基于核心素養(yǎng)內(nèi)涵緊抓提高解題能力的新靶標(biāo)

黃志芳

摘 要： 中考試題是教學(xué)和研究的良好素材.了解并研究中考試題，反思自我教學(xué)，有助于理清今后教學(xué)研究方向，完善復(fù)習(xí)策略，提高分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)核心素養(yǎng).

關(guān)鍵詞： 中考試題;復(fù)習(xí)策略;核心素養(yǎng)

核心素養(yǎng)作為國家對(duì)教育的頂層設(shè)計(jì)，被譽(yù)為基礎(chǔ)教育的DNA[1].李藝先生認(rèn)為，核心素養(yǎng)的內(nèi)涵有三個(gè)層次：底層為“雙基”層，以基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能為核心;中間層為“問題解決指向”，以解決問題過程中獲得基本方法為核心;最上層的“學(xué)科思維指向”，指在系統(tǒng)的學(xué)科學(xué)習(xí)中通過體驗(yàn)、認(rèn)識(shí)及內(nèi)化等過程逐步形成的相對(duì)穩(wěn)定的思考問題、解決問題的思維方法和價(jià)值觀[2].基礎(chǔ)教育培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，需徹底把握核心素養(yǎng)的內(nèi)涵;考試作為檢測(cè)手段、學(xué)習(xí)方法，也是一種激勵(lì)方式，在學(xué)習(xí)過程中起到了舉足輕重的作用.借助題目考察的內(nèi)容、難度、題目背景，從核心素養(yǎng)內(nèi)涵的三個(gè)層次出發(fā)，在考察的過程中鞏固知識(shí)、練習(xí)使用解決問題的方法、訓(xùn)練思維，形成素養(yǎng).

中考試題是各個(gè)專家精心思考、認(rèn)真審核的結(jié)晶，也是全市考生和教師的一次學(xué)習(xí)成果和教學(xué)結(jié)果的碰撞，無疑是一線教師教學(xué)的優(yōu)秀素材，也是今后教學(xué)工作和研究的風(fēng)向標(biāo).認(rèn)真研究和分析中考真題，對(duì)青年教師的發(fā)展和教學(xué)有很大的推動(dòng)和促進(jìn)作用.筆者就以南京市2018年中考物理第19題為例，談?wù)勛约旱膯l(fā)和反思.

例1 ?（南京 2018） 圖甲為熱敏電阻的R-t圖像，圖乙為用此熱敏電阻R和電磁繼電器組成的一個(gè)簡(jiǎn)單恒溫箱溫控電路（U為恒壓電源），繼電器線圈的電阻為150Ω，圖中“電源”是恒溫箱加熱器的電源.當(dāng)線圈中的電流大于或等于20mA時(shí)，銜鐵被吸和，加熱器停止工作，實(shí)現(xiàn)溫控.

（1）恒溫箱內(nèi)的加熱器應(yīng)接在 （選填“A、B”或“C、D”）端.

（2）要實(shí)現(xiàn)對(duì)50℃～100℃之間任一溫度的控制，該裝置恒壓電源U至少為 V;若恒溫壓電源U為6V，則滑動(dòng)變阻器R′的最大阻值至少為 Ω.

參考答案：（1）A、B;（2）4.8 100

1 剖析例題，引發(fā)思考

本題電路圖中有滑動(dòng)變阻器R′、熱敏電阻R，并且是其與線圈（可看作一定值電阻）串聯(lián)而成，是典型的中考動(dòng)態(tài)電路題，對(duì)學(xué)生分析問題、解決問題的能力要求較高[1]，是整套試卷中區(qū)分度較大的一道題目.

首先，文字量大，對(duì)學(xué)生的閱讀能力要求較高，而閱讀能力正是大部分學(xué)生在理科的學(xué)習(xí)中不太注重培養(yǎng)的，是對(duì)學(xué)生的理解能力、解題能力以及考試心態(tài)等多方面的考驗(yàn).然后，按照正常的訓(xùn)練，學(xué)生在中考復(fù)習(xí)過程中，已經(jīng)遇到過題中的情境，但是所需要解決的問題卻不一樣，尤其是考場(chǎng)中遇到的問題難度更大，心理落差是考場(chǎng)心態(tài)調(diào)整的一大考驗(yàn);加上思維定式限制了解題思路，不利于思維發(fā)散.另一方面，就是學(xué)生在將生活情境轉(zhuǎn)化成物理情境方面有一定困難.大部分需要借助圖題結(jié)合或圖圖結(jié)合，如例1中的題目和甲乙兩圖的結(jié)合方可更好地理解恒溫箱溫控原理.

2 思忖教法，啟發(fā)教學(xué)

2.1 培養(yǎng)閱讀素養(yǎng)，提高審題能力

古人云：“書讀百遍，其義自現(xiàn).”閱讀是學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，閱讀能力在學(xué)習(xí)過程中占據(jù)了重要的地位.理科中的閱讀題目較文科中的閱讀文章更復(fù)雜，它需要認(rèn)知、回憶、理解、分析、綜合等過程交錯(cuò)進(jìn)行;尤其是閱讀文字較多的題目，是對(duì)學(xué)生閱讀能力、理解能力、耐心、毅力的多重檢測(cè).而近年來，數(shù)據(jù)顯示，從2015年到2017年來，南京市中考物理試卷中，學(xué)生的閱讀量（試卷中所有的文字）呈逐年增加的趨勢(shì)，在全省的平均水平之上，對(duì)學(xué)生的要求也在逐年遞增.

題目分析

例1中，文字加上圖片幾乎占據(jù)了本頁試卷的1/3的篇幅，并且需要學(xué)生將文字和圖像結(jié)合起來，才能讀懂題目的基本含義.題干的第一句話是基本的說明文字，第二句話理解需要注意，線圈中的電流為什么會(huì)變化？是哪個(gè)電阻變化導(dǎo)致的？怎樣變化？需要分析電路中具體元件電阻的變化情況、確定各個(gè)電路元件的作用、結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，方可正確理解題意，也是回答問題（1）的前提，為解答第二問做準(zhǔn)備.

反思

閱讀素養(yǎng)的培養(yǎng)，功在平時(shí).新課上，不放過“生活·物理·社會(huì)”和“讀一讀”的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，而這兩部分的文字較一般題目多，通過帶著問題閱讀學(xué)習(xí)材料，培養(yǎng)讀材料的耐心;習(xí)題課，給學(xué)生讀題、審題的機(jī)會(huì)，養(yǎng)成寫已知、求、解的習(xí)慣;讓老師追問形成一種課堂習(xí)慣，內(nèi)化成一種解決問題的能力.“當(dāng)線圈中的電流大于或等于20mA時(shí)”一句中，了解到電路中電流會(huì)沒有達(dá)到20mA時(shí)，銜鐵不能吸和.追問：為什么此時(shí)電流較小呢？原因：電路中總電阻較大.繼續(xù)追問：是哪個(gè)元件導(dǎo)致電路的總電阻較大呢？熱敏電阻或者滑動(dòng)變阻器.學(xué)生進(jìn)一步討論確定是由于溫度較低時(shí)，熱敏電阻的阻值較大，導(dǎo)致電路中的電流較小;追問：當(dāng)溫度繼續(xù)升高，情況如何呢？此時(shí)，熱敏電阻的阻值降低，電路中電流升高，高于20mA時(shí)，銜鐵吸和，停止加熱，故與加熱電源相連的加熱器是與AB相連.而滑動(dòng)變阻器在此電路中的作用是：（1）保護(hù)電路;（2）調(diào)節(jié)溫控的范圍.

2.2 理解物理情境，提升解題能力

2.2.1 化復(fù)雜為簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化物理情境

本題復(fù)雜體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是，甲乙兩圖造成圖像多而雜;二是，問題（2）梯度太大，讓學(xué)生無從下手.

通過讀題，我們發(fā)現(xiàn)甲圖在平時(shí)訓(xùn)練時(shí)接觸過，而乙圖是課本原圖的改編.欲求電源電壓，既然實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度的控制，那么此時(shí)銜鐵一直是吸和狀態(tài)，計(jì)算的過程中電路圖就可簡(jiǎn)化成如圖2所示.即線圈等效為定值電阻R0、熱敏電阻R和滑動(dòng)變阻器R′串聯(lián)，其中R0=150Ω，I=20mA，電源電壓不變.此常見電路圖大大降低題目難度，簡(jiǎn)化電路圖促使學(xué)生對(duì)本題整體有一個(gè)更清晰的理解和把握.

2.2.2 化“一”為“多”，分解物理過程

設(shè)置問題串，將不易入手的問題抽絲剝繭，化解成一串小問題，降低問題梯度.問題（2）中，有溫度變量，轉(zhuǎn)化到電路中為熱敏電阻R阻值為變量，滑動(dòng)變阻器R′阻值也為變量，均對(duì)電源電壓有影響，給求解帶來困難.

設(shè)置問題①：要實(shí)現(xiàn)對(duì)100℃的控制，該裝置恒壓電源U至少為多少伏？給溫度即給熱敏電阻R=50Ω.圖2為兩定值電阻，總阻值為R總=200Ω，和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，I=20mA.則依據(jù)串聯(lián)分壓原理，當(dāng)滑動(dòng)變阻器分壓為零時(shí)，U最小=IR總=0.02A×200Ω=4V.該問題設(shè)置目的：一定范圍的溫度控制對(duì)學(xué)生來說有難度，可以先選擇某一個(gè)溫度，掌握初步計(jì)算過程和原理，為計(jì)算一定范圍溫控時(shí)電壓做鋪墊.

設(shè)置問題②：由此說明，滑動(dòng)變阻器作用是什么？據(jù)上問題的計(jì)算，其作用是在一定電源電壓下調(diào)節(jié)溫控箱所控制的溫度.設(shè)置目的：在問題①的基礎(chǔ)上，幫助理解溫控箱的物理原理，同時(shí)為問題③做理論鋪墊.

設(shè)置問題③：若恒壓源U=6V，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值為50Ω，求此時(shí)溫控箱能控制的溫度是多少？分析：在圖2中，總電阻R= U I = 6V 0.02A =300Ω，熱敏電阻阻值R=100Ω，對(duì)照甲圖找到對(duì)應(yīng)的溫度，即為此時(shí)所控制的溫度.設(shè)置目的：在計(jì)算過程中進(jìn)一步理解溫控箱的原理，而且為第二空的計(jì)算做準(zhǔn)備.

設(shè)置問題④：要實(shí)現(xiàn)對(duì)50℃的控制，該裝置恒壓電源U至少為多少伏？同理，此時(shí)R=90Ω，U最小=IR總=0.02A×（90+150）Ω=4.8V.對(duì)比問題①③不難發(fā)現(xiàn)，所要控制的溫度越低，熱敏電阻阻值越大，恒壓源電源越高.要想實(shí)現(xiàn)對(duì)50℃～100℃之間任一溫度的控制，電壓至少為4.8V.設(shè)置目的：理解物理原理的基礎(chǔ)上，再選取一個(gè)溫度點(diǎn)來計(jì)算，并與之前的計(jì)算對(duì)比，得知電壓隨所控制的溫度的變化，進(jìn)而得出溫度的最低要求值.

據(jù)上電路圖的簡(jiǎn)化、物理過程的分解，問題（2）的第二小問幾乎是第一問的逆過程計(jì)算，解題方法和技巧顯而易見了.借助圖2，U =6V，I=0.02mA，即串聯(lián)電路總電阻為300Ω，R0=150Ω.溫度控制范圍為50℃～100℃，即熱敏電阻阻值范圍為50Ω～90Ω，取溫度范圍兩端點(diǎn)溫度來計(jì)算.R=50Ω時(shí)，此時(shí)R′=100Ω;R=90Ω時(shí)，此時(shí)R′=60Ω.對(duì)比兩次計(jì)算結(jié)果得知，滑動(dòng)變阻器的最大阻值至少應(yīng)該為100Ω.

2.3 另辟蹊徑，拓展思維

俗話說“數(shù)理不分家”，往往用數(shù)學(xué)方法解決物理問題會(huì)收到事半功倍的效果.例如問題（2）第一空，利用數(shù)學(xué)方法求解如下：

由50℃<t<100℃，得50Ω<R<90Ω，

則，U=I（R0+R+R′）=0.02A（150+R+R′）Ω，即

0.02A（150+50+R′）Ω<U<0.02A（150+90+R′）Ω，

0.02A（200+R′）Ω<U<0.02A（240+R′）Ω，（R′為滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值）

當(dāng)R′=0時(shí)，4V<U最小<4.8V，故要能夠調(diào)節(jié)所求溫度范圍內(nèi)任一溫度，恒壓源電壓至少為4.8V.

第二空中，50Ω<R<90Ω，而R′=150-R則，60Ω<R ′<100Ω.

故，要能夠調(diào)節(jié)所求溫度范圍內(nèi)任一溫度，滑動(dòng)變阻器的最大阻值至少為100Ω.

在練習(xí)中，嘗到學(xué)科滲透的甜頭，逐步形成學(xué)科滲透的意識(shí)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)科滲透的能力.這也是核心素養(yǎng)所提到的對(duì)所學(xué)知識(shí)的一種內(nèi)化，并將其運(yùn)用到新知識(shí)的學(xué)習(xí)中;內(nèi)化的過程同時(shí)也是鍛煉學(xué)生分析問題、解決問題能力的過程，潛移默化中調(diào)整學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，拓展學(xué)生思維.

2.4 對(duì)比分析，總結(jié)歸納

2.4.1 精修電路圖

在圖2的基礎(chǔ)上，結(jié)合條件當(dāng)電流大于或等于20mA時(shí)，加熱部分停止工作，實(shí)現(xiàn)溫度控制.如果再給一個(gè)電壓表，要求將其并聯(lián)在圖2中，能夠通過電壓表示數(shù)來實(shí)現(xiàn)溫控，問：電壓表應(yīng)該并聯(lián)在哪個(gè)元件兩端？ 由于只有R0為定值電阻，故電壓表應(yīng)該并聯(lián)在R0兩端，如圖3所示，當(dāng)電壓表示數(shù)為U0=3V時(shí)，銜鐵吸和，加熱停止，實(shí)現(xiàn)溫控.

2.4.2 對(duì)比總結(jié)，方法升華

例2 ?（南京 2017） 如圖4所示，是一個(gè)照明系統(tǒng)模擬控制電路.已知電源電壓 U ?=4.5V，定值電阻 R 1=5Ω滑動(dòng)變阻器 R 2上標(biāo)有“25Ω 1A”字樣， R 3為光敏電阻，其阻值隨光照度的變化遵循某一規(guī)律，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示（相同條件下，光越強(qiáng)，光照度越大，光照度單位為勒克斯，符號(hào)為lx，白天光照度大于3lx）.當(dāng) R 1兩端電壓低至0.5V時(shí)，控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)（不考慮控制開關(guān)對(duì)虛線框內(nèi)電路的影響）.利用該裝置可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)光照度低至某一設(shè)定值E0時(shí)，照明系統(tǒng)內(nèi)照明燈自動(dòng)工作.

對(duì)比兩題，異同點(diǎn)見表2：

表2

對(duì)比方面 同?? 異

例1（2018，南京，T19） 例2（2017，南京，T28）

題型歸類 新情境下的動(dòng)態(tài)電路問題 溫控電路 光控電路

已知條件 條件中的圖對(duì)應(yīng)相同 圖像呈現(xiàn) 表格呈現(xiàn)

考察內(nèi)容（“雙基”層） 運(yùn)用歐姆定律解決、串聯(lián)電路特點(diǎn)分析解決相關(guān)問題? 多：綜合運(yùn)用電功的公式解決問題

解題方法（“問題解決指向”層） 1.理清物理量間關(guān)系，簡(jiǎn)化電路圖.2.逆推，順瓜摸藤，找到解題關(guān)鍵.3.函數(shù)思想，豁然開朗 1.如圖32.數(shù)學(xué)方法解題見上文 1.如圖5[3]

2.利用數(shù)學(xué)方法求解E的最小值，方法：串聯(lián)電路總電阻R總=U/I=4.5V/0.1A=45Ω，則，R3=R總-R1-R2=40Ω-R2.

E= 30 R3 = 30 40-R2 ，其中0≦R2≦25Ω.則，當(dāng)R2=0時(shí)，E最小=0.75lx.

思維方法（“學(xué)科思維指向”層） 了解化歸思想，做兩題會(huì)一類，新題換舊顏，解決方法不變;量變到質(zhì)變的哲學(xué)思維看待問題，將復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化，養(yǎng)成良好的思維品質(zhì)，提高學(xué)科核心素養(yǎng).

對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩題均是具有時(shí)代背景的動(dòng)態(tài)電路題;所給條件基本類似，考察的知識(shí)點(diǎn)大體相同，例2多了電功的考察;解題方法和思維方法也都類似，相似度非常大.解決此類動(dòng)態(tài)電路問題，簡(jiǎn)化電路圖是根，物理情境是魂.想要理清物理情境，理解題意，需化復(fù)雜情境為簡(jiǎn)單的電路圖，寓情境到電路圖中.以簡(jiǎn)化電路圖為基礎(chǔ)，順瓜摸藤，找到解題關(guān)鍵，并借助理論分析或數(shù)學(xué)方法，分步解決最終問題.

3 教學(xué)踐行，培養(yǎng)素養(yǎng)

在核心素養(yǎng)的引導(dǎo)下，教學(xué)的意義在于培養(yǎng)學(xué)生個(gè)人發(fā)展和社會(huì)發(fā)展所需要的必備品格和關(guān)鍵能力，逐步形成終身學(xué)習(xí)的能力.近年的中考試題有一定的時(shí)代背景，關(guān)注到學(xué)生的生活世界和科學(xué)世界，也貫徹了從生活走向物理的新課程理念.例如，2018年南京中考，以南京長(zhǎng)江隧道、“鵲橋”號(hào)中繼星在我國西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空、電磁繼電器應(yīng)用于溫控、無人駕駛迷你巴士等為背景的題目.在教學(xué)過程中，首先培養(yǎng)學(xué)生對(duì)新材料的好奇和興趣.需要教師營(yíng)造學(xué)習(xí)的氣氛、激發(fā)學(xué)生的求知欲，同時(shí)也要培養(yǎng)學(xué)生良好的閱讀素養(yǎng).對(duì)于情境稍復(fù)雜的題目，在平時(shí)訓(xùn)練中，逐步形成化繁為簡(jiǎn)的習(xí)慣和能力，再借助適當(dāng)?shù)奈锢砝碚摵蛿?shù)學(xué)方法，攻破難點(diǎn).訓(xùn)練時(shí)，題目不在多，而在于對(duì)題目的對(duì)比和總結(jié)，尋找題目“套路”，總結(jié)“解套”的一種或多種方法.無論是閱讀素養(yǎng)，還是化繁為簡(jiǎn)的能力，進(jìn)而尋找套路，是個(gè)人熟練解決問題的一般步驟，直接影響一個(gè)人的分析問題、解決問題的能力，影響他的工作業(yè)績(jī)和個(gè)人發(fā)展.

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