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高中物理情境化试题的研究

摘要：物理情境化试题是考察学生核心素养的重要途径之一。物理情境素材主要来源于社会生活和学习探索过程。根据情境与考察内容的关联程度进行分析，可以将试题分为情境分离型、情境嵌入型和情境结合型。根据情境试题的特点，可以归纳总结出解决物理情境试题的基本思路。

关键词：高中物理；情境化试题；高考题

引言：情境是运用文字、数据、图表等形式，围绕一定主题加以设置的，为呈现解题信息、设计问题任务、达成测评目标而提供的载体。[1]教育部考试中心发布的《中国高考评价体系》规定了高考的考查载体——情境，高中物理情境化试题是考察学生核心素养、解决实际问题能力的重要途径。

一、物理情境化试题材料的来源

物理情境试题的材料主要来源于两类。一类为社会生活实践情境，另一类为学习探索情境。社会生活实践情境试题，是以社会生产、生活中客观存在的物理现象或过程为背景，考查学生对物理概念、规律的理解与应用能力。这种试题的情境材料真实，贴近实际，强调学生与真实情境间的互动，注重与现实生活的联系。学习探索情境试题，其情境主要来源于具体的研究过程，涉及学习探索与科学研究过程中的各个方面，例如对物理实验方案的设计与实施，对模型及数据图表的处理，对科技前沿的探索等等，注重对学生分析解决问题能力的考察。

二、物理情境化试题的类型

根据物理情境与考察内容的关联程度进行等级分类，可以分为情境分离型、情境嵌入型和情境结合性。[2]

表1??情境与考察内容的关联度等级

题目类型

情境分离性

情境嵌入型

情境结合型

关联度

几乎无关联

紧密关联

融合关联

结构图

?

?

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情境分离型是指情境与考察内容几乎无关联，问题的解决不依靠情境。即使去掉题目所提供的情境材料，学生仍能完成相关题目要求。情境嵌入型是指情境与考察内容紧密关联，问题解决依靠情境，情境的部分描述中隐含解题条件。情境结合性是指情境与考察内容高度关联，问题解决依靠情境，情境的描述即为物理过程或者物理模型的描述。

????即使基于同一个情境，不同的试题在情境与考察内容的关联度可能存在很大的不同。以2021年的考试热点“天问一号”火星探测器情境为例，结合航天与万有引力知识，多省市高考题进行了考察，但情境与考察内容的关联度，却有很大的区别。

???例1.（2021?天津）2021年5月15日，天问一号探测器着陆火星取得成功，迈出了我国星际探测征程的重要一步，在火星上首次留下中国人的印迹。天问一号探测器成功发射后，顺利被火星捕获，成为我国第一颗人造火星卫星。经过轨道调整，探测器先沿椭圆轨道Ⅰ运行，之后进入称为火星停泊轨道的椭圆轨道Ⅱ运行，如图所示，两轨道相切于近火点P，则天问一号探测器（）

A．在轨道Ⅱ上处于受力平衡状态???????B．在轨道Ⅰ运行周期比在Ⅱ时短

C．从轨道Ⅰ进入Ⅱ在P处要加速???????D．沿轨道Ⅰ向P飞近时速度增大

该题目对“天问一号”进行了简要介绍，根据“天问一号”的轨迹特征和变轨规律，考察了卫星变轨问题。但题目中涉及的轨道和变轨知识，属于高中物理中常见的卫星变轨问题。试题前面介绍的内容对于学生解题没有实质性的信息价值，抛开介绍的情境内容，学生依旧可以应用常用的变轨模型进行解题。这种试题属于情境分离性，它的功能主要在于增加试题的阅读性，考察学生对关键信息的辨别能力以及培养学生良好的价值观。但是这种情境更像一种试题的外部包装，在本质上与问题的解决没有关系。这种试题没有将情境与考察内容有机结合起来，学生对情境也不需要进行任何的提炼和转化，无法考察学生在真实情境下解决问题的能力，更谈不上对创造力的考察。

例2.（2021?甲卷）2021年2月，执行我国火星探测任务的“天问一号”探测器在成功实施三次近火制动后，进入运行周期约为1.8×105s的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为2.8×105m。已知火星半径约为3.4×106m，火星表面处自由落体的加速度大小约为3.7m/s2，则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为（）

A．6×105mB．6×106mC．6×107mD．6×108m

该题在对“天问一号”的运动状态进行了定量描述，介绍了其轨道周期及半径特点。学生在解此题时，需要从题目的情境介绍中，将关于情境的描述转化为相应的物理状态，将关于情境的内容转化为相应的物理量。这种试题属于情境嵌入型，情境和考察内容精密联系，要求学生能从试题的情境中提取出关键信息，在情境描述的基础上，抽象出物理模型。试题考察的是学生对情境的理解，是一种对情境简单的认知过程，考察了学生对物理知识和规律的理解应用。

例3.（2022?浙江）“天问一号”从地球发射后，在如图甲所示的P点沿地火转移轨道到Q点，再依次进入如图乙所示的调相轨道和停泊轨道，则天问一号（）

A．发射速度介于7.