基于学科素养视角下的物理习题教学的研究

摘 要：笔者所研究的习题教学是以学科素养为导向，以情境任务为具体方式的“诊断式”习题教学。基于物理学科素养观提出习题教学的操作定义，探索习题教学的设计理念。研究围绕校本化习题设计、校本化习题实施展开，转变教师的习题教学观念，发挥习题教学的育人价值，促进学科素养落地生根，为新时期高中物理习题教学的转型升级提供了新思路。

关键词：习题设计;习题教学;主题化习题

一、研究缘起

对于新一轮高考改革来说，高考试题是一线教师教学的风向标，分析高考试题中蕴含的学科素养，我们可以发现：近几年的高考试题真正回应了新课程标准对学科素养的要求。作为教学一线的教师，研究习题设计与教学，发挥习题教学的素养载体与学科育人功能是一项重要的研究课题。

（一）建构主题化的需求

新课程改革的一个重要特点是教师引导学生建立结构化的知识体系。教师通过设计层次性问题和任务，优化教学活动，着力培养和发展学生思维能力，注重学生的质疑、批判、创新能力的培养。建构以“思维为中心”的习题教学新型课堂，体现学生的“深度学习”特征。

（二）学科素养化的需求

讓习题教学承载学科素养，设计出一系列蕴含素养目标且符合学科特征的习题。通过习题设计将教学目标、对象、内容、时间等要素灵活重组与构建，以“必备品格”与“关键能力”为评价指导，关注过程性评价，设计可以定性检测与评价学科素养的试题，为物理新型习题教学提供模板与方向。

（三）习题校本化的需求

根据不同地区不同层级学校发展的需要，校本化习题教学能更好地针对本校学生特点，根据学生的学情设计相应的习题，使得习题教学与学生的自身认识结构相匹配。通过有计划地实施以后，使不同层级的学生均能获得较好的发展，让学生在知识中站立起来，形成知识体系，让学生在学习能力的发展中强起来，提升学科能力，培育创造力、学习力、想象力。

二、研究设计

（一）操作定义

“习题设计”：抛弃以经验为主的“拿来主义”的试题，而是基于学情，以学科素养为目标导向，以学业水平质量层级为设计支点，创设以情境化、任务化呈现的“诊断式”物理试题。

“习题教学”：教师根据学生的学情，聚焦素养，以“主题化”习题为载体，以学业水平层级为标准，通过设置系列问题链，建构主题化习题系列，促进学生在“素养”上获得协调、可持续的进步与发展的教学过程。

（二）设计理念

根据新课程标准中对物理习题（作业）设计的要求，围绕物理学科核心素养的结构与要求，创设真实的问题情境，采用多样化的评价方式，以学业层级为标准，全面客观地研判本校学生的素养发展状况，明确发展方向，全面促进学生核心素养的发展。

（三）研究目标

1.转变教师“过于应试”做法：关注“素养发展”的情况，优化习题设计与教学，培养全面而有个性的学生。帮助学生实现学习迁移，促进个性发展，助推教学质量的整体提升。

2.提供培养教师成长平台：改变教师教学理念，提升教师习题教学水平。对习题教学做本土化、学科化、操作化的研究实践，形成以“双真”理念为指导下的“习题教学”范式，促进教师的专业成长。

3.形成校本化习题资料库：习题教学改革与落实学科素养深度融合，建立校本化习题资源库，实现学科的教育价值，从人的整体发展的角度实现课程育人。

（四）研究线路

发展核心素养是习题教学的根本目的，目标是习题设计的灵魂。情境与问题是习题设计的内容，也是实现育人目标的载体，习题设计要考虑整体效能，要围绕课程内容与学生的思维特征展开，结构是习题设计的基本要求。

三、操作实践

（一）校本化习题设计目标

1.习题设计符合学情

充分认识学生的能力、兴趣、发展差异，立足于以班级为纵向基本单位的、以不同知识为横向维度建立校本化习题资源库。以素养立意为本，防止题海战术式的演练，又要避免设计脱离实际的纯思辨游戏式题目。让学生从知识记忆转向应用知识，解决问题的高阶思维方向发展。

2.习题设计符合课标

将课程的学业质量标准与素养的结构分析有效结合，精准把握习题设计的梯度，关注教师习题教学的广度与深度，实现习题教学与考试测评的有机融合，促进学科育人的实效性。在校本化习题教学中需要结合本校学生实际情况，充分利用新教材中拓展资源为情境进行习题的设计，从而培养学生的综合素养。

3.习题设计符合“双真”

核心素养导向下的物理教学以学科大观念为核心，教学中更多的关注知识的结构化，教学内容的主题化，习题载体的情境化，信息处理的专业化。我们的习题教学也将以“双真”的方式进行试题的编制与教学，即基于真实问题的解决、真实情境的创设，以知识迁移与实践运用为目标，进行问题链设计，由表及里、层层递进。以“双真”统领习题设计与习题教学，有利于激发学生兴趣，促进其思维建构，提升其建模能力，培育其解决问题能力。

（二）校本化习题教学范式

1.题型结构要适当丰富

根据教学需求不同，我们设计的习题类型分为基础性、探究性、实践性以及综合性。下面以“嫦娥”探月、火星探测为例说明如何设置习题。

基础性习题：落实学科双基，指向学科观念与科学思维的发展，内容突出主干知识，聚焦素养立意，强调知识与情境的紧密关联。例如：我们观察长征五号火箭发射神舟飞船时，发现在船舱内宇航员都处于“半躺位”升空，试分析在运送宇航员升空的过程中宇航员处于什么状态？请你查阅相关资料，获取相关数据，应用所学的物理知识进行解释。

探究性习题：设计学科知识形成过程，指向探究能力的养成，设计注重系列化，强调学科的广度与深度，内容创设真实情境，强调探究要素的覆盖，引导学生关注发现问题。

实践性习题：设计关注动手操作内容，指向实践能力的提升，结构设计注重实践任务的系列化，强调“做中学”的真实情境，关注学生的搜集、设计、操作、总结、反思。例如：2021年12月9日，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富化身“太空教师”首次进行了天空授课，在“天宫二号”进行了物体运动、细胞学实验、液体表面张力等现象的直播演示。提问在天宫二号空间站中，宇航员处于完全失重状态，将一个乒乓球放入水中能悬浮在水中间吗？此时乒乓球受到水的浮力吗？请你利用所学物理知识解释此现象，并用物理实验验证。（可以将乒乓球放入装满水的瓶子并用镊子压入底部，释放瓶子，让其做自由下落，可以观察到实验现象。）

综合性习题：设计关注知识的综合应用，注重培养学生的横向联系。学科间有机融合，情境创设以生活、科技应用中较为复杂的问题为背景，设计基于问题，基于项目的研究，注重真实问题（任务）的解决。例如：2021年2月10日我国发射的火星探测器天问一号经过7个多月的长途跋涉抵达火星，成功实施火星捕获，进入环火轨道，后经多次制动与系列变轨于2021年5月15日成功着陆于火星乌托邦平原，标志着我国首次火星探测器着陆火星取得成功。假设“天问一号”探测器在火星表面附近圆形轨道运行的周期为T1，而我国的神舟十三号飞船在地球表面附近的圆形轨道运行周期为T2，根据已知天文资料，请你根据以上知识求出天问一号的周期T1与神舟十三号飞船的周期T2之比。

2.素养结构要指向全面

學生素养的培育是一个渐进的过程，学生的核心素养造就关键能力的形成，根据素养结构观得出必备品格与关键能力是素养的核心组成，因此通过新情境的构建，精巧的习题设计，有效的习题教学，考查学生的价值取向与价值观念以及学生的认知、合作、创新能力等关键能力。

3.维度结构要符合认知

根据学生的认识特点，对于思维跨度大的重难点知识，习题设计时教师要注重知识的结构与梯度，设计时以任务为中心，关注习题的延伸性、生长性和变式性，从而提升学生的思维广度与认识进阶。

（三）校本化习题教学实施

新课程标准关注学科大概念，强调以结构化知识解决问题。习题教学时如能进行系统规划、整体设计，以情境、任务、问题为载体，以结构化主题引领，就更符合知识的结构，更能有效地落实单元学习目标，更好促进学生建立知识结构，实现循序渐进地培育学生的核心素养。

主题化习题教学，重视主题的选择，强调情境的创设。主题式情境是习题教学设计中的核心问题、焦点问题，教师在反复研究教材、教法、学法的基础上编写的一根思维之“藤”。教师作为习题教学的设计者与新课程的推进者，应在创设习题时围绕思维之“藤”，设计主线，采用“话题——主题——试题”的流程来优化习题。

案例：话题——主题——试题优化习题教学

话题：近年来，在我国科技工作者的努力下，我国一系列科技成果引发全球瞩目和热议：“神舟”飞天、“嫦娥”探月、“北斗”组网、“墨子”传信、“天眼”巡空、“蛟龙”入海……这些成果都蕴含了许多物理科学技术，更体现了科技创新能力。

主题：神舟飞天、嫦娥探月，我们的征途是星辰大海

基础性试题：1.“嫦娥二号”在奔向月球的过程中进行了轨道机动与快速测定轨技术的验证，绕月轨道由100公里的圆轨道调整为远月点100公里、近月点15公里的椭圆轨道，请你分析嫦娥二号在绕月圆形轨道上变成绕月15公里椭圆轨道时需要进行变轨，变轨时嫦娥二号需要进行加速还是减速？变轨点选择近月点还是远月点？当它从近月点向远月点运行时，“嫦娥二号”的动能、重力势能、机械能如何变化？

探究性试题：2.2020年中国科技继续发力，在科技前沿取得了重大成果：嫦娥五号成功返回地球，“奋斗者”号载人潜水器创造了10909米潜水新记录，北斗全球系统星座部署完成，我国最高参数“人造太阳”建成等。在嫦娥五号成功返回地球与“奋斗者”号载人潜水器下沉过程中都会出现超重与失重现象，这种体验我们在生活中很常见，你能否设计物理实验，验证物体运动过程中处于失重还是超重？

实践性试题：3.2021年12月9日，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富化身“太空教师”首次进行了天空授课，在“天宫二号”进行了物体运动、细胞学实验、液体表面张力等现象的直播演示。请你搜集相关资料并为同学解释相关现象，并研究能否在地球上实现这些实验现象。

实验现象一：我们观察航天员“天宫课堂”的水球光学实验，通过水球我们可以看到几个人像？这些人像有什么特点？请你利用所学光学知识解释看到此现象的原因。（气泡让水球变成“透镜组合”，可以通过透镜组合形成进行实验演示）

实验现象二：太空生活中的转身、锻炼、跑步、做饭与地球上有什么区别？如何在太空实现这些常规动作？

设计说明：结合当前社会热门的、学生关注的、具有时代特点的话题。将话题转变成主题，往往具有多维度思考的价值，围绕主题设置多层级问题串，串联物理多要素。从学生认知思维规律出发，合理设计问题的梯度，循序渐进，由表及里，由易到难，由浅入深，由小到大，层层深入培养高阶思维，落实素养目标。

四、研究成效

（一）提升教师的习题设计能力

通过教师积极开展习题教学研究，大大提升了习题设计与教学能力。进一步优化习题教学，落实新课标新教材背景下的课堂转型，探索习题教学新范式。

（二）建构校本化的习题资源库

为建构适合本校学情的校本化习题资源库，组建名优教师团队，以备课组为单位按年级进行了习题设计的分层分类设计与编撰工作，通过有针对性的教学习题资源库建设减轻了本校学生的课业负担，提升了习题教学的针对性与有效性。

（三）提升学生高阶思维与素养

走进现实生活，让学生经历生活实践，解决实际问题，教师关注社会、生活的热点现象，依据学生所经历的真实生活及取得的生活经验，设计系列学科主题探究，学科项目化学习活动，学科综合实践活动。学生在解决与学科知识关联的实践性问题时，大大促进了学生的高阶思维发展，提升了学生的实践能力和创新能力，培育了学生的综合素养。

参考文献

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作者简介：王青（1973—），男，汉族，浙江杭州人，杭州市富阳区新登中学，中学一级，本科。研究方向：课堂教学。

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