PISA測試對初中物理習題編寫的啟示

摘 要：享譽國際教育界的PISA測試通過測驗與問卷調查來對某一國家（地區）的教育進行客觀評價，其試題的命題理念和方式對于初中物理習題編寫具有很多值得借鑒的地方，本文結合初中物理教學實際，對題目的情境設置、學生提取有效信息能力的要求、題目呈現形式等方面談談PISA測試對初中物理習題編寫的啟示.

關鍵詞：PISA測試;習題編寫;高效教學;情境創設;提取有效信息

中圖分類號：G6337 文獻標識碼：B 文章編號：1008-4134（2021）08-0010-03

作者簡介：聶中治（1989-），男，廣東廣州人，本科，中學一級教師，研究方向：中學物理實驗教學、試題研究.

教師日常教學離不開習題編寫，從學生角度分析，習題的作用在于幫助學生鞏固、復習和應用所學知識，從教師角度上分析，習題的作用在于反饋教學效果，有助于教師及時調整教學策略，改進教學行為.當前初中物理教學面臨的問題是學生由于經常面對大量習題，因此產生疲憊心理，長期以往會嚴重影響學生學習的積極性.所以教師需要精編習題，目的在于有效考查學生知識掌握、能力發展情況，促進教師的高效教學，同時讓學生保持學習熱情.而筆者發現，PISA測試（一項國際性教育評估項目）為測試15-16歲學生是否具備適應未來社會生活的能力而命制的試題，對于初中物理習題的編寫而言，存在許多值得學習的地方.

PISA是國際學生評估項目（Programme for International Student Assessment）的簡稱，是由經濟合作與發展組織發起的國際性教育評估項目，于2000年首次舉辦，每3年舉辦一輪.PISA通過測驗與問卷調查對某一國家（地區）的教育進行客觀評價.PISA理念認為教育應當致力于提升學生的素養，即學生在生活情境中運用知識和技能解決實際問題的能力.PISA將閱讀、數學與科學素養作為學生適應未來生活應具備的基本素養，并強調對學生的跨學科、綜合性素養進行考查.

而中考既是學業水平測試，又是選拔性考試，隨著物理學科“核心素養”的提出，物理中考試題要體現課程標準各項要求，不僅考查學生對知識的掌握程度，而且注重考查學生的核心素養.試題注重考查學生對物理概念及規律本質的理解，注重考查學生能否應用物理規律及原理去解決問題以及考查學生能否在真實情境中運用所學的物理基本方法解決問題.

不難發現，PISA測試的理念與物理課程標準的要求不謀而合，筆者通過分析和研究PISA試題的設計，借鑒其評價和測量學生素養、能力的方法，為初中物理習題編寫帶來新的靈感和啟示，下面筆者從以下三個方面對此進行闡述.

1 題目要重視情境的創設，取材于生活

PISA測試的試題都是基于現實生產生活中的情境，設計相關問題對學生能力進行多方面的評估.貼近學生實際生活的問題情境，往往更容易激發學生的學習興趣，引發學生主動思考.因此，教師可以從以下幾個方面入手編寫初中物理習題.

1.1 關注社會熱點，體現物理學科的實用性

前段時間，在漠河地區游客“潑水成冰”的視頻一度在短視頻平臺刷屏（如圖1所示），在冰天雪地的環境中，人縱身一躍，揮手將一瓶開水撒向天空，迅速在四周形成巨大的白霧，場面十分壯觀.筆者在“汽化和液化”的新授課上，向學生分享這一視頻，并讓學生討論，分析其物態變化的過程，后來筆者將這一場景改編為一道物理習題，如下.

題目1 “潑水成冰”成為來漠河地區游客必玩項目（如圖1所示），我國漠河地區冬季溫度達到-20℃，有人認為潑水成冰是潑出來的水結冰的現象，于是將一瓶冷水，撒向空中，發現并不會出現圖中景象.而將熱水撒向天空的過程，由于熱水容易（填物態變化）成水蒸氣，溫度較高的水蒸氣遇到冷空氣會迅速（填物態變化），在空中形成大量“白霧”，從而成就“潑水成冰”這一壯觀畫面，因此“白霧”實質是（選填“水蒸氣”或“液滴”）.

學生面對這種習題，不僅能強化自身學習興趣，體會到物理知識的實用性，從而提高理論聯系實際的能力，而且利于養成應用物理知識解釋、解決問題的習慣.

1.2 習題來源于教師授課的情境，促進學生關注課堂，激發學生對課堂內容的深入思考

在物態變化的復習題上，筆者向學生演示如圖2所示的實驗，燒杯放在灑有水的小木板上，燒杯中放入冰塊，并加入適量的食用鹽，過一會，提起燒杯，發現燒杯和小木板“粘”在一起（如圖3所示），學生對這種現象產生濃厚的興趣，通過討論和分析，加深對熔化、凝固等物態變化的理解.筆者將該情境編為一次考試的試題，如下.

題目2 物理教師在課堂演示如圖2所示的實驗，在裝滿冰塊的燒杯中加入一定量的食用鹽，發現冰塊熔化過程加快，此過程在不斷（“吸熱”或“放熱”），使燒杯與小木板之間的水（填物態變化），燒杯和小木板就“粘”在一起.

教師將課堂教學中的實驗情境改編為習題，充分利用課堂教學資源，能有效促進學生對課堂內容的關注，同時能降低學困生對考試的畏懼感，也讓習題能更具有針對性檢驗學生的學習效果.

1.3 深挖教材情境，變式與拓展，促進學生能力的進階

教材中設置的物理情境有助于加深學生對知識理解、拓展學生的視野，教師如果將教材的情境拓展和延伸，將成為習題編寫的很好素材.

題目3 （2016 廣州中考 23題）（2）科學家猜測，A地海龜在春季是利用地磁場（如圖4所示）向南返回出生地.以下為相關研究.

① 春季A地某屏蔽磁場的實驗室，無磁場環境下海龜無固定游向.把海龜置于模擬地磁場中（用圖5簡化示意），圖中1為磁體N極，2為磁體極.按科學家猜測，海龜應向游動（選填“左”“右”）.

② 地磁場在緩慢變化.科學家每年記錄海龜出生地筑巢地點移動的方向，并追蹤地磁場的微小移動方向，發現，現象符合猜測.

這道中考題選材于人教版九年級物理P121“科學世界——動物羅盤”，但又是對教材情境素材的拓展和延伸，將科學人員對海龜利用地磁場導航的研究簡化為題目情境，有效考查學生對通電導體周圍磁場、地磁場等知識的理解.這道題為一線教師的教學提供指引：教師應利用好教材提供的素材，多讓學生閱讀和利用各種途徑去查證，這樣不僅拓寬學生的視野和知識面，讓學生實現對知識的遷移，而且鍛煉學生獲取有用信息的能力.

2 試題要引導學生多方面提取有效信息，提高其科學舉證的能力

PISA測試的問題材料從呈現上看，多以簡要的文字介紹情境，輔以圖片、圖表形式說明，重視考查學生從文字、圖像、表格等多方面獲取有用信息的能力.其中在PISA2018中新增對學生閱讀評估能力的要求，強調學生能夠對文本中論據的真實性、作者的觀點以及文本與其閱讀目的的關聯性等做出評價.在信息化時代中，學生要具有從繁多甚至有誤的信息中篩選出真實、有效信息的能力.物理課程標準也提出類似要求： 學生應經歷信息處理過程，有對信息的有效性、客觀性作出判斷的意識，經歷從信息中分析、歸納規律的過程，嘗試解釋根據調查或實驗數據得出的結論，有初步的分析概括能力.這樣看來，提取有效信息能力對于問題解決尤為重要，同時學生要能夠為自己的解答在題目中找到相應的依據.以下面的題目為例.

題目4 （2018 廣州 4題）對比圖6中我國2017年發電量和2030年預測發電量，預測

A.火電發電量將減少

B.水電發電量將增加

C.我國將以核能發電為主

D.風電發電量占總發電量的比例將減小

這道題通過兩幅圖的對比，目的在于讓學生找不同，從中提取兩個重要信息點——（1）餅圖大?。ò俜直却笮。?（2）具體數值大小.我們在獲取兩個信息后，要具體分析信息背后的真實含義，例如火電“百分比”大小是反映火電占總發電量的百分之幾，而“具體數值”才是具體發電量.

學生若能獲取以上信息，錯選C、D的幾率極低，若學生錯選A選項，教師不妨引導學生尋找支撐自己答案的證據，從而比較題目選項A、B中“百分比”與“具體數值”的變化找到問題矛盾點，這樣學生就容易明白通過具體發電量的變化來判斷發電量增多還是減少，答案就變得清晰.

這樣的習題設置有利于引導學生在題目中獲取解決問題的有效信息，并養成在題目找出自己答案依據的解題習慣，從而提高學生科學舉證的能力.

3 習題以問題串形式呈現，引導學生掌握解決同一類問題的思維方法

在PISA測試題呈現形式上存在一個顯著特點，其題目通常從一主題情境展開，由題干以及隨后與同一個題干相聯系的若干題目組成.這樣的設計可以讓學生有時間深入理解試題的背景材料，便于教師從多方面評價學生的表現.這一特點非常值得教師學習，尤其在復習課上，教師可以通過一個特定的主題，通過對同一類型知識點進行層層深入設問，引導學生有效進行復習，掌握解決同一類問題的思維方法.

題目5 如圖7所示，是小明家的小轎車.小轎車質量為1200kg，靜止在水平地面上（g=10N/kg）.

（1）求小轎車所受的重力.在圖7右側黑點甲（代表小轎車）畫出小轎車所受重力的示意圖.

（2）按順序完成下列問題，了解“利用受力分析解決問題”的思路.

①請在圖7右側黑點乙（代表小轎車）畫出小轎車靜止在地面時的受力示意圖.

②根據題目所給信息，判斷小轎車的運動狀態.

③你根據所學過的什么知識可以判斷重力和支持力的大小關系？它們的大小關系怎樣？

④根據上面的分析結果，求出支持力的大小.

（3）小明想嘗試一下，自己能否將靜止的小轎車推動，他用100N的力水平向右推車，小轎車仍然處于靜止狀態，畫出此時小轎車的受力示意圖（用一黑點代表小轎車）.我們現在是研究小車在水平還是豎直方向的運動情況？參照第（2）問的思路，求出小轎車受到的摩擦力.小明把力增大到200N，車仍然不動，此時小轎車受到的摩擦力大小又是多少？

（4）（5）……

（6）小轎車經過一拱橋頂端時由于速度過快，導致小轎車下斜坡時離開了地面，在空中的軌跡如圖8所示，畫出小轎車在空中的受力示意圖（忽略空氣阻力）.小轎車的運動狀態是否改變？寫出你分析的過程.

這道題從第（2）題開始便有意識地引導學生學習 “在受力分析的基礎上，利用二力平衡條件解決力學問題”這一思路，并以這一思路為主線，逐步深入設問，復習“運動與力”相關知識，如重力、彈力、摩擦力以及二力平衡等知識，同時不斷引導學生利用受力分析思想去解決力學問題，能有效加深學生對該思路的理解.這樣問題串的設置有利于幫助學生去掌握解決一類型問題的思維方法.

在實際教學中發現，教師利用這種有梯度的問題串設置習題，一方面可以降低學生學習的難度，學生更容易接受，另一方面有利于教師引導學生養成正確解決問題的思維習慣，最后加以總結有利于學生建立起對某一知識點的知識框架.

綜上可見，PISA測試無論在問題情境的設置、能力考查的方式還是題目的呈現形式都為教師編寫初中物理習題帶來很多啟示.教師編寫習題時要聯系實際生活創設情境，以文字、圖像、表格等形式呈現題目以引導學生提取有效信息，同時提高學生科學舉證能力，最終真正讓學生掌握如何利用物理知識解決問題的思維方法.這樣才能有效讓學生減少重復性練習，使練習更有針對性，從而提高學生學習的積極性和教學質量.

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（收稿日期：2020-12-08）