确的世界观[5]。学生对自然世界的认知不是单个的、零散的，而是整体的、有联系的。因此，情境的创设不应囿于单个知识点或学科，可以取材于融合的、跨学科的情境。一方面，跨学科情境能呈现更综合的信息，完善学生科学知识体系的构建;另一方面，寻找自然科学中的关联能反过来促进学生对物理知识的理解。

例题6 地球板块就像一块巨大的拼图。如南美洲东海岸的形状与非洲西海岸的形状吻合，阿拉伯半岛与非洲东北部的地形曲线相一致。

（1）请查阅资料，搜集并交流地球不同板块移动的平均速度。

（2）我们的指甲在缓慢地生长，请你设计一个方案测量手指甲的生长速度，并和典型的板块移动速度比一比，看哪个速度大。

速度是运动学的重要概念。学生对速度概念的正确认识影响运动观念的建立。沪科版教材指出“我们生活在运动的世界里”[6]，八年级学生具有“宏观的运动都是‘看得见的”的前概念。本题通过查阅地球板块运动，了解物理与地理学科的交叉知识，深化对运动的科学认识，完善运动观念的建立，形成正确的科学观念。

跨学科情境下，问题情境的设置应具有综合性。问题不一定指向某个具体的概念或规律，可以经由一个自然现象或者实际问题解决，指向一个大概念甚至是科学观念。帮助学生构建客观世界的物理图景，形成正确的科学观念。

3.3    设计实践情境，发展探究能力

物理是一门以实验为基础的科学，物理量和物理规律往往需要从实践中获得。崔允漷教授认为，要衡量关键能力、必备品格与价值观念，最好的做法是让学生“做事”。因为做事可以考查学生所学的知识、展示出来的技能、表现出来的情感与态度、推论行为背后的价值观念等[7]。应在真实情境中渗透实践意识，以提高学生的探究能力。

例题7 杆秤是人类发明的各种衡器中历史最悠久的一种，在中国湖南长沙出土的公元前700年的文物中，已有各种精制的杆秤。请运用所学知识自制一杆结实耐用的杆秤，同时标出量程和分度值。若要增大杆秤的量程或提高杆秤的精度，可以怎么做？（表1为评价细则）

通过设计与制订方案，制作与实践，对结果进行交流、评估、反思这一循环的过程来制作杆秤。学生A在反思改进过程中修正了刻度，并创新地使用了“牛顿”作为测量的单位（图5甲、乙）;学生B则通过使用可以增减质量的“秤砣”改变量程（图5丙）;学生C通过改变支点位置改变量程（图5丁）。在此过程中，培育学生发现问题及提出问题的能力、收集数据及处理数据的能力、分析论证及解释的能力、交流合作的能力，增强学生的动手实践能力，引导其学会学习、学会交流，培养其严谨认真、实事求是的科学态度。

实践情境中，真实情境的设置要发挥反思功能。在情境中进行猜想，在论证中提升科学论证能力，在实践中提升观察、证据和评估等能力，在反思重建中培育创新能力。

3.4    融入人文情境，树立科学精神

作业情境应具有人文性。立德树人是教育的根本任务，要做到“把培育和践行社会主义核心价值观融入国民教育全过程”，初中物理作业情境中应体现思想性、历史性与正确价值观。

例题8 （节选）“割之弥细，所失弥少，割之又割，以至于不可割，则与圆合体而无所失矣。”这是我国魏晋时期数学家于公元263年所描述的割圆术，如图6所示。它是通过圆内接正多边形细割圆，并使正多边形的周长无限接近圆的周长，进而求得较为精确的圆周率。它所展示的是一种极限思想。请思考，图7在测量小车下坡速度的过程中，若想更精确地反映小车在某一位置的速度，可以如何改进实验？

本作业的真实情境取材于世界上最早的极限思想——割圆术。课标认为，初中学生对于速度概念的认知应达到“了解”的认知水平。如果仅仅是知道生活中常见物体的速度大小，仍然停留在直接经验层面。因此，在学生能自主测量平均速度后，可通过人文问题情境，引导学生在测量中通过极限思想进一步了解如何更精确地描述速度。学生在具有科学人文精神的情境中领略物理研究的思想方法，初步尝试在科学思想的指导下改进实验，培育创新精神，增强文化自信。

人文情境中，真实情境的设置要注重价值性。可以从史料、新闻、科普中挖掘真实情境素材，既要符合学生的认知能力水平，又要考虑物理学科科学与人文价值的体现。促使学生在阅读与思辨中树立科学人文精神。

4    总结与反思

作业的真实情境为学生呈现了一个真实的、适当加工的实际情境，使习题中所蕴含的物理规律更加隐蔽，从而避免在解题过程中直接套用公式的现象，促使学生激发内部动机，成为自我构建知识的主体。同时，也能够考查学生建立物理模型、灵活运用物理知识分析问题和解决问题的学科关键能力。因此，真实情境作业能够避免学生反复“刷题”浪费时间，起到“减负增质”的作用。但每个层级的认知水平都应对应一定比例的作业，其比例按照学生学情、课标要求以及课时性质的实际情况而定。

影响初中物理作业质量的因素有很多，本文仅讨论真实情境内容设计的优化策略。在初中物理作业真实情境中，可以迁移生活情境，设计跨学科情境、实践情境和人文情境等。在编撰习题时可以扩大素材的选取范围，从日常生活、生产实际、体育活动、科学事件、生态环境、当代中国重大科技成果等多方面选取素材。实现学生在多元的、综合的背景下进行深度学习，促使其全面发展。

参考文献：

[1]王俊民，卢星辰，唐颖捷.国际大规模科学学业评估的试题情境比较研究——基于情境类型学的量化分析[J].中国考试，2019（02）：32-40.

[2]施良方.学习论[M].北京：人民教育出版社，2000：271.

[3]李华君，黄沛华.核心素养导向的高考物理试题情境创设[J].物理教师，2017，38（05）：75-78，80.

[4]张宪魁，李晓林，阴瑞华.物理学方法论[M].杭州：浙江教育出版社，2007：4.

[5]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012：3.

[6]义务教育物理课程标准实验教科书编写组.义务教育教科书物理八年级全一册[M].上海：上海科学技术出版社，2012：8.

[7]崔允漷.如何开展指向学科核心素养的大单元设计[J].北京教育（普教版），2019（02）：11-15.

（栏目编辑    赵保钢）