江佶澤 劉茂軍

（1.吉林師范大學(xué)物理學(xué)院，吉林 四平 136000；2.韓山師范學(xué)院，廣東 潮州 521041）

2019年人民教育出版社版高中物理教科書（后簡稱“新版教科書”）已經(jīng)出版發(fā)行，新版教科書貫徹落實(shí)2017年版“新課標(biāo)”物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)和考查，相比于舊版教科書更加注重學(xué)生核心素養(yǎng)的提高與發(fā)展，更加注重培養(yǎng)學(xué)生對物理知識的整合與綜合分析運(yùn)用，強(qiáng)調(diào)物理教學(xué)要與生產(chǎn)生活、科技發(fā)展等緊密聯(lián)系，關(guān)注物理學(xué)前沿發(fā)展與成果應(yīng)用，注重探索設(shè)計與現(xiàn)實(shí)相關(guān)的問題情境，加強(qiáng)對學(xué)生應(yīng)用物理學(xué)知識綜合解決實(shí)際問題能力，以及創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng).［1］這些特點(diǎn)都與情境化試題密切相關(guān)，新版教科書中加入了大量的情境化試題.

情境化試題對于高中物理教學(xué)具有重要意義.教科書中的情境化試題主要以現(xiàn)實(shí)生活實(shí)際為情境，緊密聯(lián)系學(xué)生需要掌握的物理知識，使得學(xué)生在解決問題過程中有一種身臨其境之感，這就很好地引起了學(xué)生的求知欲.其次，情境化試題利用試題真實(shí)而又復(fù)雜的情境，來鍛煉學(xué)生的理解能力和分析能力，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維.由于教科書所選取的情境化試題大多是真實(shí)的、貼近生活的、有一定的復(fù)雜性的，這就使得試題所考查的物理知識被隱藏起來，只有學(xué)生擁有理解情境內(nèi)容的能力，才能剝繭抽絲，找出考查的知識點(diǎn)，擁有一定的分析試題的能力才能建立起物理模型，正確解決問題.這一過程是解題過程中的審題過程，情境化試題就是在審題過程鍛煉學(xué)生理解分析能力，提高學(xué)生思維品質(zhì).［2］而且，情境化試題具有情境多元化的特點(diǎn)，教科書充分利用各種情境類型滲透STSE等方面的教育理念，增強(qiáng)試題與生活、技術(shù)、社會之間的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力，達(dá)成對學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)和提高的目標(biāo).

在國際上，情境教學(xué)越來越受到關(guān)注，大量情境化試題應(yīng)用到考試中，如“國際學(xué)生評估項(xiàng)目”（PISA）在其考試中主要使用此類試題.在我國情境化試題也受到重視，許多省份的物理高考試題都大量采用情境化試題考查學(xué)生知識與能力.新版教科書在內(nèi)容上增加了“練習(xí)與應(yīng)用”、“復(fù)習(xí)與提高”兩個環(huán)節(jié)，每一個環(huán)節(jié)都有大量的情境化試題.強(qiáng)調(diào)試題情境化是新版高中物理教科書的一大亮點(diǎn).

1 研究框架

情境化試題是指給出具體的材料背景，具體的試題材料背景又構(gòu)成具體的情境，試題情境給學(xué)生完成活動任務(wù)提供一個統(tǒng)一的平臺，學(xué)生在這個平臺上展示自己分析問題、解決問題的能力，這類包含情境的試題習(xí)慣上稱為“情境化試題”.在物理學(xué)科中情景化試題是指以社會生產(chǎn)生活中，客觀存在的物理現(xiàn)象、物理過程為背景設(shè)計試題情境，通過情境提出問題從而考查學(xué)習(xí)者對物理概念、物理規(guī)律的理解和應(yīng)用的試題.”［3］因此，情境化試題與在問題中無任何情境、直接考查知識點(diǎn)的試題明顯不同，它以情境材料為基礎(chǔ)設(shè)置問題，并通過問題回答來考查學(xué)生的能力.情境化試題中沒有常見的萬能木塊，沒有熟悉的理想斜面，不依附于理想彈簧，不同于傳統(tǒng)試題中只注重學(xué)科知識的考查形式.［4］此類試題的解決需要學(xué)生在情境中解讀材料，獲取關(guān)鍵信息，解決物理問題.它最大的特點(diǎn)是材料真實(shí)，貼近實(shí)際，這在本質(zhì)上與物理學(xué)科核心素養(yǎng)強(qiáng)調(diào)學(xué)生與真實(shí)情境間的互動、注重與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系的理念相一致.

情境化試題可以通過呈現(xiàn)方式、情境主題、情境類型三個維度進(jìn)行研究，每個維度又分為若干方面：呈現(xiàn)方式分為文字、文字+圖表、文字+示意圖、文字+圖表+示意圖4個方面，情境主題分為社會生活、物理實(shí)驗(yàn)、科技前沿、其他等3個方面，情境類型分為情境分離、情境嵌入、情境結(jié)合3個方面，總計三維度11個方面的內(nèi)容.從呈現(xiàn)方式和情境主題來看，情境化試題方式多樣，內(nèi)容廣泛.情境的復(fù)雜性主要取決于要調(diào)動學(xué)生知識、技能和態(tài)度的程度.情境類型反映了試題情境與問題的結(jié)合程度：情境分離型試題指試題情境與問題無直接聯(lián)系，去掉情境材料，仍能完成相關(guān)內(nèi)容考查的試題；情境嵌入型試題指試題情境與問題相融合的試題，試題具有較強(qiáng)的可讀性和實(shí)用性；情境結(jié)和型試題指問題和試題情境的一部分結(jié)合在一起的試題，學(xué)生需要在復(fù)雜情境中提取關(guān)鍵信息，進(jìn)行分析、加工、應(yīng)用.［5］情境結(jié)合型是情境與問題結(jié)合最緊密的類型，其次為情境嵌入型，最后為情境分離型.

本文針對新版教科書中的情境化試題，結(jié)合有關(guān)研究人員提出的文字材料、各種數(shù)據(jù)示意圖、原理圖、結(jié)構(gòu)圖、數(shù)據(jù)表格、實(shí)物照片等情景化試題常見的呈現(xiàn)形式，對于情境化試題的情境質(zhì)量和結(jié)合程度開展研究，［6］研究框架如表1所示.以新版教科書必修部分為樣本，對3冊教科書每一章的情境化試題數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果如表1所示.

表1 新版教科書情境化試題統(tǒng)計

續(xù)表

2 新版高中物理教科書情境化試題特點(diǎn)分析

2.1 試題數(shù)量、占比統(tǒng)計與分析

結(jié)果顯示新版教科書必修部分情境化試題總數(shù)為277道，每一章皆有一定數(shù)量的情境化試題，數(shù)量最低的是第10章10道，最多的是第4章有35道（見表2）.

表2 _新版教科書每章節(jié)情境化試題數(shù)量

將試題總數(shù)以及每一章情境化試題數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，并且借鑒表1的數(shù)據(jù)與樣本試題總數(shù)進(jìn)行分析得出情境化試題占比，研究結(jié)果如圖1、圖2所示.圖1給出樣本每一章節(jié)情境化試題總數(shù)與試題總數(shù)的數(shù)量對比，圖2給出的是情境化試題的占比，可以發(fā)現(xiàn)情境化試題占比為59%，約占試題總數(shù)的60%.

圖1 情境化試題數(shù)量與試題總數(shù)

圖2 情境化試題占比

根據(jù)圖1可知，新版教科書必修部分試題總數(shù)為470道，每一章試題數(shù)量都不盡相同，尤其是情境化試題數(shù)量在每一章差別明顯.如第1章試題總數(shù)最少，但是情境化試題數(shù)量占比最大，全章試題總數(shù)29道題，情境化試題數(shù)量為25道占比86%.第2章次之，試題總數(shù)32，情境化試題數(shù)26，占比81%.而第十章試題總數(shù)39但是情境化試題數(shù)量僅有10道，占比25%，是樣本中情境化試題數(shù)量最少、占比最低的章節(jié).

根據(jù)上述統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)情境化試題的數(shù)量分布不均，原因可能是知識與生活的關(guān)聯(lián)性不同，知識的難度、深度不同、要求學(xué)生達(dá)到的理論水平不同.知識生活關(guān)聯(lián)性大的、要求達(dá)到的理論水平淺的章節(jié)情境化試題數(shù)量就多，情境化試題占比就高.反之，則情境化試題數(shù)量相對較少.如第3冊第1章、第2章的主題核心概念為運(yùn)動描述、勻速直線運(yùn)動.與之相關(guān)的物理知識具有理論層次較淺、容易理解、生活關(guān)聯(lián)性大的特點(diǎn)，所以情境化試題占比最大.而第9章、第10章的主題核心概念為靜電場及應(yīng)用、靜電場中的能量，該部分知識具有理論層次高、抽象性強(qiáng)、生活相關(guān)性低的特點(diǎn)，情境化試題數(shù)量少，占比較低.

2.2 呈現(xiàn)方式維度統(tǒng)計與分析

新版教科書試題的呈現(xiàn)方式有4種，不同呈現(xiàn)方式的情境化試題數(shù)量如圖3所示.

圖3 不同呈現(xiàn)方式的情境化試題數(shù)量統(tǒng)計

由圖3可知，文字描述的情境化試題數(shù)量為120道，添加圖表的試題數(shù)量94道，添加示意圖的試題數(shù)量為44道，添加“圖表+示意圖”的試題數(shù)量19道.可見新版教科書的情境化試題呈現(xiàn)方式以文字為主、圖表為輔，注重呈現(xiàn)方式的多樣化.在情境化試題中除去文字描述，另外注重穿插圖片，尤其是實(shí)物圖片，更有利于凸顯情境的真實(shí)性，以幫助學(xué)生解決實(shí)際問題，應(yīng)用到生產(chǎn)生活中.

每一冊不同呈現(xiàn)方式下的情境化試題數(shù)量如圖4所示，可以發(fā)現(xiàn)每一冊的情境化試題數(shù)量都是以文字為主、圖片為輔.而且以文字為呈現(xiàn)方式的情境化試題逐冊減少，“文字+示意圖”的呈現(xiàn)方式的試題數(shù)量亦是如此，但是“文字+圖表+示意圖”的呈現(xiàn)方式的試題數(shù)量保持穩(wěn)定，甚至在第3冊試題中占比有所上升.其原因是新版教科書每一冊的知識難度不斷增加，要求的理論水平不斷提高，“文字+圖表+示意圖”這種呈現(xiàn)方式能夠使描述的情境更真實(shí)，為學(xué)生提供的信息更直觀，能更好地為學(xué)生提供信息，有利于提高學(xué)生的科學(xué)思維能力和科學(xué)素養(yǎng).

圖4 不同呈現(xiàn)方式下教科書情境化試題數(shù)量的變化

2.3 情境主題維度統(tǒng)計與分析

新版教科書情境化試題的情境主題維度多元，主要可以將其歸為社會生活、物理實(shí)驗(yàn)、科技前沿、其他四個類型，不同類型試題的數(shù)量如圖5所示.

圖5 不同情境主題的試題數(shù)量統(tǒng)計

由圖5可知，新版教科書中，情境主題分為社會生活、物理實(shí)驗(yàn)、科技前沿、其他四個類型.社會生活類主要是指與日常生活相關(guān)的，包括交通、生產(chǎn)、體育等相關(guān)領(lǐng)域?yàn)橹黝}的情境.物理實(shí)驗(yàn)是指以物理實(shí)驗(yàn)為背景創(chuàng)設(shè)的主題情境.科技前沿類是指與航空航天、醫(yī)學(xué)、激光或者新出現(xiàn)的高尖端的技術(shù)為內(nèi)容所創(chuàng)設(shè)的主題情境.其他類試題是指教科書中出現(xiàn)過的不屬于上述三類主題的情境，由于這些主題情境所涉及的試題數(shù)量較少而歸為一類，主要包括天體類、環(huán)境保護(hù)類、歷史人文類等.圖5顯示，以社會生活為主題的情境化試題數(shù)量最多，物理實(shí)驗(yàn)、科技前沿相對較少.在其他類中以天體類數(shù)量最多，而且多集中于第七章“萬有引力與宇宙航行”，其他的主題類型較少.這也符合“新課標(biāo)”從生活走向物理，從物理走向社會的理念.

每一冊不同情境主題的情境化試題數(shù)量如圖6所示，第1冊的社會生活類情境化試題數(shù)量最多，第2、第3冊的數(shù)量明顯減少，這有可能是由于第2、第3冊試題的情境主題與生活的相關(guān)性下降導(dǎo)致的.其余3類情境化試題在3冊教科書中的數(shù)量只有小幅變化，穩(wěn)定性相對較高.第3冊教科書學(xué)習(xí)的知識多為電磁學(xué)知識偏向?qū)嶒?yàn)，因而比較注重創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)類情境化試題.

圖6 不同情境主題下情境化試題數(shù)量變化

2.4 情境類型維度統(tǒng)計與分析

不同情境類型的情境化試題數(shù)量占比如圖7所示.

圖7 不同情境類型的試題數(shù)量占比

由圖7可知，按照情境類型維度進(jìn)行劃分，情境嵌入型的占比最多，為60%；情境結(jié)合型次之，為35%；情境分離型最少，為5%.

每一冊不同情境類型下試題數(shù)量變化如圖8所示，由圖8可見，新版教科書每一冊不同類型下情境化試題的數(shù)量占比變化不大，情境嵌入型最大，情境結(jié)合型次之，情境分離型最低.

圖8 每一冊不同情境類型下試題數(shù)量變化

將圖7與圖8數(shù)據(jù)比較，可以發(fā)現(xiàn)每一冊不同類型的試題數(shù)量變化與不同類型試題占比的數(shù)據(jù)上具有一致性.也就是說情境化試題類型中嵌入型應(yīng)用最廣，結(jié)合型次之.嵌入型情境化試題強(qiáng)調(diào)情境與知識的融合，一般來說結(jié)合程度較低，知識信息直接明顯，情境描述也較為簡單，具有很高的可讀性和實(shí)用性.這種試題學(xué)生理解起來較為容易但又不會非常直接，有一定的深度，非常適合學(xué)生鞏固新知識，也能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.另外，試題內(nèi)容設(shè)計起來也比較容易，所以是教科書中分布最為廣泛的試題情境類型.

情境結(jié)合型的試題考查的知識點(diǎn)與情境結(jié)合的深度較深，一般需要學(xué)生自己尋找，甚至進(jìn)行知識遷移，建立理想模型等過程.情境的內(nèi)容一般比較復(fù)雜，設(shè)計起來比較麻煩，而且難度也不好掌控：太簡單了，結(jié)合程度不夠深，不能引起學(xué)生的知識遷移，容易變成嵌入型；太難了，學(xué)生難以解決問題則不利于學(xué)生鞏固知識，不利于發(fā)揮教科書的作用.一個好的情境結(jié)合型試題往往最能考查學(xué)生的能力，所以，情境結(jié)合型試題在各類標(biāo)準(zhǔn)考試中一般是占比最多的，在教科書中也受到了一定的重視，多為實(shí)驗(yàn)類情境試題.

3 研究啟示

通過對新版教科書情境化試題的研究，發(fā)現(xiàn)新版教科書對情境化試題的價值有足夠的重視，并且非常重視對情境化試題的設(shè)計，教科書中的情境化試題一方面不斷追求情境的真實(shí)性，以培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力；另一方面力求試題情境主題的多元化，試題呈現(xiàn)方式的多元化，從而提高學(xué)生核心素養(yǎng).通過對新版教科書情境化試題的分析研究，我們建議應(yīng)該在以下方面引起更多的關(guān)注.

3.1 增加教科書情境化試題的數(shù)量

新版教科書雖然廣泛使用情境化試題，但是總體上試題數(shù)量并不是很多，占比不到60%，為充分發(fā)揮情境化試題優(yōu)勢建議加大教科書中情境化試題的數(shù)量，提高情境化試題的占比.并且要注重解決情境化試題分布不均的情況，避免某些物理知識在學(xué)習(xí)過程中缺少情境化試題，使得學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)和能力得不到充分的培養(yǎng).比如新版教科書第三冊，由于本冊主要學(xué)習(xí)的是電與磁的相關(guān)知識，知識的抽象性和理論性較高，現(xiàn)實(shí)生活中實(shí)例較少，導(dǎo)致情境創(chuàng)設(shè)困難，情境化試題數(shù)量較少.

3.2 提高情境化試題知識與情境的結(jié)合程度

新版教科書中嵌入型試題數(shù)量最多，雖然嵌入性試題具有廣泛的可讀性與實(shí)用性，在學(xué)生學(xué)習(xí)和鞏固知識方面具有無可比擬的優(yōu)勢，但是也存在一些問題.研究發(fā)現(xiàn)教科書中許多試題情境與考查知識結(jié)合程度不深，知識點(diǎn)暴露得太過明顯，甚至有一些知識點(diǎn)與情境無關(guān)，情境只是一個外包裝，沒有與知識點(diǎn)結(jié)合起來.這樣不僅不能有效地幫助學(xué)生鞏固知識、提升能力，還會給學(xué)生提供很多無用的信息，增加閱讀負(fù)擔(dān).因此，要加深情境與知識的結(jié)合，努力將問題與情境融為一體，推廣情境結(jié)合型的試題，而不是形式主義的“兩張皮”.只有提高情境與問題結(jié)合的程度，才能加深學(xué)生對情境的理解，促進(jìn)學(xué)生對知識的遷移，在分析問題、解決問題的過程中實(shí)現(xiàn)學(xué)生掌握知識、提高素養(yǎng)的目標(biāo).

3.3 創(chuàng)設(shè)真實(shí)清晰的問題情境

新版教科書雖然廣泛使用情境化試題，但是許多試題的情境在內(nèi)容描述上并不清晰具體，缺乏真實(shí)性.我們知道一個物理觀念的形成往往需要大量實(shí)際案例的積累，物理觀念的考查也需要結(jié)合具體的實(shí)際情境進(jìn)行分析.［7］真實(shí)的情境往往較為復(fù)雜，需要學(xué)生從復(fù)雜的情境中抓住主要因素，抽象出物理模型，才能有效考查學(xué)生模型建構(gòu)的科學(xué)思維.所以，加強(qiáng)教科書中物理試題與真實(shí)情境相融合，對學(xué)生物理觀念和模型建構(gòu)等核心素養(yǎng)的考查、建構(gòu)都具有十分重要的意義.

3.4 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)類問題情境的創(chuàng)設(shè)

物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)習(xí)過程中重要的一部分內(nèi)容，也是一種重要的情境主題，物理實(shí)驗(yàn)類情境化試題在眾多試題中具有不可替代的作用，不僅可以考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，幫助學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理、掌握實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識，還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)遷移，讓學(xué)生深入思考.物理知識與實(shí)驗(yàn)情境結(jié)合起來也更加容易，考查的問題深度和廣度也更大.但物理實(shí)驗(yàn)類情境化試題在新版教科書中的占比并不高.因此，應(yīng)增加教科書中實(shí)驗(yàn)情境試題的數(shù)量，同時提高試題質(zhì)量，充分利用實(shí)驗(yàn)情境，做到舉一反三.［3］

3.5 利用科技前沿創(chuàng)設(shè)問題情境

科學(xué)技術(shù)在社會發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用，科學(xué)技術(shù)層出不窮，科技前沿也是情境化試題的一個重要主題和來源.研究發(fā)現(xiàn)，新版教科書對于科技前沿的利用并不充足，科技前沿類的情境化試題數(shù)量占比甚至比實(shí)驗(yàn)類情境化試題還低.因此，教科書要充分利用科技發(fā)展和科技新成就來創(chuàng)設(shè)情境化試題，將科技融入物理學(xué)習(xí)之中，這樣不僅可以促進(jìn)情境化試題的多元化，還能開闊學(xué)生眼界、激發(fā)學(xué)生興趣，提高情境化試題的質(zhì)量.

4 結(jié)語

作為一種新興的試題形式，情境化試題已經(jīng)開始覆蓋國際測評、高考、教科書等眾多領(lǐng)域，成為考查學(xué)生解決問題能力的重要手段.通過對教科書中情境化試題的研究，不僅可以了解情境化試題在我國教科書中的應(yīng)用程度，而且可以為中學(xué)物理教師科學(xué)運(yùn)用情境化試題提供參考.