基于学科素养下的高中物理情境化试题设计或编制

戴辉

摘   要：为在高中物理教育教学实践中，高效培养高中生物理学科素养，适应高考改革中试题设计的新变化。文章对基于学科素养的高中物理情境化试题设计展开讨论，通过研究可知，为突出情境化物理试题作用，提高学生学科素养，相关人员在试题设计时，还应坚持以物理学科知识为基础，以学科素养为导向，合理创设试题情境，综合考查学生思维能力。

关键词：高中物理；学科素养；情境化试题；物理概念

学科素养是高中物理教学目标达成的条件之一，对学生未来发展、能力提升有着不可忽视的作用。如何利用情境化物理试题，考查、培养学生物理学科素养，增强学生物理问题解决能力是教育工作者急需解决的问题。因此，文章对物理情境化试题的设计展开探究，旨在明确试题设计要点，针对性地考查学生物理学科核心素养，强化学生物理知识运用能力。

1  物理情境化试题相关概念

现阶段，高考改革过程中教育部门对试题设计提出更多要求，需要命题人员在借助试题培养学生物理知识运用能力时，重视学生学科素养的提升。对此，相关人员尝试设计情境化试题，用现实情境支撑物理知识，为学生提供可探究、思考的机会，同时针对性地培养、评估高中生物理学科核心素养。让学生在情境化试题任务完成中，内化高中物理知识，达成物理教育教学目标[ 1 ]。

所谓情境化问题，具体指以生活实际、社会生产、自然环境中客观存在的现象为背景，融入物理规律、物理概念，为学生设计的可探寻、思考的物理问题。其中物理相关概念、物理知识运用能力是情境化问题考查重点。比如情境化试题可为学生呈现抽象、真实的复杂情境，学生结合情境分析题目中隐藏的物理知识时，会建立物理知识模型，多角度运用所学物理知识，拥有分析、解答物理问题的能力。

2  基于学科素养设计高中物理情境化试题的必要性

2.1  有利于提升学生物理学科素养

情境化试题是将实际物理问题情境化处理后的产物，是学生将实际问题转化为可解决物理问题的基础，能够使学生正确应用物理概念，解析物理问题，对学生物理学习起到承上启下、夯实基础的作用。学生在情境化试题解答中，会基于情境、过滤情境，联系物理知识构建物理模型，这一解题过程可有效锻炼学生思维和信息获取、分析、归纳、总结能力，从而满足高考改革背景下，对学生学科素养的提升要求，增强学生综合能力[ 2 ]。

通常情况下，解析情境化试题时，学生应在“去情境”后分析试题考查重点。“去情境”后的高中物理试题会转变为常规物理问题，学生在情境指引下，可适应形式多变的物理问题，抓住物理试题内核，逐步掌握同类试题的解答技巧，学会从不同角度剖析试题，透彻理解物理知识。使教师有效利用情境化试题，锻炼学生物理技能，培养学生物理学科素养。

2.2  有利于发展学生逻辑思维

解答情境化试题时，学生需将题目中文字所描述的内容转变为具体情境，随后理解题目基本要求、给出的条件，联系已学物理知识，找出隐藏的考点。所以情境化试题解析过程，与学生物理学科素养的培养模式不谋而合，学生将结合情境探究物理条件、逻辑推理条件，并在思维加工后，懂得提取有用信息，分析解题条件，培养学生信息加工、总结归纳能力，锻炼学生思维，有利于发展学生逻辑思维，增强学生物理综合能力。例如在2018全国卷中，某情境化试题用“烟花弹”创设情境模型，且以“物理学科素养”、学生逻辑思维为导向，考查学生“竖直上抛运动”，让学生在科学建模过程中，灵活运用动量守恒定律、机械能守恒定律，检验学生试题解析中的思维能力变化，发展学生逻辑思维。

3  学科素养视域下高中物理情境化试题的设计策略

3.1  明确物理学科素养核心内涵

物理情境化试题设计的关键，在于明确试题考查目标。基于学科素养的高中物理情境化试题，其检测目的是检验学生物理学科素养，即学生科学思维、物理概念、实验探究能力、科学态度与责任[ 3 ]。为确保物理情境化试题设计的可靠性，相关人员应明确物理学科素养的核心內涵，并以此为依据，在不同情境设计中考查学生科学思维、物理概念、实验探究能力、科学态度与责任等四方面的能力与意识。使高中生可以针对不同试题情境，灵活运用物理知识，分析试题中的物理问题、物理条件，得出最终的答案。学生解题过程是对学生学科素养、物理问题解决能力的培养，对学生构建完整物理知识体系，增加学生物理知识运用的灵活性意义重大。同时可满足现阶段学生学科素养的提升要求，适应新时期物理教育教学的变化，助力高考改革工作。

3.2  确定情境化试题设计维度

情境化物理试题设计时，同样应该规范物理试题内容的筛选流程，确定情境化试题设计纬度，保证物理试题中蕴含的物理知识符合高中生认知水平。因此，设计以学科素养为导向的情境化物理试题时，相关人员可按照PISA 2018科学素养测评结果，从学生科学思维、实验探究、责任与态度、物理概念等纬度入手，设计情境化物理问题。其中，“科学责任与态度纬度”是在试题设计中，利用情境设计，使学生凭借自身价值观判断题目内的事物、物理现象。而科学思维、实验探究能力、物理概念是设计物理情境化问题的主要纬度，对学生认知水平、学科素养的提升有着重大意义[ 4 ]。

具体来说，首先，“物理概念”该纬度中，学生需将所学物理知识套入复杂物理情境中，并运用自身物理知识经验解决物理问题，领悟物理问题探究技巧，可以灵活运用所学物理知识，而非单一地了解题目考察重点。基于此，相关人员在设计物理情境化试题时，应分别从概念性、事实性、认知型的物理知识入手，呈现情境化物理现象，构建可与物理学科领域深入联系的试题模型，针对性地考查摩擦力、重力、浮力、弹力等高中物理知识，教会学生在情境化问题解析中掌握物理规律，解答实际的物理问题。

其次，“科学责任与态度”是针对学生认知水平所确定的试题设计纬度，而认知水平是设计物理情境化试题的重要影响因素。对此，相关人员应在设计试题时，科学划分高中物理知识体系中的现有内容，并以高中物理课程标准、教学目标、学科素养为依据，立足于高中生认知水平、逻辑思维能力设计物理情境化试题。

最后，“科学思维纬度”中，命题人员往往需基于物理课程目标、学科素养培养目标科学筛选试题内容，设计试题情境，评估试题对学生科学思维的影响程度，综合考查学生对物理规律、物理概念的理解与应用能力。让学生在试题解析中，锻炼自身逻辑思维、科学思维，持续提高学生认知水平，发挥情境化试题对学生学科素养的提升优势。

3.3  遵循科学的物理试题设计原则

为保证高中物理情境化试题设计的科学性、合理性，命题人员应遵循科学的物理试题设计原则，使情境化物理试题符合学生学科素养的提升要求，确保试题设计质量。

首先，坚持科学性原则[ 5 ]。情境的科学性是评估该类试题设计质量的重要因素，因此，命题人员需创设学生可理解，且与学生认知水平、高中物理知识符合的情境，呈现试题情境时，需清晰地呈现试题内的背景信息，准确传递情境内容，让学生能够将试题文本转变为情境，并将情境内容迁移到物理知识中，正确理解情境化试题。

其次，坚持公平性原则。学生处于不同地域，风俗习惯、文化背景、经济水平会有着明显差异，选择情境素材时，命题人员应考虑高中生知识背景，联系区域特征，将情境服务于物理问题的解决，避免将带有歧视内容的情境设计在题目中。

最后，坚持时代性原则。物理情境化试题设计同样应与时俱进，命题人员应立足于当前、未来的科技发展或实际生活，增加符合时代发展的物理情境，增强物理情境化试题的创新性。

如题：2021年2月，执行我国火星探测任务的“天问一号”探测器在成功实施三次近火制动后，进入运行周期约为1.8×105 s的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为2.8×105 m。已知火星半径约为3.4×106 m，火星表面处自由落体的加速度大小约为3.7 m/s2，则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为（  ）

A.6×105 m   B.6×106 m    C.6×107 m     D.6×108 m

该题目是在情境设计中，用2020年物理诺贝尔奖、恒星多年运动轨迹为背景，考查学生对万有引力定律、开普勒第三定律的灵活运用，使学生在关注科技领域发展现状的同时检验学生物理问题的实际解决能力。

3.4  合理设计物理试题情境

基于学科素养的高中物理情境化试题，其设计要点在于确保情境设计的合理性，且试题情境应侧重于考查内容，可以有效评估学生学科素养、物理学习能力、物理知识运用能力。一方面，教师所设计的试题情境，应具有一定真实性，或客观存在，情境基础结构应为物理知识，主要素材为现实生活。例如2021高中物理全国甲卷中的第15题，以传统游戏“旋转游戏”作为情境素材，请学生结合“纽扣旋转”图，联系生活实际，计算转速为50 r/s时，纽扣与中心位置相距1 cm时的点向心加速度大小，考察学生对圆周运动规律的内化程度。

另一方面，为使学生在情境化试题解析中，顺利将所学物理知识与试题建立联系。命题人员需提前分析情境化试题类型，合理融入生活化素材，增强学生对试题情境的接受程度。但在素材选取时，命题人员还应科学加工素材，理清所选素材与物理现象、物理概念的关系，合理将素材嵌入物理情境内。避免因素材嵌入不到位影响物理情境合理性，阻碍学生解题思路。而教师素材嵌入是否合理的检验方法，并非学生对情境化问题解答的正确性，而是能够在解题后获得知识经验，学生科学思维、学科素养得以提升。

4  结语

综上所述，指向物理学科核心素养的情境化试题，需要以物理学科知识为基础，用客观存在的情境为背景，综合考查学生物理知识运用能力，培养学生学科素养。所以在编制情境化试题时，相关人员还应抓住学科素养内涵，合理在情境化设计中融入物理知识，从而发挥情境化试题作用，发展学生思维，锻炼学生综合能力，为学生物理水平的提升创造有利条件。

参考文献：

［1］ 李利国.例说核心素养下高中物理试题中的情境创设——问题与思考[J].高考， 2019（32）：66-67.

［2］ 郭詩艺，张金良.核心素养导向下高中物理教学中问题情境创设的探索[J].科教文汇，2020（5）：135-136.

［3］ 刘津羽.物理教科书中情境化试题特点分析——以人教版高中物理必修1为例[J].中学生数理化（自主招生），2020（1）：25-27.

［4］ 施学斌.提升学科素养的高中物理习题包设计[J].中学物理，2020（7）：18-30.

［5］ 田成良.依托情境试题 落实素养考查——以2019全国高考物理试卷为例[J].中学物理， 2019（19）：58-59.