中学物理情境化作业设计策略：素材的视角

朱行建

天津经济技术开发区教育促进中心，天津 300457

中共中央办公厅、国务院办公厅《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》，教育部办公厅《关于加强义务教育学校作业管理的通知》等文件对“提高作业设计质量”都提出了明确与清晰的要求。教育部颁布的《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》［1］、《义务教育物理课程标准（2022年版）》［2］提出了物理课程的目标是促进学生物理学科核心素养的养成和发展。“核心素养的培养必须以情境为依托”［3］。作业作为课堂教学活动的必要补充，通过设计有情境的作业，学生在做作业的过程中，通过对情境的分析，培养学生在具体的实际情境中解决物理问题的能力，对落实立德树人根本任务，发展学生的物理学科核心素养有积极作用。素材是构成情境化作业的核心要素，以下根据素材在文本、书面情境化作业设计中的作用，讨论情境化作业的内涵、功能和设计策略。

1 情境化作业的内涵与功能

1.1 情境化作业的内涵

《中国教育百科全书》指出，作业是“为完成学习的既定任务而进行的活动”［4］。著名情境学研究学者罗日叶指出，“情境主要有支持工具和命令两个部分组成。支持工具是一组呈现给考生的书面文章、插图、照片、视频、音频材料等，命令是向考生提出的一组答题指示。”［5］情境化作业以自然界、生活、生产中客观存在的物理现象或事物为素材背景，发展学生的物理学科素养。教育部发布的《中国高考评价体系》指出，“问题的解决需要通过情境与情境活动两类载体来实现。情境即问题情境，它是以真实的问题为背景，以问题或任务为中心构成的活动场域；情境活动是指人们在情境中所进行的解决问题或完成任务的活动场所。”［6］情境化作业是选取适宜的、有用的材料作为作业情境设计的背景，呈现现实中的问题情境，还原物理学科形成的场域，通过对情境元素和逻辑关系的分析，让学生在真实、复杂的情境中解决有价值、现实的实际问题。

1.2 情境化作业的功能

情境化作业的设计要基于课程标准，立足课堂教学内容和学生实际，帮助学生“建构概念、巩固学习内容、检测学习问题、开阔学生视野”［2］，让学生掌握学习方法、提高学习能力、促进思维发展、养成学习兴趣。作业还具有帮助教师检测教学效果、精准分析学情、改进教学方法等功能。情境化作业给考生呈现了一个真实的、经过适当加工或抽象的复杂情境，它将物理规律巧妙地隐藏在物理试题之中，避免思维活动中的生搬硬套，指向学生在作业情境中提取信息、建立模型、分析和处理问题的高阶认知能力培养路径。情境化作业将真实的或抽象的复杂情境与物理问题相融合，使得作业中所蕴含的物理问题隐性化，增加思维的广度和深度，让学生形成解决问题的思维方式，进一步把学生的物理学科核心素养提升到更高的水平。

2 情境化作业设计策略：素材要求

情境化作业设计通常围绕一个现实的情境，运用物理知识解决情境中反映出的一些问题。因此，对于构成情境的素材有一定的要求。

2.1 情境具有教育意义

这一要求的含义是情境素材要具有教育价值。作业承担一定的教育功能，是落实立德树人任务的体现。良好的作业情境可以促进学生形成正确的“科学态度与社会责任”，具有育人价值和功能。学生在理解与分析情境的过程中，不仅能获取正确的信息、发展科学思维，还能够激发好奇心、培养正确的价值观。由于学生人生观、世界观和价值观尚未定型，处在人生的发展阶段，因此作业的情境应具有教育性，以实现正确的育人导向。

作业设计要选取体现教育价值的情境素材。要从日常生产生活实际、环境保护、科学事件、体育活动等多方面选取素材，引导学生正确认识物理学与技术、社会、环境之间的科学本质关系。作业设计以中国传统优秀文化、革命文化、重大科技成果为情境载体，展示我国科学技术取得的伟大成就，发挥物理学独特的育人价值，积极渗透社会主义核心价值观，强化品德修养、奋斗精神和爱国主义情怀等内容要求。

2.2 情境具有真实性

这一要求的含义是情境素材必须是真实的，指向真实境况下的实际现象与具体问题。各种事件或问题是学生要完成的真实性任务情境，通过对这些事件或问题的解决，才能将所学的知识内化为能力，物理学科核心素养才能得到真正发展。

作业设计应以真实的情境素材为背景，不能存在虚假的情境，因此作业材料的选取需要仔细考察其真伪性。对于网络素材要慎用，对于图片、数据要仔细核对等。引导学生在真实、现实、复杂的情境中“解决问题”，而不是“解题”，真正实现从“做题”向“做事”转变，以体现物理学科的应用价值和本质。

2.3 情境具有问题性

这一要求的含义是情境素材中含有相关的物理问题，能有效引发学生思考。问题是根据一定的作业目标而提出来的，难易程度上能引起学生的思维训练，问题的设计和表述上能吸引学生，引导学生学会从物理学视角解决生产生活中的实际问题、课堂教学注重培养学生对生产生活活动的观察和感知，使知识学以致用、灵活迁移。

作业设计要求情境素材中包含物理问题。物理问题与实际情境紧密联系，物理问题解决的思维过程需要将情境问题转化为非情境的模型问题。情境化作业设计需要将要解决的问题隐含在情境素材中，要求学生能够通过提取有效的信息、抽象建构物理模型等解决问题。作业情境是具体物理问题的表现形式，不能采用脱离具体物理问题的情境设计，两者应当巧妙融合、相互渗透。

2.4 情境具有适切性

这一要求的含义是情境素材要与学生的实际生活和学习经历、知识范畴、理解水平和心理特征相适应，适切性的情境可以调动学生解决问题的兴趣。情境必须围绕学生全部的生活经验加以拓展，使学生能以适合自己的方式来巩固知识。在学生已有物理知识的基础上设计情境，形成对情境元素的有效建构。

作业设计要求情境素材选择必须考虑作业的认知目标和涉及的内容领域，在完成作业规定的任务过程中，应该用到相关的学科内容领域的知识。因此，选择材料时应该参考课程标准规定的学习要求，不要任意拔高知识的深度。

2.5 情境材料的语言、图片表述清晰、明确

这一要求的含义是情境素材的描述必须清晰。情境通常是运用物理学科的符号、文字、图像、表格等方式围绕要解决的问题进行设计，为达成目标提供载体。培养学生从情境中获取与问题相关的信息、滤去与问题无关的信息、排除对答题有干扰的迷惑信息的能力，提高学生的文字、图像等关键信息的有效提取和应用能力。

作业设计要求情境素材不能模糊、指向不明、理解有歧义等。常用的素材有文字材料、数据表格、示意图、原理图、结构图、实验图、模型图、数据图、关系图、实物图、实景图、照片等。作业设计时要保证图片清晰、数据准确、文字准确、题图指向明确等，使学生真正理解情境材料，帮助学生解决问题。

3 情境化作业设计策略：素材来源

《中国高考评价体系》根据素材来源把情境分为两类［6］：一是生产生活情境，主要有大自然现象、生产生活和科技前沿问题情境；二是学习探索情境，主要有物理学史、课程标准和教材中的典型问题和科学探究情境，共6 个小类。

3.1 大自然中物理相关现象的情境

这一含义是情境素材来源于自然现象。物理学是研究物质、相互作用和运动规律的自然科学，以大自然中物理相关的现象为情境体现了物理学的本质特征。物理学始于对大自然现象的观察，通过设计自然界中各类与物理学有关现象的作业，激发学生的求知欲，引导学生注意对发生在身边的自然现象进行观察、运用物理学知识与方法解决自然现象情境中的问题，加强对物理知识和自然世界的理解，培养学生终身的探索兴趣。

作业设计的情境素材应尽量从客观现象、事实到物理概念再到物理规律的描述，不宜采用传统固化的模型设计模式，情境描述不再单纯使用纯粹的物理学科语言刻画，而是要注重对真实情境进行物理问题的学科化过程。大自然现象情境中包含了很多现实、真实的物理问题，因此作业设计应贴近学生生活，通过对自然现象的观察、分析与解释，使学生能逐步客观地了解与认识客观世界，让学生感受大自然现象中的奇妙。

3.2 生产生活紧密联系的物理问题情境

这一含义是情境素材来源于生产生活实际。物理知识在学生的现实生活中无处不在，学生对与物理知识相关的生产生活情境更觉亲切鲜活。这样的情境可以引导学生用物理学视角探索世界奥秘，发展学生的知识迁移能力，感受物理学为推动人类社会进步、促进人类文明作出的贡献。

作业设计的情境素材要按照事物发展内在逻辑呈现的客观现象，语言、符号等要尽量淡化学科的痕迹。情境素材从学生身边每天发生的各种现象中选取，包括生活现象、使用的物品、阅读的经典著作、新闻播报、科技发展、地方特色的建筑、文化传统等相关内容，这些现象最接近学生的自身体验。因此在作业设计中，要选取符合学生认知发展的生产生活情境，培养学生在日常生活中用物理知识正确识别并解释问题的素养。

3.3 科技前沿问题情境

这一含义是情境素材来源于科技前沿问题。情境素材与物理学有密切的关系。科技前沿问题情境作业能培养学生学习物理的兴趣，又能让学生了解到我国前沿科技水平发展的真实情况，激发学生的爱国热情。

作业设计的情境素材可选取权威新闻媒体中与物理知识相关的前沿热点问题，特别是我国取得的科技成就等。选用相关素材和物理知识有机结合，巩固学生对物理知识的掌握。如我国在深海探索领域的深海载人潜水器、航天领域的载人飞船探月工程等科技领域取得的伟大成就等。

3.4 物理学史问题情境

这一含义是情境素材来源于物理学史。物理学史情境主要有物理学中的重大事件、重要的物理实验、重要物理规律的发现、重要的仪器发明、创新的物理学方法、著名物理学家的贡献等。物理学史素材对促进学生理解物理学本质有重要作用，既可以生动展示物理学的作用，也与物理课程中的核心素养“科学态度与责任”一致，有利于培养学生的核心素养。

作业设计的情境素材可以围绕以下三个方面进行设计：一是在物理学发展过程中物理学家作出的重大贡献，包括提出的重要物理概念、规律，旨在培养学生的物理观念；二是物理学家提出的发明、发现或重要理论，旨在促进学生的科学思维发展；三是物理学家在观察自然现象时所采用的物理方法、思想等，体会科学家在探索科学的道路中的艰辛和挫折，有助于学生树立崇尚科学、尊重科学的科学本质观。

3.5 课程标准和教材中的典型问题情境

这一含义是情境素材来源于课程标准和教材中的典型问题情境。教材情境是按照物理学科知识发展逻辑呈现的情境，具有物理学科语言、符号等特征，教材情境类作业主要用于巩固知识，引导学生关注物理概念建立过程、知识形成过程，从而突出客观事物的本质特征。课程标准和教材中的典型问题情境体现了物理学的研究方法和思想。

作业设计的情境素材可以从识别典型问题情境、应用典型问题情境、建构典型问题情境三个方面进行问题情境设计，引导学生掌握并运用典型问题情境。如典型的杠杆问题情境是一个经典的物理模型，是人们为了研究物理问题的方便抓住主要因素、忽略次要因素，是对物理现象和问题进行简化的本质特征的描述，是实际问题的抽象，有利于人们解决实际问题。

3.6 科学探究情境

这一含义是情境素材来源于科学探究问题。科学家面对一个真实情境的科学问题，按照科学研究一般程序探究科学的奥秘。学生首先需阅读情境材料，进而提出科学问题，运用已有知识进行合理的猜想，提出科学可行的实验方案，寻找相关证据，进行论证与解释等。培养学生面对复杂问题时，建构知识并提高解决问题的能力。

作业设计的情境素材选用一般有三种方式：一是取材于教材中已经做过的实验情境素材，主要是巩固教材中的实验以探究问题；二是在教材实验的基础上以原理为中心进行拓展与建构，变换一种似曾相识的情境素材，在学生已经学过的实验知识基础上进行新的探究；三是全新的科学探究情境，是学生没有见过的情境素材，要求学生从情境素材中提取与需要解决的问题有关的相关信息，并将信息内化与已有知识重新建构，通过自学迁移知识与方法，解决需要探究的问题。

4 情境化作业设计策略：素材应用

情境是为问题服务的，素材应用就是要使情境与问题之间具有契合性。在情境化作业设计时，需将选取的素材加工，让情境与问题形成很好的结合，让学生在情境中解决问题，以提升学生的核心素养。

4.1 情境与问题分离型

这一要求的含义是情境素材仅提供阅读性材料，情境与问题无直接关系，通常题干的前一部分是设计的背景材料情境，去掉这一部分情境，题干的后一部分内容才是一个需要解决的物理问题，前一部分情境对后面问题的解答没有影响。这类作业的情境与要解决的问题结合程度是处于较低水平，学生能够很快地从情境中找到要解决的问题，情境设计是为了引导出后面的物理问题，情境与问题的结合是表层的，这样的作业为情境分离型作业。

作业设计的情境素材要与问题有关联，不能形成情境与问题间有两张皮的现象，造成情境的无用和无效。在作业设计中要以生产生活中蕴含的物理问题为背景，能从复杂的情境中抽象出物理问题进行分析与解释，围绕情境素材设计问题。

4.2 情境与问题嵌入型

这一要求的含义是情境素材通常需要从情境中找出要解决的问题。学生在提取关键信息时，需要关注背景材料对需要解决的问题是否具有支持作用，从情境中提取的信息是否能够运用在问题解决过程中。这类作业情境与问题的结合程度是中等水平，情境素材和内容是相互嵌入的，作业只是借情境巩固知识，情境与问题的结合是浅层的，这样的作业为情境嵌入型作业。

作业设计的情境素材编制通常有两类：一是选择学生熟悉的生产生活情境，特别是社会热点问题，如交通、能源、信息、生活用电、现代科技等中涉及的物理知识，体现物理与社会、生活实际的联系；二是在各类学生熟悉的传统去情境化作业题中进行情境包装，将一个传统的模型作业穿上新的情境外衣，达到设计情境化作业的目的。

4.3 情境与问题融合型

这一要求的含义是情境素材和问题相互融合，通常作业的情境设计非常新颖，学生在解答问题时需要对材料背景描述进行自学，从材料中提取有关物理知识，对情境的元素和逻辑关系进行梳理，学生将解决问题的信息与掌握的已有知识进行重组、迁移，从而解决情境中的问题。这类作业情境与问题的结合程度水平较高，作业情境与问题是深度融合的，作业的情境与问题间没有明显边界，需要学生在情境中创造性地找出问题并解决问题，这样的作业为情境融合型作业。

5 作业设计建议

作业设计的情境素材通常是新颖和复杂的，情境与问题深度融合。作业设计通常要考虑以下两个要素：一是合理控制情境化作业背景材料的复杂程度，二是科学设置情境任务。情境设计围绕文字、数据、图像等材料组织设计，提供学习性材料供学生考场自学，培养学生通过仔细分析情境、提取有关信息、合理重组知识解决新颖复杂情境下的相关问题的能力。

目前，教辅用书的作业题大多为传统的固化的模型题，情境化的作业题很少。通过设计开发情境化作业，让学生在具体的情境中解构元素和逻辑关系，指向学生解决问题的行动，调动学生解决问题的能力、品格，形成价值观念，对于促进学生核心素养的提升、扭转中学物理教学依靠“机械刷题”的应试教育具有一定的意义。