高中物理情境化试题及情境化教学策略研究

王翔云

【摘要】高中物理教学以学生发展为本，以培育物理学科核心素养为目的，倡导创设真实且具有价值的相关情境，包括创设以科技为情境的物理试题、以运动为情境的物理试题等.本文提出高中物理情境化试题命题相关建议，并探讨高中物理情境化教学策略，以主题为引领，使物理课程内容情境化，有效激发学生的探究兴趣，发散学生的物理思维，进一步提升学生的物理学科核心素养.

【关键词】 高中物理;情境化试题;情境化教学

物理学科旨在研究物质结构、相互作用、运动规律，与日常生活场景具有紧密的联系，需要以大量的生活情境为依托.随着新课程标准的不断深入，高中物理情境化试题命制是亟待解决的重要课题.本文结合学生的特点和实际需要，精心创设形象、生动、具体的教学情境或场景，唤醒学生的生活化情感，进行高中物理知识的意义建构，促进学生高中物理思维的发展.

1 高中物理试题命制分析

高中物理试题属于教育和心理特质测试的一个单元，通过相应的刺激情境和一定的应答方式，考量学生的物理知识、能力和某些心理特质.通常来说，高中物理试题要求学生运用物理学知识进行解答，基于学生的认知特点和具体学情，结合高中物理测试目的展开试题命制.

1.1 以科技为情境的高中物理试题

以科技为情境的高中物理试题是以自然界和社会生活中的真实问题为背景，结合物理高考知识内容进行命制，科技情境化试题以自然科学原理生产的各种工具、设备、技术、工艺体系为依托，注重情境化试题的真实性和生活性，要求学生从情境中抽离有效信息，解决生活中的实际问题，从而考查学生的物理学科素养和关键能力.

（1）根据科技前沿素材命制试题.以我国2022年最新航空领域新闻高分三号03卫星成功发射的素材为依托，设计多选试题，要求学生运用万有引力的物理知识进行解答，根据题述条件列出向心加速度表达式，建构相关物理模型并进行分析计算，从而考查学生的物理观念和科学思维；

（2）结合科技应用素材命制试题.当前汽车大多配置有ABS防抱死刹车系统，确保汽车刹车时有一定的转动而不会抱死，实现汽车刹车时的安全.基于这一科技应用前提，选取电磁感应现象的物理内容为出题点，要求学生判断磁通量的变化趋势，结合法拉第电磁感应定律求解相关问题，考查学生初步的物理观念，通过建构简单的物理模型解决实际问题.

1.2 以运动为情境的高中物理试题

以运动为情境的高中物理试题通常是以“人”作为主体，按照相关规则和技术要求进行活动，学生根据运动情境提取已知信息，解决预设的物理问题或任务.为了综合考查学生的理解能力、推理能力、数学应用能力、综合分析能力，可以结合体育运动情境创设试题：

（1）基于现实生活的物理情境素材.从体育比赛中寻找情境素材，根据中国女排在2014年伦敦奥运会中的某场比赛，基于一维碰撞问题的思路将情境理想化，使排球被运动员阻拦后按原路径返回，出于方便计算的角度考虑，排球的运动速度和质量均为近似值，要求学生运用动量定理计算运动员对排球的冲量，从而理解动量是矢量的物理概念.

（2）基于既有试题的情境素材.可以从高考题中寻找情境素材，选取足球运动员罗纳尔多在某场比赛中的一记头球攻门，考虑平抛运动的物体仅受到重力的作用，在试题中设置理想条件“不计空气阻力”，要求学生运用抛体运动知识，计算足球初速度的最小值和最大值.

（3）从教材中找寻情境素材.选取高中物理教材“抛体运动的规律”内容，引导学生进入到相关问题情境，运用抛体运动知识计算排球刚好过网和恰好出界时的初速度及落地瞬时速度，考查学生的推理能力、物理观念和科学思维.

2 高中物理情境化教学实施流程

2.1 情境准备环节

首先，要进行课标教材分析，包括对课标的分析和对教材的分析.从课标分析来看，要了解高中物理课程的基本观念，为学生创设主动参与、积极探索、自主实验、勤于思考的课堂情境，让学生主动观察、自主体验，通过合适的情境把握教学重难点.

其次，要进行学生分析，将学生作为课堂主体，获悉学生的兴趣、心理、既有知识经验、接受程度等，从而使学生能够更好地融入情境.

最后，情境的选择是整个情境化教学的关键因素，教师需精心创设适宜的情境，注重情境的适切性、代表性、启迪性、实践性，能够最大程度激发学生的探究兴趣和热情，给予学生更多的实践空间，能够深入理解物理知识、体验情境.

2.2 情境創设环节

根据情境化教学的需要，教师可以创设不同的情境，如语言故事情境、模像情境、模拟情境、真实情境等.其中，语言故事情境创设需重点关注学生的接受程度；模像情境则充分利用图片、电影、录像、电视等相关模像，对学生产生直观的感官刺激；模拟情境则通过模拟实际情境的方式加以呈现，注重情境的针对性；真实情境创设以“真实”为核心，最大程度激发学生参与的主动性，在真实体验中进行操作实践.

2.3 情境引导环节

教师通过创设的情境引导学生进入学习过程，对物理知识有真切的感受，并通过提问、布置任务等方式融入其中，对物理概念进行归纳总结、理解、应用，全面把握高中物理概念的本质属性，更好地帮助学生进行高中物理知识的迁移和拓展，培养学生独立分析问题、解决问题、迁移应用知识的能力.

3 高中物理情境化教学的应用案例分析

为进一步培养学生的高中物理学科核心素养，课程内容情境化是极其重要的实施路径，学生通过情境化教学能够深入感受新旧知识之间的共性链接，把握高中物理概念，探寻到相关物理规律，从而真正达到学以致用的目的.本文以人教版高中物理必修1中的“运动的描述”部分为研究案例，基于情境化教学进行单元教学设计和应用，达到树立物理观念、培养科学思维的教学目的，选取相关比赛视频作为运动单元教学课堂情境，通过模拟情境、模像情境的创设方式，将“质点”“坐标系”“时间、时间间隔”三个物理知识点相串联，引领学生快速融入教学情境之中，加深对物理观念的理解和记忆.

3.1 “质点”知识的情境化教学

教师运用多媒体播放施廷、王涵“女子双人3米板”跳水视频，中国组合赛艇“女子四人双桨”比赛视频，设置以下两个问题：“运动员在不同位置时应保持什么样的姿势？描述下运动员由跳板到入水时的轨迹，是否应考虑不同位置的姿势？”“赛艇过程中运动员的划桨运动是怎样的？”通过上述问题情境的创设，教师引导学生进行思考，准确把握运动员在不同位置时的动作和姿势，组织学生思考和讨论，初步构建物理观念——认识质点，理解运动员跳板到入水运动时无须注意其姿势，可以忽略运动员的大小和形状；而在赛艇项目中探讨赛艇的速度、轨迹及所处位置时，可以忽略赛艇的大小和形状.之后，教师与学生共同归纳和总结，可以将运动着的人或物体简化为一个点，忽略其大小和形状，仅强调其“质量”，使之成为一个有质量的点，即“质点”.

结合教学内容和要求，教师设计两个活动：活动1，学生由教室后走到教室前，其他学生观察学生所处的位置，思考能否将该学生简化为一个质点；活动2，学生由教室后跑步到教室前，其他学生观察该学生不同位置的动作，思考能否将该学生简化为一个质点.

通过上述活动，引导学生总结出将物体抽象为质点的条件.进而，教师创设相关问题情境：当研究地球绕太阳公转时，能否将地球简化为质点？当研究地球表面不同区域分布状况时，能否将地球简化为质点？学生围绕问题展开思考，最终得出结论：当研究该学生所处位置时，可将其简化为质点；当研究该学生不同位置的动作时，则不能将其简化为质点；当研究地球公转时，可将其简化为质点；当研究不同区域分布状况时则不能简化为质点.由此可见，通过相关情境的创设，能够充分激发学生的积极性，在参与交流与讨论的过程中理解将物体抽象为质点的条件，并根据实际的研究问题来进行判断，从而较好地培养学生的科学思维.

3.2 “参考系”知识的情境化教学

教师创设“女子双人艇470级第1轮”比赛项目的视频情境，引导思考问题：“比赛中帆船的船桅是静止的还是运动的呢？”学生观看比赛视频，并思考船桅相对于帆船是运动还是靜止，相对于观看者又是运动还是静止的呢？由此引发学生的认知冲突，教师则要适时给予指导和点拨，引领学生形成正确的物理认知，并通过合作讨论交流的方式，将学生既有的认知结构转化为后认知结构中的储备知识，最终得出结论：船桅相对于船而言是静止的，相对于观看者而言是运动着的，从而理解运动和静止是相对的物理概念，学会运用“参考系”准确描述物体的运动状态，实现物理知识储备层次的螺旋上升.

3.3 “时间 位移”的情境化教学

通过情境化教学引导学生了解坐标系的概念，学会应用一维坐标系，准确区分时刻和时间间隔、路程与位移等物理观念，从而培养学生的科学思维和探究精神.

教师运用多媒体播放张雨霏的“女子200米蝶泳”视频，提出相关问题情境：“10时28分和2分03秒86分别指时间间隔？时刻？”组织学生进行自主思考和交流讨论，并分享交流结论：北京时间上午10时28分指时刻，2分03秒86指时间间隔，准确表达时间间隔和时刻的概念，加深对时刻与时间间隔的理解，区分开时刻与时间间隔，并在实际情境中理解日常生活中时间的涵义.

学生观察上述视频并判断运动员游了30s后所处的位置，教师适时给予引导，以运动员所在泳道为参考系，将起点作为零刻度点，计算运动员到起点的距离，通过师生交流和生生交流的方式，总结归纳得出结论：通过在参考系上建立坐标系的方式描述物体所在位置，并用坐标值精准表示物体的位置.

3.4 “位置变化快慢的描述——速度”的情境化教学

由于学生前期已经学习了坐标系的物理知识，知道物体所处的某一位置能够用坐标进行表示，通过回忆得知坐标的变化量等于末位置的坐标减去初位置的坐标，进而引出本课要应用的知识点.

教师运用多媒体创设相关情境，播放苏炳添参加的“男子百米”决赛视频，学生通过分组学习和讨论，形成对速度的全新认知，得出结论：相同时间下的位移越大，则运动速度越快；时间越短，则运动速度越快.并学会运用控制变量法比较运动员运动速度的快慢，对上述结论进行验证，在师生的共同归纳总结下共享知识，实现物理显性知识与隐性知识的融合.

4 结语

综上所述，高中物理知识具有一定的抽象性，教师应做好情境化试题命制，并精心创设适宜的教学情境，运用情境化教学策略激发学生的探究动机，围绕物理概念原理和实践应用不同主线，引导学生在情境中获得更好的体验，不断完善高中物理认知结构，提高学生的物理学科核心素养.

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