摘要：高中物理习题教学是高中物理教学中的重要环节，普通高中物理课程标准（2017年版）给出这样的教学建议：从培养物理学科核心素养的视角审视物理习题教学的目的，不要单纯追求答案，而是要全面提高学生的问题解决能力，这是教育教学的主要目标之一。而物理情境化习题是将物体问题设置于自然、社会生产生活等情境当中，高中生要在这样一个真实的、适当加工或抽象的复杂情境中，挖掘出所蕴含的物理规律，这不是直接套用公式就能解决的，必须具备物理建模能力，运用物理知识分析和解决问题的能力，因此情境化习题教学有利于提升学生学科核心素养。
关键词：物理学科核心素养 情境化 习题 教学
在高中物理教学过程中，存在着轻过程、重结论进行习题训练的情况，学生的概念、规律背得很熟，但就是不会用，不能举一反三，面对着情景化习题更是如此。最近几年，物理高考试题逐渐增加了以生产、生活、科技等为背景的情境化题目，而这是与高中物理新课程标准对学生学科核心素养培养要求相一致的，目的在于通过情境化题目引导学生观察生活中的物理现象，运用物理知识去解释现象并解决实际问题，从而促进学生学科素养的发展。因此，在物理教学过程中，不能忽视情境化习题的作用，不要以答案为最终目标，而是要关注情境化习题的教学过程，以素材激发学生学习物理的兴趣，通过问题的解决，让学生经历建构物理模型的过程，推理能力、分析综合能力得以提升，并从中认识到物理学对于生活、社会、科技的价值。本文从物理学科核心素养的视角，介绍如何实施高中物理情境化习题的教学。
一、情境化习题教学相关概念。
1.情境化习题的特点。情境化习题的问题源于自然、社会及生产生活场景，反映物理概念、规律，所呈现的情境多种多样，重要的特点是真实，学生容易将真实的情境与认知相联系。但情境化习题又具备一定的隐藏性，要求学生在分析实际问题的过程中，将情境中隐含的条件挖掘出来，主动构建物理模型。情境化习题对于促进学生学科素养的发展起着重要的作用，例如有关生活实践的素材，引导学生关注身边日常生活中的物理问题，促进学生灵活运用所学物理知识解决实际问题的能力；有关体育运动、航空航天方面的素材，既可以引起学生对物理的兴趣，又可以增强民族自信心和自豪感。
2.情境化习题教学的作用。物理教学离不开物理习题教学，习题教学可以帮助学生建立物理概念规律，通过列表、结构图、逻辑关系等构筑知识框架，提升学生解题素养，如审题素养、物理图像素养、审视答案素养、数学工具素养、状态与过程分析素养等，培养学生学科思维能力，特别是模型建构能力，最后实现提高解决生活中实际问题的能力。情境化习题因其物理现象或过程源于自然、社会生活、生产，学生需要将情境转化为模型，物理学通常将模型分为对象模型及过程模型，前者有质点、单摆、弹簧振子等，后者有匀速直线运动、平抛运动、自由落体运动、简谐运动等，情境化习题教学无疑是让学生经历抽象、简化和理想化等方法构建物理模型的重要教学方式。
二、情境化习题教学策略
学生求解习题的过程，本质上是解决问题的过程。奥苏贝尔提出问题解决的模式包括四个步骤：呈现问题情境命题、明确问题的目标与已知条件、填补空隙过程和检验，在填补空隙过程，提出了“背景命题”、“推理规则”和“策略”等观点。具体到物理学科，教育部考试中心李勇处长曾经提出过这样的解题思维过程：“情境化试题”——“非情境化试题”——“问题解决”，从“情境化”到“非情境化”，运用“物理知识”以及“分析、判断、简化、抽象”等思维方法，之后再借助“物理知识、数学工具”，经过“推导、演算”过程，实现问题的解决。可见，在情境化习题教学过程中，既要强化、再现或重组“命题背景”、“物理知识”这些存在于学生认知结构中的概念、原理，这体现了“物理观念”，而接着将实际情境转化为解决问题的物理情境，并经过科学推理，建立物理模型的过程，需要运用“科学思维”，需要帮助学生建立解题的方法和策略。
1.组织系统化知识。认知心理学认为，人所习得的陈述性知识不是独立的，而是有关联的，而不同个体组织而成的知识存在差异性，因而教师应帮助学生建立起良好的系统化知识，以提高解题效率，常用方法有列表、层级结构图、逻辑关系图等。下面以力学三大观点为例：
列表法：
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学生能不能解决物理问题，或者解决物理问题的快慢程度，往往跟情境与知识联系相对应，如果不能将碰到的问题中的实际情境转化成解决问题的物理情境，那无疑不利于问题的解决，而系统化的知识在这个转化过程中，发挥着重要的作用。
2.精选有针对性的情境化习题。情境化试题可以考查学生物理学科素养的水平，但因其具有甄别选拔性，有些试题知识跨度大，因而习题不能全部选择试题，但试题特别是高考试题对于指导教学还是具有一定的作用的，在习题教学中可适当选择一些情境较单一，针对性较强的试题作为习题，比如“动量定理”的习题，可选择2019年高考理综全国I卷第16题，此题的背景为“长征九号”大推力火箭，考查学生应用动量定理解题的能力，引导学生关注我国航空航天技术的进展。情境化习题的选择要有针对性，情境与规律对应，贵精不贵多，不要搞题海战术。比如，在完成动量的教学后，在选择情境化习题时，可从航天科技类情境习题中选择2017课标I卷第14题（模型火箭）、2019课标I卷第16题（“长征九号”），或从生活类情境习题中选择2018课标I卷第14题（高铁列车）、2018课标II卷第15题（高空坠物），这些题目目标设置合理，比较有针对性，在考查知识结论的同时，更注重学生解题过程获得的体验。另外，还可以适当选择体育竞技类情境习题，如跳水、速滑、蹦床和冰壶等激发学生的兴趣。
3.重视审题能力培养。以2016年高考全国理综I卷第17题为例，解决此题的关键，是学生需要从“假设地球的自转周期变小”“若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的”的物理情境，绘制出周期最小时三颗同步卫星和地球半径关系的图景（如图1），从而由几何关系得出卫星轨道半径是地球半径2倍这个隐含条件。从此题的文字信息，可以得出“同步卫星”、“周期变小”这些关键词，呈现的物理情境是清晰的——“同步卫星”问题，从“周期变小”这个关键字，利用物理规律可以推理出“卫星轨道半径也变小”这个物理条件，从“仍仅用三颗同步卫星”，推理出圆内切正三角形这个数学条件，最后再利用开普勒第三定律的得出结果。由此可见，情境化物理习题之所以灵活，是因为解题条件往往是隐藏的，需要通过从“文字——情境——条件”的转化进行发掘，这一过程是用物理学视角观察事物，体现“物理观念”，而在实现“情境化——非情境化”的转化过程中，体现“物理建模”。因此在情境化习题教学中，必须重视学生审题能力的培养，如通过列表方式，呈现“关键词”、“情境”、“规律”、“模型”等，让学生在解题过程中掌握方法，发展能力。
4.渗透学科思想方法。物理学家劳厄说过，重要的不是获得知识，而是发展思维能力，那些“剩下来的东西”就是物理思想方法，比如微积分思想、对称思想和守恒思想，以及理想化方法、图像法、比较与分类法、等效替代法、类比法等。高中物理情境化习题的解题过程，是学生经历主动解决生产生活问题的过程，物理概念、物理规律属于陈述性知识，而方法、思路属于程序性知识，程序性知识的建立与陈述性不一样，需要个体的亲身体验。如在完成匀变速直线运动规律学习后，可设置这样的习题：子弹以水平速度连续射穿三个并排着的完全相同的静止并固定的木块后速度恰好为零，求子弹在射入每个木块前的速度之比及穿过每个木块所用时间之比。可引导学生分析：子弹穿过木块时受阻力做匀减速运动，三木块完全相同，相当于经过三个相同的距离后速度变为零，可运用逆向思维法，即把运动过程的末状态作为初状态的反向研究问题的方法，把子弹看做反向匀加速运动，且初速度为零，问题就迎刃而解了。接着再举一例：一物体以某一初速度在粗糙的平面上做匀减速直线运动，最后静止下来，若此物体在最初5s内通过的位移与最后5s内通过的位移之比为11：5，求此物体一共运动多长时间。通过上面的例子，学生已初步积累了“逆向思维法”的感性认识，对于此题，自然可把物体的运动看成反向的初速度为零的匀加速直线运动，设物体运动的加速度为a，运动总时间为t，则列出比例式：，解得t=8s。通过以上两个个案，学生可获得这样的认知：“逆向思维法”可用于解决匀减速直线运动问题。在以后碰到一个新题、新情境时，学生会联想到自己解过的题目，把解题过程获得的思维方法迁移到新题、新情境中。如2019年高考全国理综卷Ⅰ第18题，此题体现了对称思想和逆向思维法，引导学生思考：运动员竖直上升过程做匀减速直线运动，位移为H时的速度为0。运用逆向思维法，运动员做初速度为0的匀加速直线运动，则通过连续相等位移所用时间的比值为1：(－1) ：(－)：…：(－)，可得知选项C正确。教师在习题教学中，应多关注学生能否将程序性知识自觉地迁移到新的情境中，不要刻意去教方法，而应该遵循程序性知识的认知规律，渗透物理思想方法。
5.体现学生主体地位。在情境化习题教学中，无论教师采用何种教学方法：如讲授法、讨论法、启发式教学方法等，都不应忽视学生的主体地位。“学习金字塔”理论（见图2）指出，个人学习或被动学习的学习效果相对较低，而合作学习、主动学习和参与式学习的学习效果较高。我们常常说解决物理问题需要方法，方法通常表现为解决问题的程序。理解了某个方法，不等于掌握、会运用这个方法，这需要通过一定的过程来实现。因此，在习题教学中，教师可采用合作学习、学生教学生或者学生说题等教学策略，以学生为主体，让学生在主动参与的过程中，获得体验、掌握方法，从而发展学生的素养。
综上所述，高中物理情境化习题教学要以新课标四大学科素养为导向，在情境化习题教学过程中，要以学生为主体，加深学生对物理概念和规律的理解，形成系统化知识，让学生主动参与教学过程，在解题过程中提高学生分析问题和解决问题的能力，促进学生物理学科核心素养的养成和发展。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）.北京：人民教育出版社，2018
[2]皮连生.学与教的心理学.上海：华东师范大学出版社，2009
[3]王平杰.高中物理思想方法提炼与拓展.杭州：浙江大学出版社，2012.7
[4]钟及龙等编著.核心素养培养与中学物理教学.重庆：重庆大学出版社，2018.12
[5]陈刚著.物理教学设计.上海：华东师范大学出版社，2009