初中物理教材习题情境分析——以人教版八年级下册为例

毛新千 杨 恺

(苏州大学物理科学与技术学院 江苏 苏州 215006)

情境学习理论研究指出，学习知识的最好方式是在情境中进行，知识不能从所处的环境和情境中独立出来，知识的意义体现在产生和应用的具体情境中[1].《义务教育物理课程标准(2022年版)》(以下简称“2022年版课标”)在课程理念部分也提到，“注重问题情境，引导学生在不断探索中解决物理问题、发展物理课程核心素养[2]”.因此，在新的时代背景下旨向核心素养的物理教学和评价需要建立和利用不同功能的学习情境，让学生在情境中学习解决具有真实意义的问题和任务，从而达到促进学生学习发展的目的.教材是开展物理教学的重要依托，而习题作为教材的重要组成部分，与课程内容紧密相连，是学生自己尝试应用所学知识来解决问题的重要部分.因此，适当习题情境的建立不仅能帮助学生形象的复习和巩固相关知识点，还能成为书本知识和实际应用之间的重要桥梁.

2011年版课标倡导“从生活走向物理，从物理走向社会”，而2022年课标在此基础上进一步发展，聚焦培养学生核心素养，核心素养的最终体现是学生能将物理知识抽象和凝练，在真实情境下解决问题.而对于刚开始接触物理学习的初中生，若只是脱离实际地死记硬背或生搬硬套公式、盲目刷题，则必然会导致学生对物理学习兴趣的丧失，更谈不上培养学生的学科核心素养.因此，作为物理知识学习的入门和开端，初中物理学习情境的恰当建立尤为重要.情境载体中的习题将引导学生有效建立知识和情境的关联，为学生解决实际问题作铺垫，学生在各种情境的互动中逐步培养核心素养.目前已有的基础教育物理试题情境研究大多是对高考试题或者高中习题的情境分析，而对初中物理试题或教材习题的研究较少.因此，本文以人教版初中物理八年级下册的习题为研究对象，从情境类型学的相关理论视角出发，对习题的情境特征进行分析，以期得出现行教材的习题情境特点.

1 习题情境的研究框架

1.1 概念界定与分析框架

比利时学者罗日叶提出的“情境类型学”为构建试题情境提供了理论框架和支撑[3-5].罗日叶认为学习评价有两种逻辑，一种是终结性的考试逻辑，另一种是整合性的评价逻辑[7].整合性的评价逻辑认为，问题不应只是评估学生是否掌握了这些知识和技能，而更应评估他们是否具备运用这些知识和技能去解决复杂情境问题的能力.这一评价逻辑符合课标对于学生核心素养培养的理念.特别是，罗日叶在此评价逻辑下进一步引入了“情境”概念，即应以真实问题为原型加以改编来评估学生的学习成果.罗日叶提出，对情境类型的分析应从辨别参数、内容参数和装扮参数3个维度进行[8].这3个参数分别描述了情境的外部特征、设计目标和情境的引导或障碍程度.

依据《中国高考评价体系》和罗日叶提出的情境类型学理论，有研究将物理试题情境界定为：围绕某一主题，通过文字、图表、数据等来呈现知识背景信息，设计相应的物理问题或任务；学生在完成特定任务时需要对背景信息进行加工、改组或评估，从而为考查学生学科核心素养提供载体[3].本文依据罗日叶的理论框架从辨别参数、内容参数和装扮参数3个维度对习题情境进行分析，参考国内已有研究，设计分析框架如表1所示[3-5].

表1 参量取值范围设定

1.2 研究说明

人教版初中物理教材共有三册，其中八年级有上下两册，九年级是全一册，教材内容难度逐级增加.八年级下册的内容包含运动和相互作用以及能量两个内容主题，这一学习阶段也正好是初中生科学思维和科学探究素养进一步提升的时期，具有承上启下的关键作用.因此，本研究将对八年级下册的习题进行分析，在人教版教材中习题被安排在“动手动脑学物理”栏目，是课内或课后的学习活动，包括问题讨论、练习、实验、社会实践以及小论文写作等.该册共有6个章节，在“动手动脑学物理”模块共有89道题，涉及运动和相互作用与能量两个内容主题，主要包括机械运动和力以及机械能及其转化.本研究利用表1的分析框架对89道习题逐一分析，此处，以教材第46页第2题为例，说明分析规则，如表2所示.

表2 习题分析规则说明

2 研究结果与分析

根据表1的分析框架，对人教版初中物理教材“动手动脑学物理”栏目习题进行逐题分析，分析结果如下.

2.1 辨别参数的分析

辨别参数是以情境的外在特征为基础对情境所做出的定性描述，而不涉及情境内部所需要解决的问题，在解决问题之前，它可以帮助学生从外部认同并归类这个情境属于某类情境.在本研究中辨别参数包含情境素材来源、学科领域、期待的作业类型以及情境的开放等级4个二级维度，具体如图1所示.

(a)情境素材来源

从图1可以看出，人教版初中教材的习题情境素材主要来源于社会生活，比如观察跳水运动视频分析运动员起跳瞬间跳板的形变程度，利用翘棒、剪刀等分析杠杆的特点，用过山车的过程定性说明动能和势能的转化情况等.这些素材与学生生活贴近，是学生较为熟悉的情境.然而，教材中的科技前沿成果素材情境比例较低，也很少取材于大自然中的现象，尤其在机械运动这一内容板块有所体现.

从习题情境涉及的学科领域来看，在该册习题只需要调用单学科知识进行解决即可，并没有涉及其他学科.在本栏目习题情境开放等级方面，可以看出习题的开放性比较低.

从期待的作业类型来看，“提供解释”和“代数运算”是所占比例较大的作业类型.“提供解释”的作业类型覆盖所有章节，主要是让学生利用所学概念与原理解释实际现象的习题；“代数运算”则分布在“重力”“压强”“浮力”“功与功率”等章节，学生需运用公式进行代数运算. “绘制图表”集中在“力”“二力平衡”等章节，主要是作出力的示意图；“具体方案”和“写作与查阅资料”则与开放性习题情境相关，提出具体方案主要体现在探究实验中，要求学生设计实验，说出实验步骤，检验猜想，比如液体压强这一小节的第3题，“探究液体压强是否跟深度、液体密度有关”的实验，学生需提出具体步骤来检验结论.

2.2 内容参数的分析

内容参数是要学生去解决这个情境的时候才会显现出来，需要考虑情境的内部描述参数，从情境设计的目标划分，内容参数是学生在情境中调动知识，获取情感、态度和价值观，并在相互关联的问题以及数学技巧的使用中体现出来.如图2所示可看出教材习题以单题考查单一概念或规律为主，涉及的概念或规律是本题所处章节的重点内容.其中向学生传递情感态度的习题情境很少；需要应用数学知识的习题情境占比还未达到50%，且主要出现在“代数运算”“提供解释”的作业类型中.

(a)涉及概念与规律

2.3 装扮参数的分析

装扮参数是反映问题表述方式的参数.比如有的问题是未经过命题人加工的原始情境，有的情境则是装扮过的、具有教学性质的，既可以给予学生引导也可以设置障碍.本研究通过分析情境的呈现方式反应习题对情境的描述水平.如图3所示，习题情境以“文字”“文字+图片”“文字+图表”的形式呈现，大多以文字呈现；第七章“力”与第九章“压强”的习题则图片数量比较多.比如在“力”这一章节中往往需要学生从情境中抽象出物体的受力情况，“液体压强”章节中则涉及较多的演示实验，需要通过图片展现出实验装置，图片呈现的作用多以辅助文字内容帮助学生将情境具体化从而理解情境，或者从情境中提取信息解决问题.

3 结果与讨论

3.1 分析结论

从辨别参数看，人教版初中物理教材习题情境素材主要强调学生的社会生活，作业类型也多以提供解释和代数运算的形式存在，然而涉及的学科领域和情境开放程度较为单一.从内容参数看，习题偏向于考查学生对该节学习内容的知识理解与掌握，但每节小题之间相互独立存在，降低了学生对信息提取和知识联结的难度.从装扮参数看，习题情境虽以文字呈现为主，但大多习题的文本字数较短，阅读门槛不高，学生能自然轻松地进入情境；有图片展示的习题主要出现在对物体受力分析，探究实验的情境之中.从习题的情境特征中可以看出，人教版初中物理教材侧重习题的复习与巩固功能，帮助学生巩固学习内容和检测学习问题，同时情境的创设具有相对应知识的针对性，有利于学生理解学习内容，保障教材习题的基础性.

3.2 讨论与启示

本文所分析的教材是人民教育出版社依据《义务教育物理课程标准(2011年版)》于2012年出版的修订版教材，结合以上分析得出的结果，可以看出2012年版的人教版教材习题充分地体现了义务教育的启蒙性和基础性特点.在以培养学生核心素养为导向的课程改革中，2022年版课标在原来的基础上对习题设计有了进一步的要求，比如“要联系实际，注重情境创设，有针对性和层次性；设计从易到难的节联系；设计体现综合强化功能的章联系等”，分析以往的教材则有助于理解新课标对习题的新要求.

通过对习题情境的分析，可以看出2012年人教版教材习题对知识内容的针对性，努力取材于学生周围社会现象的实际素材并尝试引导学生进行科学探究，然而以新课标视角再对比，习题情境的设计有几点问题需要注意并反思.

首先，习题之间的层次性仍需强化，限于篇幅和减负的考虑，可以看出教材习题数量是有限的，虽然教材正文中有“想想做做”等其他栏目，但同一章节的小题之间缺少关联，也没有综合强化功能的章练习环节.若在教学实践中，教师不再另外补充习题练习，学生在自主学习教材习题时只是“做题”，而非在情境中“解题”，培养学生的物理核心素养成效则会降低.

其次，在新课改背景下的习题情境素材应立足于时代，融入最新科研成果、科研动态，同时渗透与科学本质和科学、技术、社会、环境相关的内容，以达到学生科学态度与责任核心素养的培养.

最后，目前教材安排有一定的开放性习题，也有具有适当引导的科学探究习题.例如，教材第26页的第4题，“在做研究影响滑动摩擦力大小的因素的实验中，有的同学提出滑动摩擦力的大小与接触面积有关.如果要做这项研究，你认为应该如何设及这个实验”.这些题目大都是直接提出需要探究的问题来考查学生设计实验与进行实验的能力，但却缺少了与实际情境的关联，不易调动学生探究的积极主动性，且情境所涉及的学科大都为单学科问题，习题的跨学科性不足.

4 结束语

物理问题是由解题者和题干、提问共同构成的整体，同时物理问题发生于观念生态(解题者)与情境生态(题干和提问)的交叠与相互作用之时[6].习题是教材正文内容的延伸，学生在完成习题的过程中，通过解读物理问题或任务，运用自己的知识和能力将自己的学习经验表现在习题作业中，而情境则搭建了习题的情境生态，是与实际生活的衔接.新课标注重内容的综合性、跨学科性与实践性.进一步丰富对习题情境的创设可为摆脱学生成为“做题家”的困境，为向发展核心素养的育人本质提供了可探索的途径.