PISA测试对初中物理习题编写的启示

摘 要：享誉国际教育界的PISA测试通过测验与问卷调查来对某一国家（地区）的教育进行客观评价，其试题的命题理念和方式对于初中物理习题编写具有很多值得借鉴的地方，本文结合初中物理教学实际，对题目的情境设置、学生提取有效信息能力的要求、题目呈现形式等方面谈谈PISA测试对初中物理习题编写的启示.

关键词：PISA测试;习题编写;高效教学;情境创设;提取有效信息

中图分类号：G6337 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）08-0010-03

作者简介：聂中治（1989-），男，广东广州人，本科，中学一级教师，研究方向：中学物理实验教学、试题研究.

教师日常教学离不开习题编写，从学生角度分析，习题的作用在于帮助学生巩固、复习和应用所学知识，从教师角度上分析，习题的作用在于反馈教学效果，有助于教师及时调整教学策略，改进教学行为.当前初中物理教学面临的问题是学生由于经常面对大量习题，因此产生疲惫心理，长期以往会严重影响学生学习的积极性.所以教师需要精编习题，目的在于有效考查学生知识掌握、能力发展情况，促进教师的高效教学，同时让学生保持学习热情.而笔者发现，PISA测试（一项国际性教育评估项目）为测试15-16岁学生是否具备适应未来社会生活的能力而命制的试题，对于初中物理习题的编写而言，存在许多值得学习的地方.

PISA是国际学生评估项目（Programme for International Student Assessment）的简称，是由经济合作与发展组织发起的国际性教育评估项目，于2000年首次举办，每3年举办一轮.PISA通过测验与问卷调查对某一国家（地区）的教育进行客观评价.PISA理念认为教育应当致力于提升学生的素养，即学生在生活情境中运用知识和技能解决实际问题的能力.PISA将阅读、数学与科学素养作为学生适应未来生活应具备的基本素养，并强调对学生的跨学科、综合性素养进行考查.

而中考既是学业水平测试，又是选拔性考试，随着物理学科“核心素养”的提出，物理中考试题要体现课程标准各项要求，不仅考查学生对知识的掌握程度，而且注重考查学生的核心素养.试题注重考查学生对物理概念及规律本质的理解，注重考查学生能否应用物理规律及原理去解决问题以及考查学生能否在真实情境中运用所学的物理基本方法解决问题.

不难发现，PISA测试的理念与物理课程标准的要求不谋而合，笔者通过分析和研究PISA试题的设计，借鉴其评价和测量学生素养、能力的方法，为初中物理习题编写带来新的灵感和启示，下面笔者从以下三个方面对此进行阐述.

1 题目要重视情境的创设，取材于生活

PISA测试的试题都是基于现实生产生活中的情境，设计相关问题对学生能力进行多方面的评估.贴近学生实际生活的问题情境，往往更容易激发学生的学习兴趣，引发学生主动思考.因此，教师可以从以下几个方面入手编写初中物理习题.

1.1 关注社会热点，体现物理学科的实用性

前段时间，在漠河地区游客“泼水成冰”的视频一度在短视频平台刷屏（如图1所示），在冰天雪地的環境中，人纵身一跃，挥手将一瓶开水撒向天空，迅速在四周形成巨大的白雾，场面十分壮观.笔者在“汽化和液化”的新授课上，向学生分享这一视频，并让学生讨论，分析其物态变化的过程，后来笔者将这一场景改编为一道物理习题，如下.

题目1 “泼水成冰”成为来漠河地区游客必玩项目（如图1所示），我国漠河地区冬季温度达到-20℃，有人认为泼水成冰是泼出来的水结冰的现象，于是将一瓶冷水，撒向空中，发现并不会出现图中景象.而将热水撒向天空的过程，由于热水容易（填物态变化）成水蒸气，温度较高的水蒸气遇到冷空气会迅速（填物态变化），在空中形成大量“白雾”，从而成就“泼水成冰”这一壮观画面，因此“白雾”实质是（选填“水蒸气”或“液滴”）.

学生面对这种习题，不仅能强化自身学习兴趣，体会到物理知识的实用性，从而提高理论联系实际的能力，而且利于养成应用物理知识解释、解决问题的习惯.

1.2 习题来源于教师授课的情境，促进学生关注课堂，激发学生对课堂内容的深入思考

在物态变化的复习题上，笔者向学生演示如图2所示的实验，烧杯放在洒有水的小木板上，烧杯中放入冰块，并加入适量的食用盐，过一会，提起烧杯，发现烧杯和小木板“粘”在一起（如图3所示），学生对这种现象产生浓厚的兴趣，通过讨论和分析，加深对熔化、凝固等物态变化的理解.笔者将该情境编为一次考试的试题，如下.

题目2 物理教师在课堂演示如图2所示的实验，在装满冰块的烧杯中加入一定量的食用盐，发现冰块熔化过程加快，此过程在不断（“吸热”或“放热”），使烧杯与小木板之间的水（填物态变化），烧杯和小木板就“粘”在一起.

教师将课堂教学中的实验情境改编为习题，充分利用课堂教学资源，能有效促进学生对课堂内容的关注，同时能降低学困生对考试的畏惧感，也让习题能更具有针对性检验学生的学习效果.

1.3 深挖教材情境，变式与拓展，促进学生能力的进阶

教材中设置的物理情境有助于加深学生对知识理解、拓展学生的视野，教师如果将教材的情境拓展和延伸，将成为习题编写的很好素材.

题目3 （2016 广州中考 23题）（2）科学家猜测，A地海龟在春季是利用地磁场（如图4所示）向南返回出生地.以下为相关研究.

① 春季A地某屏蔽磁场的实验室，无磁场环境下海龟无固定游向.把海龟置于模拟地磁场中（用图5简化示意），图中1为磁体N极，2为磁体极.按科学家猜测，海龟应向游动（选填“左”“右”）.

② 地磁场在缓慢变化.科学家每年记录海龟出生地筑巢地点移动的方向，并追踪地磁场的微小移动方向，发现，现象符合猜测.

这道中考题选材于人教版九年级物理P121“科学世界——动物罗盘”，但又是对教材情境素材的拓展和延伸，将科学人员对海龟利用地磁场导航的研究简化为题目情境，有效考查学生对通电导体周围磁场、地磁场等知识的理解.这道题为一线教师的教学提供指引：教师应利用好教材提供的素材，多让学生阅读和利用各种途径去查证，这样不仅拓宽学生的视野和知识面，让学生实现对知识的迁移，而且锻炼学生获取有用信息的能力.

2 试题要引导学生多方面提取有效信息，提高其科学举证的能力

PISA测试的问题材料从呈现上看，多以简要的文字介绍情境，辅以图片、图表形式说明，重视考查学生从文字、图像、表格等多方面获取有用信息的能力.其中在PISA2018中新增对学生阅读评估能力的要求，强调学生能够对文本中论据的真实性、作者的观点以及文本与其阅读目的的关联性等做出评价.在信息化时代中，学生要具有从繁多甚至有误的信息中筛选出真实、有效信息的能力.物理课程标准也提出类似要求： 学生应经历信息处理过程，有对信息的有效性、客观性作出判断的意识，经历从信息中分析、归纳规律的过程，尝试解释根据调查或实验数据得出的结论，有初步的分析概括能力.这样看来，提取有效信息能力对于问题解决尤为重要，同时学生要能够为自己的解答在题目中找到相应的依据.以下面的题目为例.

题目4 （2018 广州 4题）对比图6中我国2017年发电量和2030年预测发电量，预测

A.火电发电量将减少

B.水电发电量将增加

C.我国将以核能发电为主

D.风电发电量占总发电量的比例将减小

这道题通过两幅图的对比，目的在于让学生找不同，从中提取两个重要信息点——（1）饼图大小（百分比大小）;（2）具体数值大小.我们在获取两个信息后，要具体分析信息背后的真实含义，例如火电“百分比”大小是反映火电占总发电量的百分之几，而“具体数值”才是具体发电量.

学生若能获取以上信息，错选C、D的几率极低，若学生错选A选项，教师不妨引导学生寻找支撑自己答案的证据，从而比较题目选项A、B中“百分比”与“具体数值”的变化找到问题矛盾点，这样学生就容易明白通过具体发电量的变化来判断发电量增多还是减少，答案就变得清晰.

这样的习题设置有利于引导学生在题目中获取解决问题的有效信息，并养成在题目找出自己答案依据的解题习惯，从而提高学生科学举证的能力.

3 习题以问题串形式呈现，引导学生掌握解决同一类问题的思维方法

在PISA测试题呈现形式上存在一个显著特点，其题目通常从一主题情境展开，由题干以及随后与同一个题干相联系的若干题目组成.这样的设计可以让学生有时间深入理解试题的背景材料，便于教师从多方面评价学生的表现.这一特点非常值得教师学习，尤其在复习课上，教师可以通过一个特定的主题，通过对同一类型知识点进行层层深入设问，引导学生有效进行复习，掌握解决同一类问题的思维方法.

题目5 如图7所示，是小明家的小轿车.小轿车质量为1200kg，静止在水平地面上（g=10N/kg）.

（1）求小轿车所受的重力.在图7右侧黑点甲（代表小轿车）画出小轿车所受重力的示意图.

（2）按顺序完成下列问题，了解“利用受力分析解决问题”的思路.

①请在图7右侧黑点乙（代表小轿车）画出小轿车静止在地面时的受力示意图.

②根據题目所给信息，判断小轿车的运动状态.

③你根据所学过的什么知识可以判断重力和支持力的大小关系？它们的大小关系怎样？

④根据上面的分析结果，求出支持力的大小.

（3）小明想尝试一下，自己能否将静止的小轿车推动，他用100N的力水平向右推车，小轿车仍然处于静止状态，画出此时小轿车的受力示意图（用一黑点代表小轿车）.我们现在是研究小车在水平还是竖直方向的运动情况？参照第（2）问的思路，求出小轿车受到的摩擦力.小明把力增大到200N，车仍然不动，此时小轿车受到的摩擦力大小又是多少？

（4）（5）……

（6）小轿车经过一拱桥顶端时由于速度过快，导致小轿车下斜坡时离开了地面，在空中的轨迹如图8所示，画出小轿车在空中的受力示意图（忽略空气阻力）.小轿车的运动状态是否改变？写出你分析的过程.

这道题从第（2）题开始便有意识地引导学生学习 “在受力分析的基础上，利用二力平衡条件解决力学问题”这一思路，并以这一思路为主线，逐步深入设问，复习“运动与力”相关知识，如重力、弹力、摩擦力以及二力平衡等知识，同时不断引导学生利用受力分析思想去解决力学问题，能有效加深学生对该思路的理解.这样问题串的设置有利于帮助学生去掌握解决一类型问题的思维方法.

在实际教学中发现，教师利用这种有梯度的问题串设置习题，一方面可以降低学生学习的难度，学生更容易接受，另一方面有利于教师引导学生养成正确解决问题的思维习惯，最后加以总结有利于学生建立起对某一知识点的知识框架.

综上可见，PISA测试无论在问题情境的设置、能力考查的方式还是题目的呈现形式都为教师编写初中物理习题带来很多启示.教师编写习题时要联系实际生活创设情境，以文字、图像、表格等形式呈现题目以引导学生提取有效信息，同时提高学生科学举证能力，最终真正让学生掌握如何利用物理知识解决问题的思维方法.这样才能有效让学生减少重复性练习，使练习更有针对性，从而提高学生学习的积极性和教学质量.

参考文献：

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[5]黄薇，黄树清.论新课标下的物理教学与学生学业评价——基于PISA2015的科学素养测试[J].湖南中学物理，2017，32（04）：36-37+48.

（收稿日期：2020-12-08）