基于生活情景的习题重构 提升物理核心素养

曾义 熊晗伶 杨坪

摘 要：基于生活情景的习题重构，可以提高学生科学思维与科学探究能力、变习题为创造，从而增强学生解题能力，激发学生的求知欲和创造力，进而全面发展学生的物理核心素养.

关键词：生活情景;解题能力;核心素养

中图分类号：G633.7     文献标识码：B     文章编号：1008-4134（2021）14-0043-03

作者简介：曾义（1982-），男，重庆人，本科，中学一级教师，研究方向：中学物理教学;

熊晗伶（1984-），女，重庆人，本科，中学二级教师，研究方向：中学物理教学;

杨坪（1982-），女，重庆人，本科，中学一级教师，研究方向：中学物理教学.

1 问题的提出

习题课往往容易被上成针对考试的应试课，教师的出发点也不再是提升学生的解题能力和学科素养，而是变成通过大量的练习进行针对考试的训练.将常规习题进行大量的机械训练，会对学生解题能力的发展造成冲击，使他们思维钝化，难以形成良好的解题习惯.把学生训练成了“陈题解答的熟练工” 反而降低了应试效果[1].基于生活情景的习题重构，可以提高学生科学思维、科学探究的能力，变习题为创造，增强学生解题能力，激发学生的求知欲和创造力，进而全面发展学生的物理核心素养.基于生活情境所开设的习题课，深入贯彻新课标中“从生活走向物理，从物理走向生活”的课本概念[2].

2 基于生活情境的习题重构

2.1 利用习题重构提升科学思维

基于生活情境中的热点问题，对习题进行重构，并深入分析题目，从中发现问题解决问题，围绕一题多变，提升思维能力，体验科学思维的过程.例如：现有一批浓度为75%的酒精，首先请同学们设计实验鉴定酒精的浓度是不是75%，其次需要计算浓度为75%酒精的密度是多少？最后如果没有浓度为75%的酒精，如何利用其他浓度的酒精兑出浓度为75%的酒精？

情境1 （1）某药房进购了一批酒精，有人质疑这批酒精不是75%浓度的，想通过测量它的密度来判断，请你设计一个实验并写出实验步骤和需要的器材.

（2）含量为75%的酒精对新冠病毒有良好的消毒效果.请你计算出75%的酒精密度是多少？（纯酒精的密度为0.8g/cm3）

（3）现有一定浓度的酒精500mL，测得它的质量为450g，为了得到浓度为75%的酒精，应该加兑纯水还是纯酒精？要加兑多少？

分析：第（1）问的解题方案：器材需要电子秤，烧杯，量筒.

步骤：（1）取出适量酒精的样品倒入烧杯中;（2）用电子秤称出烧杯和酒精的总质量m总;（3）将部分酒精倒入量筒，并测出体积V;（4）用电子秤称出烧杯和剩余酒精的质量m剩;（5）根据密度公式计算出酒精样品的密度ρ酒精.

最后还需要75%酒精本身的密度.学生通常有两种思维，第一种是查找75%酒精的密度，对照样品的密度就可以判断酒精是不是75%浓度的.第二种是需要学生自己去求出浓度为75%酒精的密度，以此来进一步提升学生思维.

第（2）问解题方案：要求出酒精的密度，学生首先需要明白75%指的是酒精的体积比而不是酒精的质量比.

计算出酒精的密度ρ酒精=m水+m酒精V总=0.75Vρ酒精+0.25Vρ水V总=0.85g/cm3.这就很好地融入了求混合液体的密度问题.

第（3）问解题方案：根据题意算出酒精密度ρ酒精=0.9g/cm3>0.85g/cm3，判断酒精密度比题目要求的75%浓度的酒精密度偏大，所以应该加密度更小的酒精.ρ酒精=0.85g/cm3=450g+m酒精500cm3+m酒精0.8g/cm3，m酒精=400g.进一步巩固如何求混合液体的密度的计算方法，同时要特别注意的是：加了酒精后总质量增加的同时，总体积也在增加，这里要忽略混合后液体体积的变化.

2.2 利用习题重构提升科学探究能力

实验教学是物理教学的重难点，很多實验要么是在有步骤的基础上进行补充，要么是根据已有的步骤重新排序.基于生活情境的探究实验，可以提升学生的兴趣，解决实际的问题，让他们在相互交流中找出更多更有效的实验方案，充分提高学生探究能力、动手能力以及分析能力.

情境2 老师新买了一枚“金戒指”，想请同学们用测量密度的办法帮助老师判断它到底是不是金的.实验器材有量筒、电子秤、细线、烧杯等实验室常用器材.（1）请设计你的方案，说出你的操作步骤，比一比谁的方法更多;（2）请用实验器材展示你的方案，比一比谁的方案更精确.

方案1：如图1所示，（1）用电子秤称出戒指的质量m;（2）量筒测量戒指体积V;（3）计算戒指的密度ρ戒，和金的密度ρ金对比，判断戒指是不是纯金的.

方案2：如图2所示，（1）用电子秤称出戒指的质量m;（2）再用电子秤称一个装有适量水的量筒质量m1;（3）用细线系住戒指让它刚好浸没在水中，称它们的总质量m2;（4）利用图2中乙、丙质量之差m排=ρV计算戒指的体积V;（5）算出戒指的密度ρ戒，和金的密度ρ金对比，判断戒指是不是纯金的.

方案3：如图3所示，（1）先用电子秤称杯子和液体的质量m1;（2）把戒指浸没在水中称出它们的总质量m总，并在对应的液面处划线标注A;（3）将戒指取出后加水至划线A处;（4）利用图3中甲、丙质量之差计算出戒指的体积V;（5）算出戒指的密度ρ戒，和金的密度ρ金对比，判断戒指是不是纯金的.

总结：三种解法分别用到了量筒测体积，排水法测体积和等体积法测体积.在探究3中利用了等体积法，中途取出戒指时会带走部分水，这是否会影响测量结果，引发了学生的讨论.实质上虽然戒指带走了水，但是后面又补足了水，所以并不影响测量的结果.

接下来让理论走进现实，用实验器材按照各自的方案进行实验，找到更精确的方案.学生在实验中发现戒指的体积太小，方案1和方案3中戒指的体积几乎才1mL，很难精确操作.学生充分讨论后发现：方案1和方案3测量体积时，分度值精确到1mL，但戒指本身体积也很小，测出的体积误差比较大;在方案2中利用电子秤测量排开水的质量求戒指的体积，质量精确到了0.1g，相当于分度值精确到了0.1mL，误差应该是最小的，测量结果是最准确.思考一下质检部门他们又是如何进行检测的呢？分为有损或无损检测，可以通过仪器检测出首饰的光泽度和色泽，首饰的含金量等.

基于生活情境的习题重构，与一般的习题训练有着根本的区别，学生解答题目需要的是解题能力.解题需要转化、推理、分析、综合、创造等心理行为，这些能力并不是靠条件反射形成的，它需要学生通过深入思考、领悟、总结等行为形成.探究实验充分锻炼了学生的设计能力、实验能力，在实践中找寻最佳的实验方案.

2.3 变习题为创造

学生对速度的概念比较熟悉，但是难点在于理解什么是平均速度，区别平均速度和瞬时速度.应试教法是一种机械性的解题训练，学生容易死搬硬套，不利于学生能力的培养.通过变习题为创造可以帮助学生更准确地理解物理概念，跳出枯燥的题海，激发学生的创造欲，从而产生强大的内驱力，同时通过情景可以让学生重视交通安全，提高学科核心素养.

情境3 求平均速度的应试教法：汽车行驶80km，用時40min，求平均速度？

变习题为创造的教法：某高速公路限速100km/h，一辆汽车行驶80km，用时40min.请问：（1）限速100km/h指的是平均速度还是瞬时速度？

（2）为防止超速，汽车在高速公路上应该采取什么措施？

（3）一些司机为躲避处罚，遇到监控就减速，没有监控时依然超速，针对此现象，你有什么好的办法？

（4）请你通过计算判断该汽车超速了吗？

（5）高速公路上是如何测量汽车速度的，请你查阅资料，分享你的调查.

分析：第（1）问提出后，学生有的说是平均速度，有的说是瞬时速度，引导学生小组讨论，找理由反驳对方，这样一来学生经历了完整的试错过程，既能解决问题又能印象深刻.在第（2）问中学生提出很多办法：安装摄像头、超速危害宣传、专项整治、抖音曝光违法行为、罚款扣分等等.在第（3）问中由于司机为躲避处罚的现象客观存在，学习知识就是要解决生活中的问题，激发学生的创造欲.因此学生提出了区间测速，区间内路程除以行驶时间，求出的是汽车在区间内

的平均速度.第（4）问同样是求平均速度，让学生去判断是否超速，不再是简单机械地进行计算.第（5）问让学生学习速度之后，了解速度在生活中的具体应用.通过查阅资料，找到测速方法，养成良好的学习习惯.

3 结束语

爱因斯坦说：“教育追求的是除去知识之外的剩余物.”习题一定要着眼学习能力的提升，善于运用关联学习、创造学习等学习方式.基于生活情境的习题重构有利于解决生活中的实际问题，有利于把练习题变成高级思维训练过程，学生在此过程中容易产生成就感，让学生发现物理学科之美，发展学科核心素养.核心素养是彼岸，课程是渡船，物理教育工作者都是撑渡人.教育者要站在时代的高度，以崭新的观念、活跃的思维、创新的能力去引导、鼓励学生主动探究知识，创造性地解决问题.

参考文献：

[1]黄恕伯.高中物理例题讲解策略[J].中学物理教学参考，2011，40（08）：2-5.

[2]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012.

[3]于莹，孙宁.浅谈基于核心素养的科学探究教学设计[J].物理教师，2019，40（07）：43-46.

[4]吕艳坤，唐丽芳，姚中化.学科核心素养落地路径探析：习题教学反思与重构[J].课程·教材·教法，2020，40（09）：114-119.

[5]郑行军，肖巧玲.耦合物理信息渠道 践行习题设计与评价体系——信息技术条件下的物理习题重构策略思考[J].中国考试，2018（07）：66-71+78.

（收稿日期：2021-03-20）