高考物理命題如何體現(xiàn)學(xué)科素養(yǎng)的導(dǎo)向作用

蔣煒波 趙堅(jiān)

摘?要：在高考評(píng)價(jià)體系的“四層”考查內(nèi)容中，學(xué)科素養(yǎng)起著導(dǎo)向作用，統(tǒng)領(lǐng)關(guān)鍵能力和必備知識(shí)的考查，學(xué)科素養(yǎng)的考查直接回應(yīng)了高考評(píng)價(jià)體系中服務(wù)選材的核心功能.本文在高考評(píng)價(jià)體系的學(xué)科素養(yǎng)考查內(nèi)容基礎(chǔ)上，梳理了高考物理學(xué)科素養(yǎng)內(nèi)涵，并結(jié)合2019年的高考試題，分析了學(xué)科素養(yǎng)的導(dǎo)向作用是如何在物理學(xué)科高考命題中具體體現(xiàn)的.

關(guān)鍵詞：高考評(píng)價(jià)體系;物理學(xué)科素養(yǎng);高考命題;導(dǎo)向作用

文章編號(hào)：1008-4134（2020）11-0061中圖分類號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

立德樹人是高考的根本任務(wù)，核心價(jià)值則直接體現(xiàn)了高考立德樹人的根本，為人才的培養(yǎng)指明了方向.那么具體需要培養(yǎng)人才的哪些素養(yǎng)才能真正培養(yǎng)德智體全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人呢？服務(wù)選材的高考核心功能正面回答了這個(gè)問題.

在高考評(píng)價(jià)體系“四層”考查內(nèi)容中，學(xué)科素養(yǎng)直接回應(yīng)了服務(wù)選材的高考核心功能，承接著核心價(jià)值的落實(shí)，統(tǒng)領(lǐng)著關(guān)鍵能力和必備知識(shí)的考查.

物理作為高考的考查學(xué)科之一，學(xué)科素養(yǎng)的內(nèi)涵又是什么呢？本文在高考評(píng)價(jià)體系的學(xué)科內(nèi)容基礎(chǔ)上，梳理了高考物理學(xué)科素養(yǎng)的內(nèi)涵，并結(jié)合2019年的高考試題，分析了學(xué)科素養(yǎng)的導(dǎo)向作用是如何在物理學(xué)科高考命題中具體體現(xiàn)的.

1?高考物理學(xué)科素養(yǎng)的內(nèi)涵

學(xué)科素養(yǎng)是學(xué)生在面對(duì)生活實(shí)踐或?qū)W習(xí)探索問題時(shí)，能夠在正確的思想價(jià)值觀念指導(dǎo)下，合理運(yùn)用科學(xué)的思維方式方法，有效地整合學(xué)科相關(guān)知識(shí)，運(yùn)用學(xué)科相關(guān)能力，高質(zhì)量地認(rèn)識(shí)問題、分析問題和解決問題的綜合品質(zhì)[1].高考評(píng)價(jià)體系中的學(xué)科素養(yǎng)融會(huì)了國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)中的核心素養(yǎng)要求和高校人才選拔要求中的素養(yǎng)內(nèi)涵（如圖1）.

高考物理學(xué)科素養(yǎng)的內(nèi)涵源于高考評(píng)價(jià)體系的學(xué)科素養(yǎng)，是高考評(píng)價(jià)體系學(xué)科素養(yǎng)在物理學(xué)科的具體內(nèi)化，與2017年版《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》提出的核心素養(yǎng)基本一致.物理科考試的學(xué)科素養(yǎng)需要結(jié)合測(cè)評(píng)規(guī)律，在考試實(shí)踐中不斷豐富完善，以更好地促進(jìn)學(xué)生素養(yǎng)的養(yǎng)成與發(fā)展[3].物理學(xué)科素養(yǎng)主要分為三個(gè)部分：物理學(xué)習(xí)掌握過程中需要的品質(zhì);物理實(shí)踐探索過程中需要的品質(zhì);物理學(xué)習(xí)實(shí)踐過程中需要的思維.

1.1?物理學(xué)習(xí)掌握過程中需要的品質(zhì)

個(gè)體的學(xué)習(xí)需要經(jīng)歷輸入、加工和輸出三個(gè)階段，相應(yīng)地在考試答題過程中，學(xué)生也需要經(jīng)歷這三個(gè)階段.物理學(xué)習(xí)掌握過程針對(duì)的是個(gè)體學(xué)習(xí)的輸入過程，考試中通過試題情景可以有效評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)者在這一過程中的品質(zhì).

學(xué)習(xí)者首先需要從情境中提取有用的信息，既包括文字、符號(hào)、圖像、數(shù)據(jù)、表格等信息呈現(xiàn)形式，也包括情景模型、理想條件、特殊規(guī)則等各種信息呈現(xiàn)環(huán)境，還包括一些情景中默認(rèn)的隱含信息.

在提取信息以后，學(xué)習(xí)者需要對(duì)信息進(jìn)行適當(dāng)處理，需要將獲取的信息進(jìn)行梳理整合，形成有一定關(guān)聯(lián)的模塊系統(tǒng).最后，學(xué)習(xí)者需要調(diào)動(dòng)起自己頭腦中的已有認(rèn)知，將整理后的信息模塊融入其中，以便對(duì)信息進(jìn)行判斷識(shí)別和分類處理，最后在融會(huì)整合的信息體系中尋找到解決問題的路徑和關(guān)鍵.

1.2?物理實(shí)踐探索過程中需要的品質(zhì)

物理實(shí)踐探索過程針對(duì)的是個(gè)體學(xué)習(xí)的輸出過程，即在考試答題過程中，學(xué)生需要利用各種方式呈現(xiàn)所解決的試題情景問題的最終結(jié)果，命題者可以在這一過程中有效地評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)者的品質(zhì).

學(xué)習(xí)者需要準(zhǔn)確地表達(dá)闡述最終的結(jié)果，包括使用文字、符號(hào)、圖像、數(shù)據(jù)、表格等呈現(xiàn)形式，也包括具體的推導(dǎo)演算過程和分析判斷依據(jù)，以及最終所得結(jié)論及其適用條件等等.學(xué)習(xí)者表達(dá)的過程是否簡(jiǎn)潔、邏輯是否清晰、步驟是否齊全、討論是否完善、操作是否恰當(dāng)、結(jié)果是否正確，都是評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)者在實(shí)踐探索過程中品質(zhì)高低的參考依據(jù).

1.3?物理學(xué)習(xí)實(shí)踐過程中需要的思維

學(xué)習(xí)者在信息獲取、加工處理和輸出使用的過程中，都需要內(nèi)在的思維來支撐.這一思維過程較為抽象，高考中的物理學(xué)科命題無法直接展現(xiàn)學(xué)生的思維，但是學(xué)生必須具備解決問題的完整思維品質(zhì)才能夠完成答題.

學(xué)習(xí)者在信息處理過程中需要充分分析信息數(shù)據(jù)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，迅速判斷試題情景所屬的認(rèn)知模塊.需要通過試題情景迅速建立起物理模型，并迅速調(diào)動(dòng)相應(yīng)的學(xué)習(xí)認(rèn)知以備使用.綜合運(yùn)用聯(lián)想遷移、引申類比等方法找到解決問題的途徑，合理地進(jìn)行演算、推理、論證，最終創(chuàng)造性地、多元性地解決問題，并且能夠?qū)Y(jié)果進(jìn)行分析判斷，去偽存真.

2?物理學(xué)科素養(yǎng)導(dǎo)向作用在高考命題中的具體體現(xiàn)

高考命題是終結(jié)性選拔命題，不是過程性診斷命題，因此高考命題只需要考查出學(xué)生會(huì)不會(huì)，而不用尋找出學(xué)生哪里不會(huì)以及為什么不會(huì).但這一點(diǎn)并不意味著無法對(duì)學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)實(shí)現(xiàn)考查評(píng)價(jià)，反而可以通過調(diào)整試題情景，讓學(xué)生必須調(diào)動(dòng)完備的學(xué)科素養(yǎng)來統(tǒng)領(lǐng)關(guān)鍵能力和必備知識(shí)，最終解決問題，從而隱性地增加學(xué)科素養(yǎng)的權(quán)重，以達(dá)到評(píng)價(jià)目的.本文以2019年物理高考全國(guó)卷試題為例，分析物理學(xué)科素養(yǎng)的導(dǎo)向作用在命題中的具體體現(xiàn).

2.1?豐富的信息呈現(xiàn)

既然需要體現(xiàn)學(xué)科素養(yǎng)的導(dǎo)向作用，評(píng)價(jià)學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)，那么信息的提取、加工和整合就不可避免，因此試題需要有足夠豐富的信息呈現(xiàn)形式，而不能只是單一的文字方式.這里將信息呈現(xiàn)分成文字、數(shù)字、符號(hào)、情景圖、數(shù)據(jù)圖、數(shù)據(jù)表、隱含信息，然后分別對(duì)2019年三套全國(guó)卷物理試題進(jìn)行分析，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1、表2和表3.

從分析數(shù)據(jù)表可以看到，三套全國(guó)卷物理試題中都沒有使用數(shù)據(jù)表格呈現(xiàn)信息，其余6項(xiàng)信息呈現(xiàn)方式在每一套試題中都全部出現(xiàn)了.此外，信息呈現(xiàn)方式還有以下一些特點(diǎn).

全國(guó)Ⅰ卷一共出現(xiàn)了62次數(shù)據(jù)呈現(xiàn)頻次，全國(guó)Ⅱ卷一共70次，全國(guó)Ⅲ卷一共55次.顯然全國(guó)Ⅱ卷在信息呈現(xiàn)方面最為豐富.

全國(guó)Ⅱ卷是三套試卷中信息呈現(xiàn)最為均衡的，全國(guó)Ⅰ卷和全國(guó)Ⅲ卷在利用坐標(biāo)呈現(xiàn)數(shù)據(jù)圖方面出現(xiàn)的頻次（分別為4次和3次）遠(yuǎn)低于全國(guó)Ⅱ卷（9次）.

全國(guó)Ⅰ卷和全國(guó)Ⅲ卷都出現(xiàn)了純文字試題，尤其是全國(guó)Ⅲ卷，純文字試題數(shù)量達(dá)到了3個(gè)，相比較而言，全國(guó)Ⅱ卷沒有出現(xiàn)任何純文字試題.

對(duì)于除數(shù)據(jù)表外的其它6項(xiàng)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式，三套試卷中一共有7個(gè)命題單獨(dú)完整包含了這6項(xiàng)，其中全國(guó)Ⅰ卷有2個(gè)命題，全國(guó)Ⅱ卷有4個(gè)命題，全國(guó)Ⅲ卷有1個(gè)命題.

整體而言，全國(guó)Ⅱ卷在信息呈現(xiàn)方面最為豐富完整且非常均衡，充分發(fā)揮了物理學(xué)科素養(yǎng)的導(dǎo)向作用，能夠很好地隱性評(píng)價(jià)學(xué)生在學(xué)習(xí)掌握過程中的學(xué)科素養(yǎng)，其命題方式非常符合當(dāng)前高考評(píng)價(jià)體系的要求.

2.2?多元的開放命題

多元開放的命題，是指學(xué)生有較為充分的答題空間，有機(jī)會(huì)用多種方式進(jìn)行輸出展示，能夠較為清晰地反映學(xué)生實(shí)踐探索階段的品質(zhì)，能很好地體現(xiàn)學(xué)科素養(yǎng)的導(dǎo)向作用.

顯然，選擇題的題型并不適合用來命制這樣的試題，因此多元開放的命題主要分布在實(shí)驗(yàn)題和計(jì)算題之中，2019年的三套全國(guó)卷物理試題中，有一些命題在多元開放層面做得非常到位.

例題1?（2019全國(guó)Ⅰ卷）一質(zhì)量為m=2000 kg的汽車以某一速度在平直公路上勻速行駛.行駛過程中，司機(jī)突然發(fā)現(xiàn)前方100 m處有一警示牌，立即剎車.剎車過程中，汽車所受阻力大小隨時(shí)間變化可簡(jiǎn)化為圖2（a）中的圖線.圖2（a）中，0～t1時(shí)間段為從司機(jī)發(fā)現(xiàn)警示牌到采取措施的反應(yīng)時(shí)間（這段時(shí)間內(nèi)汽車所受阻力已忽略，汽車仍保持勻速行駛），t1=0.8s;t1～t2時(shí)間段為剎車系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間，t2=1.3s;從t2時(shí)刻開始汽車的剎車系統(tǒng)穩(wěn)定工作，直至汽車停止，已知從t2時(shí)刻開始，汽車第1 s內(nèi)的位移為24 m，第4 s內(nèi)的位移為1 m.

（1）在圖2（b）中定性畫出從司機(jī)發(fā)現(xiàn)警示牌到剎車系統(tǒng)穩(wěn)定工作后汽車運(yùn)動(dòng)的v-t圖線;

（2）求t2時(shí)刻汽車的速度大小及此后的加速度大小;

（3）求剎車前汽車勻速行駛時(shí)的速度大小及t1～t2時(shí)間內(nèi)汽車克服阻力做的功;從司機(jī)發(fā)現(xiàn)警示牌到汽車停止，汽車行駛的距離約為多少（以t1～t2時(shí)間段始末速度的算術(shù)平均值替代這段時(shí)間內(nèi)汽車的平均速度）？

例題2?（2019全國(guó)Ⅲ卷）用油膜法估算分子大小的實(shí)驗(yàn)中，首先需將純油酸稀釋成一定濃度的油酸酒精溶液，稀釋的目的是.實(shí)驗(yàn)中為了測(cè)量出一滴已知濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積，為得到油酸分子的直徑，還需測(cè)量的物理量是.

例題1是一道計(jì)算題，這道命題給學(xué)生提供了推理演算、數(shù)據(jù)定性作圖、文字表述等多種輸出展示方式.例題2是一道實(shí)驗(yàn)題，雖然這道題在信息呈現(xiàn)方面只有單純的文字，要求學(xué)生輸出展示時(shí)也只能使用文字，但是正是這種單純的文字表述反而給學(xué)生帶來了不小的挑戰(zhàn)，非常適合評(píng)價(jià)學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng).

2.3?層次豐富的命題

如果試題的解答過程確定，解題方法唯一，那么留給學(xué)生自主創(chuàng)新的空間余地就會(huì)很小，雖然這對(duì)于閱卷工作較為有利，但是實(shí)際上并不利于評(píng)價(jià)學(xué)生在學(xué)習(xí)和探索過程中的學(xué)科素養(yǎng).類似地，如果試題的容錯(cuò)率較低，導(dǎo)致學(xué)生必須利用完善的思維完整地解答問題才能夠得分，而無法對(duì)學(xué)生思維過程中正確的部分進(jìn)行賦分，那么也不利于真實(shí)評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng).因此，命制層次豐富的物理試題，也是學(xué)科素養(yǎng)導(dǎo)向作用的具體體現(xiàn).

例題3?（2019全國(guó)Ⅰ卷）如圖3，一粗糙斜面固定在地面上，斜面頂端裝有一光滑定滑輪.一細(xì)繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊N.另一端與斜面上的物塊M相連，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)用水平向左的拉力緩慢拉動(dòng)N，直至懸掛N的細(xì)繩與豎直方向成45°角.已知M始終保持靜止，則在此過程中

A.水平拉力的大小可能保持不變

B.M所受細(xì)繩的拉力大小一定一直增加

C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加

D.M所受斜面的摩擦力大小可能先減小后增加

例題4?（2019全國(guó)Ⅲ卷）如圖4，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩根位于同一水平面內(nèi)的足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌，兩相同的光滑導(dǎo)體棒ab、cd靜止在導(dǎo)軌上.t=0時(shí)，棒ab以初速度v0向右滑動(dòng).運(yùn)動(dòng)過程中，ab、cd始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，兩者速度分別用v1、v2表示，回路中的電流用I表示.下列圖像中可能正確的是

例題5?（2019全國(guó)Ⅱ卷）如圖5，兩條光滑平行金屬導(dǎo)軌固定，所在平面與水平面夾角為θ，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì).虛線ab、cd均與導(dǎo)軌垂直，在ab與cd之間的區(qū)域存在垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng).將兩根相同的導(dǎo)體棒PQ、MN先后自導(dǎo)軌上同一位置由靜止釋放，兩者始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好.已知PQ進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)加速度恰好為零.從PQ進(jìn)入磁場(chǎng)開始計(jì)時(shí)，到MN離開磁場(chǎng)區(qū)域?yàn)橹?，流過PQ的電流隨時(shí)間變化的圖像可能正確的是

例題6?（2019全國(guó)Ⅲ卷）甲乙兩位同學(xué)設(shè)計(jì)了利用數(shù)碼相機(jī)的連拍功能測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)中，甲同學(xué)負(fù)責(zé)釋放金屬小球，乙同學(xué)負(fù)責(zé)在小球自由下落的時(shí)候拍照.已知相機(jī)每間隔0.1s拍1幅照片.

（1）若要從拍得的照片中獲取必要的信息，在此實(shí)驗(yàn)中還必須使用的器材是

A.米尺B.秒表C.光電門D.天平

（2）簡(jiǎn)述你選擇的器材在本實(shí)驗(yàn)中的使用方法.

答：

（3）實(shí)驗(yàn)中兩同學(xué)由連續(xù)3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm，則該地的重力加速度大小為g=m/s2.（保留2位有效數(shù)字）

例題3、例題4和例題5都是多項(xiàng)選擇題，這種命題方式給學(xué)生留下了足夠的容錯(cuò)余地，能夠?qū)W(xué)生的不完善或者錯(cuò)誤思維留下挽回的空間.例題6是實(shí)驗(yàn)題，其中第（2）問需要學(xué)生自己組織語言進(jìn)行作答，學(xué)生的自主空間較大，答案層次可能出現(xiàn)不同，從而能夠體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)差異.這些命題都是非常好的層次豐富的命題.

3?問題與展望

物理學(xué)科素養(yǎng)的導(dǎo)向作用在2019年高考全國(guó)卷中體現(xiàn)得較為豐富全面，三套全國(guó)卷物理試題雖然在學(xué)科素養(yǎng)導(dǎo)向上存在明顯的差異，但是都有可圈可點(diǎn)之處，都切實(shí)體現(xiàn)了高考評(píng)價(jià)體系的考查內(nèi)涵，相較而言全國(guó)Ⅱ卷在物理學(xué)科素養(yǎng)導(dǎo)向方面做得最為出色.

但是命題中也出現(xiàn)了一些特別的情況，比如三套物理試卷中純文字命題的數(shù)量累計(jì)達(dá)到了4個(gè)，信息呈現(xiàn)形式全覆蓋的命題一共只有7個(gè)，在數(shù)據(jù)圖像方面全國(guó)Ⅰ卷和全國(guó)Ⅲ卷使用的頻次過低.這些都不利于物理學(xué)科素養(yǎng)真正在高考命題中體現(xiàn)其導(dǎo)向作用.究其原因，我們認(rèn)為當(dāng)前針對(duì)非課改區(qū)命制的高考物理試題，由于要體現(xiàn)平穩(wěn)過渡，同時(shí)又是終結(jié)性選拔評(píng)價(jià)考試，因此在一定程度上限制了學(xué)科素養(yǎng)導(dǎo)向作用的發(fā)揮，雖然高考在命題時(shí)已經(jīng)設(shè)法利用多選題、主觀題、解答題的形式進(jìn)行了彌補(bǔ).但是相較而言過程性診斷評(píng)價(jià)命題顯然更適合體現(xiàn)學(xué)科素養(yǎng)的導(dǎo)向性，更符合高考評(píng)價(jià)體系的設(shè)計(jì)理念.我們有理由相信，下一步隨著新高考改革的不斷推進(jìn)，真正體現(xiàn)考查物理學(xué)科素養(yǎng)導(dǎo)向作用的試題必然會(huì)逐漸在命題中給予呈現(xiàn).

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（收稿日期：2020-02-02）